基于gsm网络安全监控系统的家居报警器毕业设计论文(编辑修改稿)

基于gsm网络安全监控系统的家居报警器毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 与前一代产品不同，新的产品支持 3V~ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积 更小。 DS18B20 的管脚排列如 图 所示 : 图 的管脚排列 a) 功能特点 ① 单总线技术，与单片机通讯只要一根 IO 线； ② 比较系列号可以在一根线上挂接多个 DS18B20； ③ 电压供电范围从 3V~5V，也可以直接从数据线上窃取电源； ④ 测温范围 550~1250 摄 氏度，在 100~850 摄氏度范围内误差为177。 度； ⑤ 数据位可编程 9~12 位，转换 12位温度时间为 750ms(最大 )； ⑥ 用户可自设定预警上下限温度； ⑦ 报警搜索命令可识别和寻址那个器件的温度至超出预定值。 烟雾传感器 MQ2 是一种体电阻控制型的气敏器件，其阻值随被测气体的浓度（成分）而变化。 气敏器件又是一种“气 —— 电”传感器件，它将被测气体的浓度（成分）信号转变成相应的电信号。 MQ2 引脚结构与常用连接电路图如图 图 MQ2 引脚结构与常用连接电路图 选择 MQ2 做为本设计的原因是， MQ2 价格便宜，而且市场采购比较方便，便于使用，使用简单，只需将以上电路图连接好就能对油烟浓度进行检测，输出一个 0~5V 的模拟信号。 从而达到将“气”转换为“电”的目的。 MQ2 检测模块电路 图 MQ2 检测模块电路图 时钟设计 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 ～。 采用三线接口与 CPU 进行 同步通信。 其引脚如图 所示 图 引脚图 本设计中其应用电路如图 所示 图 12864 液晶显示屏 12864M1 是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器 /列驱动器及 128X64 全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示 8X4 个（ 16X16 点阵汉字，与外部 CPU 接口可采用串行或并行方式控制。 主要技术参数和性能： ： VDD:+5V ： 128 （列） X64 （行）点。 4 ROM 总共提供 8192 个汉字（ 16X16 点阵）。 5 ROM (CGROM) 总共提供 128 个字符（ 16X8 点阵） ： 20℃∽ +70℃，存储温度： 30℃∽ +80℃ 本设计中其应用电路如图 图 NRF24L01无线模块 NRF24L01模块的具体说明： 1) VCC脚接电压范围为 ~，不能在这个区间之外，超 过。 推荐电压。 (2) 除电源 VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的 5V单片机 IO口 直 接相连，无需电平转换。 当然对 3V左右的单片机更加适用了。 (3) 硬件上面没有 SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机 IO 口模拟 SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机 IO口。 电路原理图如图。 图 单片机模块的设计 系统的控制器选用 STC89C52RD+单片机， 8 位 STC89C52RD+单片机是 STC公司生产的一款 51 单片机，具有运行稳定、价格便宜等特点。 其支持的最高时钟为 40MHz，内部包括 8 kB 的 Flash 程序存储器 ROM 、 256B 的数据存储器 RAM，具有 ISP 在线编程功能，大大减少了开发复杂度，同时可节省购买编程器的额外投入。 图 为单片机控制模块电路图。 图 单片机控制模块 第三章．系统软件设计 系统的软件主要包括串口程序、存储程序、短消息程序、采集控制程序和测试程序等。 本系统软件采用了前后台的设计方式，前台系统是主程序，后台是由所有的中断服务程序，如串口接收中断服务程序，定时器中断服务程序等功能模块组成。 装置的远程报警和开启功能通过软件控制实现，在使用装置前需准备好一张已开通的 GSM 网 SIM 卡，并在手机终端上向 SIM 卡第一个电话本位置存入报警的目的手机号码，此号码也是用户进行远程开启时的唯一 工作时 首先必须对单片机、系统变量等进行初始化，然后通过拉低 IGT 启动TC35，并通过发送 AT 命令进行模块的初始化设置，初始化流程如图 所示。 单片机的初始化包括设置波特率、设置外部中断 (电平触发方式 )和串口中断等， TC35的初始化包括设置短信到达时提醒方式、接收短信的存储位置、电话薄的寻址位置等，初始化过程中用到的 AT 命令。 图 TC35 初始化 主程序工作流程图 按上述工作原理和硬件结构分 析可知系统主程序工作流程图 如 图 主程序流程图 显示程序设计 本设计除了实现煤气泄漏报警的功能外 ,实时日历时钟显示的功能，如图 所示为 LCD12864 显示流程图 A 0 是 否 为 高 电 平开 始L C D 参 数 初 始 化L C D 实 时 显 示 时 钟及 参 数返 回N OY E S 图 LCD12864 显示流程图 GSM 模块软件设计 在本系统中， GSM 模块软件设计是通过串口发送 AT 指令给 GSM 模块来实现发送短信的功能，其流程图如图所示。 首先串口发送字符串“ AT+CMGF=1\r”给 GSM 模块，设置短信为 TXT 模式；然后发送“ AT+CMGS=18750816973\r”，设置收信方的手机号码；接着将待发送短信的内容发给 GSM 模块；最后发送十六进制的 0x1A（回车）确认发送，这样就能通过 GSM 模块最终实现报警通知用户的功能。 系统框图如 程序见附录。 图 GSM 系统框图 信息采集控制程序设计 模拟量采集模块主要是单片机通过 A/D 通道采集来自传感器的信号，并将信号进行处理。 A/D 转换有几种模式，比如序列通道单次转换、 序列通道多次转换。 考虑到有 8 路采集，因此选用序列通道单次转换，当然也可以采用序列通道多次转换，关于转换模式的选择主要设置相应的 A/D 转换的寄存器来实现。 数据采集的时间间隔则通过定时器 A 来完成，就是在每次定时器 A 中断到来时读取 A/D 采集得到的数据，在读数据之前先停止 A/D 转换，当读取数据完毕后启动 A/D 转换，如果得到数据，则设置一个标志位通知主程序，告诉主程序已经得到新的数据。 整个模块采用中断服务程序的结构。 如图 所示为该模块的程序流程图。 该模块主要涉及 A/D 转换和定时器 A 的操作。 开始 初始化串口 发送 AT+CMGF=1 发送 AT+CMGS=18750816973 发送短信内容 发送 0X1A 结束 图 第 四章．系统测试及分析 系统测试 整个系统设计完成后，要进行运行调试，排除软件和硬件的故障，同时验证系统的可靠性及稳定性，使系统符合设计要求。 本系统的调试主要分两个步骤：单片机系统调试及整个控制系统运行调试。 结合系统软件测试，利用硬件平台进行功能性检测，即验证系统软硬件综合测试正常。 主要包括了温度传感器电路、 MQ6 气体传感器电路、键盘输入、液晶显示等 ， 并实现各部分功能的综合测试。 该综合测试主要在系统调试正常的情况下，验证煤气气体综合测试情况。 首先对调整 MQ6 的灵敏度，在液晶上显示，通过一些特殊手段，改变环境的液化气气体含量，看液晶上气体灵敏度是否会改变。 通过测量当液化气浓度达到1000ppm 时，系统 GSM 发出“煤气泄漏”英文短信报警到用户手机；当室内温度高于 设定的的温度时 ， 系统 GSM 发出“火灾报警”英文短信到用户手机 . 测试数据及分析 温度测试 本系统通过用 DS18B20 测试温度高低，实现火灾报警功能。 开始设定一个初值如 70℃，当温度传感器测得值超过这个初值时则系统进行语音报警和远程短信报警。 调试的过程中，为了更方便调试及测量，设计中使 用了电吹风加热，同时通过与四位半高精确温度测量仪器相比较，多次测量，判断出误差。 并记录表421： 表 421：温度传感器测得的温值与高灵敏度 温度测量仪 测出室温值记录表 次数 温度 /℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 传感器温度值/℃ 70 71 71 70 71 70 70 71 高灵敏度 温度测量仪/℃ 分析：当电吹风加热到 70℃左右的时候，系统发出远程短信报警，但有时可能因为系统响应较慢，所以当温度检测到 71℃ 时才开始发出报警。 由实验数据所得本系统所使用的 DS18B20 测得的数值在精度上和准确度上都比高精度的温度测量仪低，但是相差不是很大，因而使用 DS18B20 作为火灾温度检测是具有一定的可行性的，同时其较低的价格，也可以降低设计成本。 气体测量 因为家用煤气中主要成分为甲烷，所以本实验在烟雾标定时，选用甲 烷烟雾。 如若设烟雾浓度分成 7 段。 直线方程 f(x) = f(xi) + (xxi )f(xi )f(xi )/（ xi– xi） i =1,2,3L,7(51) 其中， f (x)为实际 烟雾检测 LEL 浓度， x 为实际烟雾检测浓度对应 的电压值，xi 是区间的下限浓度对应电压值， xi 是区间的上限浓度对应 电压值， f (xi)为区间下限点烟雾 LEL 浓度值， f (xi )为区间上限点烟雾 LEL 浓度值，根据公式51 计算出 7 个直线方程式，如下： (1) 0%~10%LEL f (x) = ? + (2) 10%~20%LEL f (x) = + （ 3) 20%~40%LEL f (x) = + (4) 40%~50%LEL f (x) = + (5) 50%~60%LEL f (x) = + (6) 60%~80%LEL f (x) = + (7) 80%~100%LEL f (x) = + 经实验的标定，实际烟雾浓度与显示浓度误差对比如表 所示： 浓度（ %。