贵重物品小型化趋势毕业论文

1、 摘摘 要要 贵重物品的小型化趋势，使这些物品的体积越来越小。不幸的是，便携性带 来的另一个问题就是物品很容易被盗。传统的防盗方法主要是机械式的防盗锁， 这种防盗锁很笨重，而且要把设备拆卸下来也很麻烦，因此影响到了物品的便携 性。所以嵌入防盗系统成为我们的主要研究方向。本系统采用了由华为生产的 gtm900-c 模块,借用无线发送和接收、基带处理等功能，来实现无线数据传输和 短信收发任务。系统中采用的振动加速度传感器具有制作简单、成本低、安装方 便、防盗性能稳定等特点，采用外部供电方式，它的信号易于处理并经单片机系 统处理后方便和 pc 机通信。可实现报警信号的无线快速传递，同时能直接将报 警

2、信息传送到客户手机终端上，方便及时报警，通过 gprs 模块也能使该系统与 pc 终端相连，方便多系统的协调统一管理。gtm900-c 借用无线发送和接收、基 带处理等功能，来实现无线数据传输和短信收发任务。结合 at89c51 单片机， 外加串口电路，报警电路以及显示模块，设计了防盗检测并报警的硬件系统。该 设计主要是物品振动加速度传感器相关技术的工作原理，分析实现功能要求电路 的工作过程及设计，软件编程来实现物品报警系统的发送及接收。 关键词关键词：gtm900-c ；报警器 ；振动传感器 ；单片机 abstract valuables miniaturized trends, made

3、the volume of these items are smaller. unfortunately, portability brought another question is stolen goods are very easily. the traditional method is mainly to guard against theft of mechanical anti-theft lock, anti- theft lock this a very heavy, and the equipment is also removed trouble, so affecte

4、d items of portability. so embedded security system as our main research direction. the system uses the production of gtm900 by huawei-c module, use the wireless send and receive, baseband processing function, to realize the wireless data transmission and text message to send and receive tasks. the

5、system vibration acceleration sensor has easy fabrication, low cost, easy installation, security and stable performance, etc, the external power supply way, it is easy to deal with the signal and scm system treatment convenient and pc communications. can realize alarm signal wireless rapid transfer,

6、 and at the same time can directly will alarm information sent to customers mobile phone terminal, convenient timely alarm, through the gprs module can also make the system and pc terminal connected, more convenient to the harmonious and unified management system. gtm900-c use wireless send and rece

7、ive, baseband processing function, to realize the wireless data transmission and text message to send and receive tasks. combined with at89c51 single-chip microcomputer, plus a serial port circuit, alarm circuit and display module, the security and alarm test design of hardware system. this design i

8、s mainly vibration acceleration sensor items of related work principle and the analysis of function requirement circuits work process and design, software programming realize items send and receive the alarm system keywords: gtm900-c ；alarm ；vibration sensor ；microcontroller 第一章第一章 前言前言 .5 5 1.1 课题研

9、究的背景及意义 .5 1.2 国内外研究发展现状 .5 第二章第二章 gtm900cgtm900c 无线模块无线模块.7 7 2.1 gtm900c 模块介绍 .7 2.1.1 gtm900c 模块产品定位 .8 2.1.2 gtm900c 模块产品特性 .8 2.1.3 gtm900c 模块产品的应用 .9 2.1.4 gtm900c 无线模块的业务演示框图 .9 2.2 gtm900c 无线模块 at 命令 .11 2.2.1 at 命令类型 .11 2.2.2 消息发送和写入命令.12 2.3 gtm900c 信号连接器和天线接口 .15 2.3.1 信号连接器 .15 2.3.2 天线

10、接口 .16 2.3.3 接口信号 .17 2.4 接口的使用 .19 2.4.1 uart 接口的功能特性.19 2.4.2 uart 接口信号定义.20 2.4.3 uart 接口 dce-dte 配线.20 第三章第三章总体设计总体设计 .2222 3.1 系统的目标任务 .22 3.2 系统的总体设计 .22 3.3 系统的工作原理及结构框图.23 3.4 系统原理图.24 第四章第四章 硬件设计硬件设计 .2525 4.1 at89c51 单片机 .25 4.1.1 at89c51 单片机管脚说明 .25 4.1.2 时钟电路的设计.27 4.1.3 复位电路的设计 .28 4.2

11、传感器的选型.29 4.3 nd 振动传感器 .29 4.3.1 nd 系列振动位移传感电路 .29 4.3.2 nd-1 全向振动传感控制电路 .30 4.3.3 nd-2 全向振动传感控制电路 .32 4.3.4 专用传感器.33 4.3.5 nd-o 振动传感控制电路安装支架 .33 4.4 加速度传感器 adxl202.33 4.5 报警策略 .38 5.1.1 程序流程图 .39 5.1.2 程序的主循环图.40 5.2 控制电路 .41 第六章第六章 应用情况和改进设想应用情况和改进设想 .4343 第七章第七章 结结论论 .4444 参参考考文文献献 .4646 致致谢谢 .47

12、47 基于基于 gtm900cgtm900c 的贵重物品移动报警系统设的贵重物品移动报警系统设 计计 第一章第一章 前言前言 1.1 课题研究的背景及意义课题研究的背景及意义 随着人类科技的不断向前发展，人们的生活变得更加富足了，拥有的各种 物质财富也与日俱争。可随之而来就会产生一些其他问题，比如说物品的防盗 问题。但一个人的精力有限，不可能每时每刻都能够关注到自己财物的状况。 本次设计实现一套基于 gtm900c 模块外加振动加速度传感器的物品防盗系 统。它能够实现物体被盗状态的有效判别和控制中心对远程终端进行远程通信 与定位。加速度传感器实现对状态的判断，gps 可以提供终端的经纬度坐标，

13、 以及高度，速度等信息，对于移动终端更能凸显它的功能。 该系统去掉加速度模块也可以单独使用,也可以与其他各种传感器结合成为 新的系统。该系统单独使用时可以全程实时的对物体进行跟踪，显示其位置， 这样可以应用到客运、物流行业、车辆自动导航、公交智能交通管理等不同的 应用领域，这就为个人及企业的使用和管理带来了很大的便利。该系统与各种 传感器结合可以实现各种功能，相应的就可以应用于像银行、公安、防盗等不 同领域。所以说本系统可以应用到不同的监控场合，社会效益与经济效益十分 明显，所以对于该系统的研究、开发与完善十分的有意义。 1.2 国内外研究发展现状国内外研究发展现状 由于在广阔的市场去需求和成

14、熟的技术支持以及提供日趋完善的服务的运 营商存在的市场环境下,很多个人、公司都已经涉足基于加速度防盗在各个领域 的应用的设计与实现。所以说该系统是一个相对比较成熟的系统，因此在对于 基于加速度传感器的防盗系统进行设计和实现过程中，应该充分的借鉴和采纳 其他开发的系统的优点和长处，是该系统拥有更加全面优质的功能从而更加方 便用户。 本系统中的无线数据传输单元几乎在各个领域都有着非常广泛的用途。也 正是因为以上的优越而成熟的技术和比较大的需求量,已经有公司把 gps 和 tcpip 集成化,生产出相应的 gps 模块和 tcpip 模块,还有将 gps 和 tcpip 集成 到一个模块上的产品。这

15、样以来，这些集成化的产品会给该系统的设计与实现 带来很大的方便，也会大大降低该系统的硬件实现成本。 1.3 本文的主要研究内容本文的主要研究内容 贵重物品的小型化趋势，使这些物品的体积越来越小。不幸的是，便携性 带来的另一个问题就是物品很容易被盗。传统的防盗方法主要是机械式的防盗 锁，这种防盗锁很笨重，而且要把设备拆卸下来也很麻烦，因此影响到了物品 的便携性。所以嵌入防盗系统成为我们的主要研究方向。 通常，由偷窃或其它设备的大幅度移动造成的加速度信号变化与设备受到 撞击或被放在工作的机械设备旁边时产生的加速度信号有着明显的区别，这样 只要检测加速度随时间变化的变化率，便可判定设备是否处于被盗的

16、状态下， 然后声光报警系统便会启动，提醒周围的人注意小偷。该系统还设置了 tcpip、gps 模块，使主人第一时间得到被盗信息并得到其具体位置。 第二章第二章 gtm900cgtm900c 无线模块无线模块 2.1 gtm900c 模块模块介绍介绍 华为 gtm900-c 无线模块是一款两频段 gsm/gprs 无线模块。它支持标准的 at 命令及增强 at 命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输 等各种应用的理想解决方案。内嵌 tcp/ip 协议模块，使用简单，易于集成, gtm900c 软件、硬件兼容 gtm900b、tc35i、mc39i，使用 tc35i 或 mc39i

17、的用户 不用作任何更改就可以使用。 华为 gtm900c 是一款双频 900/1800mhz 高度集成的 gsm/gprs 模块，是 gtm900b 的升级模块。内嵌 tcp/ip 协议模块，使用简单，易于集成，使用它您 可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公 话以及无线 pos 终端等领域您都能看到 gtm900c 无线模块在发挥作用，gtm900c 软件、硬件兼容 gtm900b、tc35i、mc39i，使用 tc35i 或 mc39i 的用户不用作 任何更改就可以使用，以降低产品成本。 主要功能: gsm/gprs phase 2/2+ ；gsm 03.40

18、 短信业务；gprs class 10 数据业务； 支持 group3，class2 传真业务；电路交换业务(9.6kbps，14.4kbps)；分组交 换数据业务(85.6kbps) ；fr/hr/efr/amr 语音编码；呼叫转移、等待、保持、 呼叫前转；多方通话、来电显示、可选铃声 接口特性： 40pin zip 连接器；红外串口接口；sim 3.0v 和 1.8v 接口；2 路模拟音频 输入输出接口；电源输入接口和充电管理；adc 输入；全双工串行接口，ttl 电 平；支持 gsm07.05，gsm07.07；tcp/ip 扩展 at 指令集。 2.1.1 gtm900c 模块产品定位

19、模块产品定位 华为 gtm900-c 无线模块是一款两频段 gsm/gprs 无线模块。它支持标准的 at 命令及增强 at 命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输 等各种应用的理想解决方案。 2.1.2 gtm900c 模块产品特性模块产品特性 表 2-1 gtm900-c 的产品特性表 工作频段egsm900/gsm1800 双频 最大发射功率 egsm900 class4(2w) gsm1800 class1(1w) 接收灵敏度 -106dbm 工作温度 正常工作温度:-20c+70c 扩展工作温度:-40c-20c 和 +70c to+80c 电源电压3.4v4.7v（推

20、荐值 3.8v） 平均待机电流 3.5ma (drx=5) 关机漏电流 50ua 协议支持 gsm/gprs phase2/2+ 支持华为 gt800 协议 at 命令gsm 标准 at 命令 v.25 at 命令 华为扩展的 at 命令 40pin zif 连接器uart 接口（最大串口速率可达 115200bit/s） 标准 sim 卡接口（1.8v 或 3v） 两路模拟音频接口 电源接口 gsc 射频天线连接器 50 gsc 射频天线连接器 语音业务支持 fr、efr、hr 和 amr 的语音编码 支持免提通话，提供回声抑制功能 短消息业务支持 mo 和 mt 点对点和小区广播 短消息模

21、式支持 text 和 pdu gprs 数据业务 gprs class 10 编码方式 cs 1，cs 2，cs 3，cs 4 最高速率可达 85.6kbit/s 支持 pbcch 内嵌 tcp/ip 协议：支持多链接，提供 ack 应答，提 供大容量缓存 电路型数据业务支持 csd 数据业务，最高速率可达 14.4kbit/s 支持传真：group3，class2.0 支持 ussd 补充业务来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待和三方通 话等 集群功能组呼、广播和私密呼叫等（gtm900-c 模块支持） stk 功能通过增强的 at 命令支持 stk 功能 rohs 环保符合 rohs 环

22、保认证要求 2.1.3 gtm900c 模块产品的应用模块产品的应用 gtm900-c 在 terminal 型固定台、phone 型固定台、车载台、公用电话、 电力无线抄表业务、远程信息服务台等方面被广泛的应用。 2.1.4 gtm900c 无线无线模块的业务演示框图模块的业务演示框图 图 2-1 gtm900c 业务演示框图 2.2 gtm900c 无线模块无线模块 at 命令命令 在at手册中的gsm模块包括移动设备me（mobile equipment） 、移动台 ms（mobile station） 、终端适配器ta（terminal adapter） 、数据通信设备 dce（dat

23、a communication equipment）和传真dce（包括传真modem和传真板） 。 通过串口发送at命令，即可使用gsm模块。串行线对端的应用设备包括终端 设备te (terminal equitment） 、数据终端设备dte（data terminal equipment）或其他应用设备。这些终端或应用设备可能运行在嵌入式系统里。 系统结构图如图1-1： 图2-2 系统结构图 2.2.1 at 命令类型命令类型 本手册中的所有命令行必须以“at”或“at”为前缀，以结尾 一般来 讲，at命令包括四种类型，如表2-2所示： 表2-2 at命令类型 类型 说明 实例 设置命令该

24、命令用于设置用户自定义的参数值。 at+cxxx= 测试命令 该命令用于查询设置命令或内部程序设置的 参数及其取值范围。 at+cxxx=? 查询命令该命令用于返回参数的当前值。 at+cxxx? 执行命令 该命令用于读出受gsm模块内部程序控制的不 可变参数。 at+cxxx 2.2.2 消息发送和写入命令消息发送和写入命令 发送消息：at+cmgs 使用设置命令，可将 sms（sms-submit）从 te 发送到网络侧。发送成功后， 消息参考值将返回给 te。在接收到非请求发送状态报告结果码时，使用该 取值可进行消息识别。 表 2-3 at+cmgs 操作命令语法 类型命令可能的返回结果

25、说明 +cmgs: , ok 使用文本模 式 （+cmgf=1） 且发送成功 at+cmgs=,tex t to send error/+cme error: 使用文本模 式 （+cmgf=1） 但发送失败 +cmgs: , ok 使用 pdu 模 式 （+cmgf=0） 且发送成功 设置命令 at+cmgs= pdu to send error/+cme error: 使用 pdu 模 式 （+cmgf=0） 但发送失败 测试命令 at+cmgs=?ok- 表 2-4 参数的详细说明 参数取值说明 - gsm03.40 ip-destination-address 中“地址-取值” 字段，字

26、符号；将 bcd 数值（或缺省 gsm 字母格式的字符） 转换为当前选择的 te 字符集中的字符， （ 请参考 ts 07.07中的+cscs 命令）;给定的地址类型 - sms 情况下：gsm 03.40 tpdu,16进制，遵循 gsm 04.11 sc 地址；me/ta 把 tp 数据单元中的每个8位字符转 换为包含2个 ira 字符的16进制数 （如：整数取值为42的 8位字符作为2位数字（2a，即 ira50和65）发送给 te） cbs 情况下:使用16进制 gsm03.41 tpdu - 整数型取值；文本模式（+cmgf=1）下，用字符表示 的（或）消息正文的长度；pdu 模式

27、（+cmgf=0）下，8位真实 tp 数据单位的长度（即：rp 层 的 smsc 地址中的8位字符将不计算在该长度内） - 整数型的 gsm03.40 tpmessagereference - 时间字符型（请参考）的 gsm03.40 tp servicecentretimestampe - 时间字符型 gsm03.40 tpdischarge time“yy/mm/dd，hh：mm：sszz”,在该格式的消息中， 字符部分表示年（最后2位） 、月、日、小时、分钟、秒和 地区。例如：6th of may 1995，22：10：00 gtm+2 hours 相当于“95/05/06,22:10:

28、00+08” 。 - rpack pdu 中的 gsm03.40 rpuserdata 元素； sms 情况下，与的格式相同，但没有 gsm03.11 sc 地 址字段；该参数应放在双引号中，与普通的字符型参数相 同。 - 整数型的 gsm04.11 tddestinationaddress 中的 8位“类型地址”字段（当的首字符为+（ira 43） 时，缺省值为145；否则缺省值为129） 举例：发送文本方 at+cmgf=1 note：设置以文本方式发送短信 式的短信 ok at+cmgsnote：输入对方号码 sms note：输入短信内容，以 ctrl-z 发

29、送； esc 取消 ok 举例：发送和接收 pdu 方式的短信 at+cmgf=0 ok at+cmgs=16 0891683108200105f011000d91683118087981f60004000168 ok pdu 编码解析： 发送数据：0891683108200105f011000d91683118087981f60004000168 表 2-5 pdu 编码解析 码段含义说明 08 smsc 地址信息的长度共8个八位字节（包括91） 91 smsc 地址格式（ton/npi 用国际格式号码（在前面加 + ） 683108200105f 0 smsc 地址 86138002105

30、00，补f凑 成偶数个 11 基本参数（tpmti/vfp）发送,tpvp 用相对格式 00 消息基准值（tp-mr） 0 0d 目标地址数字个数 共13个十进制数（不包括91 和f） 91 目标地址格式（ton/npi） 用国际格式号码（在前面加 + ） 683118087981f 6 目标地址（tp-da） 8613800210500，补f凑 成偶数个 00 协议标识（tppid） 是普通 gsm 类型,点到点方 式 04 用户信息编码方式（tp dcs） 8bit 编码 00 有效期（tpvp）5分钟 01 用户信息长度（tpudl）实际长度1个字节 68 用户信息（tpud） 068

31、接收数据: 0891683108200105f0040d91683184821969f2000470404271726423026869 表 2-6 接受数据 码段含义说明 08 smsc 地址信息的长度共8个八位字节（包括91） 91 smsc 地址格式（ton/npi) 用国际格式号码（在前面加 + ） 683108200105f 0 smsc 地址 8613800210500，补f凑 成偶数个 04 基本参数（tpmti/vfp） 0d 回复地址数字个数 91 回复地址格式（ton/npi） 683118087981f 6 回复地址（tp-ra） 8613800210500，补f凑 成偶

32、数个 00 协议标识（tppid） 是普通 gsm 类型,点到点方 式 04 用户信息编码方式（tp dcs） 8bit 编码 7040427172642 3 时间戳（tpscts） 07-04-24 17：27：46 23表示时间区 02 用户信息长度（tpudl）实际长度2个字节 68 用户信息（tpud） 068 069 2.3 gtm900c 信号连接器和天线接口信号连接器和天线接口 gtm900-c 的信号连接器和天线接口，包括： 信号连接器接口； 天线接口。 2.3.1 信号连接器信号连接器 gtm900-c 的信号连接器是一个 40 pin 的 zif 连接器，引脚间距为 0.5

33、mm， 线距 0.5mm，结构为单排弯式表贴型，带电缆锁紧机构，型号是 hirose 的 fh12-40s-0.5sh。连接器外形如图 2-3 所示。 图 2-3 连接器外形 2.3.2 天线接口天线接口 gtm900-c 提供的天线接口为 gsc 射频连接器，外接天线通过电缆连接到该 连接器上。该连接器是由 hrs 公司提供的，器件编码是 u.fl-r-smt-1(10)，具 体的图形和尺寸如图 2-4 所示。 图 2-4 天线接口连接器尺寸图（单位：mm） 2.3.3 接口信号接口信号 表 2-7 信号连接器接口功能表 序 号 信号名称 i /o 接口电平功能备注 vbati 3.44.7

34、v电源建议典型值：3.8v vbati vbati vbati vbati gnd- 地 gnd- gnd- gnd- 1 0 gnd- 1 1 usb_d+i /o 仅用于模块调测,设计时悬空 1 2 usb_d-i /o 仅用于模块调测,设计时悬空 1 3 vbusi 仅用于模块调测, 设计时悬空。 注意：此管脚与 gtm900-a/b 存在 差异，不能兼容，gtm900-a/b 为 vdd 信号，用于模块正常启动指 示信号。 1 4 adci 01.75v模拟数字采样最高输入电压 1 5 pwoni- 开/关机控制 信号 低电平有效 1 6 uart_dsr0o2.85v(0.1) 数据

35、准备就绪 - 1 7 uart_ri0o2.85(0.1) 振铃指示 - 1 8 uart_rxd0o2.85v(0.1)gtm900c 模块 at 命令 串口 发送信号（对端设备接收） 用于 gtm900-c 模块的 at 命 令，ttl 电平 1 9 uart_txd0i2.85v(0.1)gtm900c 模块 at 命令 串行接收信号 （对端设备发 送） 用于 gtm900-c 模块的 at 命 令，ttl 电平 2 0 uart_cts0o2.85v(0.1) 清除发送gtm900-c 上 pin 脚定义为输 出信号 2 1 uart_rts0i2.85v(0.1) 请求发送gtm90

36、0-c 上 pin 脚定义为输 入信号 uart_dtr0i2.85v(0.1) 数据设备 - 2 准备就绪 2 3 uart_dcd0o2.85v(0.1) 载波检测 - 2 4 sim_cdi2.85v(0.1) sim 卡在 位信号 目前软件尚不支持, 设计时 悬空 2 5 sim_rsto2.85v(0.1) sim 卡复 位信号 - 2 6 sim_datai /o 2.85v(0.1) sim 卡数 据传输接口 - 2 7 sim_clko2.85v(0.1) sim 卡时 钟信号 - 2 8 sim_vcco2.85v(0.1) sim 卡电 源 - 2 9 sim_gnd- s

37、im 卡地与通常的工作地：gnd 信号 连接同时要求与 sim 卡的 gnd 信 号连接 3 0 vbackupi /o 3.0v 备用电池 电源信号 参考后面章节的推荐设计 3 1 rsti2.85v(0.1) 复位信号低电平有效，对模块复位 3 2 lpgo2.85v(0.1) 指示灯状 态控制信号 - 3 3 auxo+o - 第二路音 频输出信号 - 3 4 auxo-o - 第二路音 频输出信号 - 3 5 ear+o - 第一路音 频输出信号 - 3 6 ear-o - 第一路音 频输出信号 - 3 7 mic+ - 第一路音 频输入信号 第一路音频单端输入正，内 部已经带直流偏置

38、 3 8 mic- 第一路音 频输入信号 第一路音频单端输入正，内 部已经带直流偏置 3 9 auxi+- 第二路音 频输入信号 第二路音频单端输入正，内 部已经带直流偏置 4 0 auxi- 第二路音 频输入信号 第二路音频单端输入负，内 部已经带直流偏置 2.4 接口的使用接口的使用 gtm900-c 各接口的使用，包括：uart 接口；usb 接口；sim 卡接口；rtc backup 接口；audio 接口；lpg 接口。 2.4.1 uart 接口的功能特性接口的功能特性 uart 接口与外界进行串行通信，支持 3.00v 电平输入和输出。uart 接口 的信号除了 rxd0、txd

39、0 是高电平有效之外，其余所有信号均为低电平有效。 uart 接口有 512 byte 的发送 fifo（first in first out）和接收 fifo，支持 可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇/偶校验或者没有校验。 uart 接口工作的最大速率为 115.2kbit/s，默认支持 9600bit/s 的速率，支持 波特率掉电保存。 2.4.2 uart 接口信号定义接口信号定义 uart 接口信号定义如表 2-8 所示. 表 2-8 uart 接口信号定义 序号信号名 描述 特性方向 23 uart_dcd0 载波检测 数据链路已连接 dce-dte 17 uart_r

40、i0 振铃指示 通知 dte 有远程呼叫 dce-dte 21 uart_rts0 请求发送 dte 通知 dce 请求发 送 dte-dce 19 uart_txd0 发送数据 dte 发送数据 dte-dce 16 uart_dsr0 数据设备就绪dce 准备就绪 dce-dte 22 uart_dtr0 数据终端就绪dte 准备就绪 dte-dce 20 uart_cts0 清除发送dce 已切换到接收模式 dce-dte 18 uart_rxd0 接收数据 dte 接收串行数据 dce-dte 6 gnd 地 - - 2.4.3 uart 接口接口 dce-dte 配线配线 dce-d

41、te 的连接关系如图 2-4 所示。 图 2-4 dce-dte 的连接关系 第第三三章章总体设计总体设计 3.1 系统的目标任务系统的目标任务 系统的目标任务包括： 主控器对 gtm900-c 模块具有实时控制性； 确保 gtm900-c 工作的稳定性； 要求系统的抗干扰性和报警功能齐全； 用户可以对报警器进行实时管理； 报警统具有灵活性、系降低产品成本。 3.2 系统的总体设计系统的总体设计 根据以上目标任务，为了使系统具有灵活行，这里采用分体组合的方 法，使得外部的传感和报警装置独立起来，整个系统的优点如下： 主控器能及时地对 gtm900-c 模块收到的短信息采取相应的处理，保 证了系

42、统的抗干扰性。 系统采用轮询握手的方式保证模块能够正常工作，避免系统进入死 锁状态。 用户可以直接使用自己的收集和系统进行控制，如设防、撤防、修 改密码、查询状态等。 系统具输出有远程性，不受距离的影响。 多路传感器和继电器保证了系统的报警检测方位的齐全和御警处理 强大功能。 加设匪警按钮，遇匪可以直接向家人或者 110 报警，确保车主的安 全。 3.3 系统的工作原理及结构框图系统的工作原理及结构框图 根据系统的目标任务以及总体设计方案，本系统主要框图如图 3-1，系 统有主控机、传感器、继电器组、蜂鸣器、手机模块构成。各个部分重要 功能如下： （1）控制主机，主控机核心为 at89c51

43、单片机，主孔机负责接受传感 器的报警信号向继电器和蜂鸣器发出动作控制命令。主控机和 gtm900- c、modem 之间通过 usb 或者 rs232 串口进行双向通信，接受来自 tm900-c 的控制信息，根据车主的控制命令进行系统设置，当接到传感器的报警信 号后主控机要控制 gtm900-c 拨打设定的电话号码或发送短信息。 （2）gtm900-c、modem（手机），主要负责向主控机传送控制信息、向 主控机指定的电话号码发送报警信息。 （3）蜂鸣报警器，继电器在主控机的控制下执行报警，蜂鸣器发出 报警声音。 （4）报警传感器，可以选配红外报警探测器、振动传感器等，本系统 最多允许接入 4

44、 路报警传感器。 图 3-1 系统总体框图 本系统的工作原理是：当贵重物品遭受盗窃时，由于物品本身的异常 运动情况被加速度传感器所监测到，系统 cpu 根据两个加速度传感器的三 路加速度信息，通过系统设定的分析、处理和分类算法，生成若干类报警 信息；同时，系统 cpu 控制 gtm900-c 模块发出短信报警。 本设计基于 gtm900-c 的贵重物品报警系统的实现情况：首先，利用加 速度传感器检测物品的是否存在异常移动、异常振动、异常振动、异常提 升和物品异常切斜等等情况。其次，控制单元根据算法模型分析、报确认 上述异常情况的发生。最后，gsm 模块收到确认的异常情况信号信息，便向 预先设置

45、的用户发送警信息，如=部门、用户及第二级用户。用户接到报 警信息后还可以回拨监听，实现互动。 3.4 系统原理图系统原理图 详见附录 3 第第四四章章 硬件设计硬件设计 4.1 at89c51 单片机单片机 at89c51 是一种带 4k 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能 cmos8 位微 处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件 采用 atmel 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 mcs-51 指令集和 输出管脚相兼容。

46、由于将多功能 8 位 cpu 和闪烁存储器组合在单个芯片中， atmel 的 at89c51 是一种高效微控制器，at89c2051 是它的一种精简版本。at89c 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 at89c51 单片机的基本组成及功能方块图如图 4-1 所示： 图 4-1 at89c51 单片机基本组成及功能 4.1.1 at89c51 单片机管脚说明单片机管脚说明 atmel 公司的 at89c51 是一种高效微控制器。采用 40 引脚双列直插封装形 式，因为受引脚数目的限制，所以不少引脚具有第二功能。 vcc：供电电压。 gnd：接地。 p0 口：p0 口为一

47、个 8 位漏级开路双向 i/o 口，每脚可吸收 8ttl 门电流。当 p0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。p0 能够用于外部程序数据存储 器，它可以被定义为数据/地址的第八位。 p1 口：p1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 口缓冲器能接 收输出 4ttl 门电流。p1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，p1 口 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 flash 编程 和校验时，p1 口作为低八位地址接收。 p2 口：p2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 ttl

48、门电流，当 p2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，作为 输入。并因此作为输入时，p2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内 部上拉的缘故。p2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存 取时，p2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当 对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 p2 口在 flash 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3 口：p3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 i/o 口，可接收输出 4 个 ttl 门电流。当 p3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入

49、。作 为输入，由于外部下拉为低电平，p3 口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。 p3 口也可作为 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 p3.0 rxd（串行输入口） p3.1 txd（串行输出口） p3.2 /int0（外部中断 0） p3.3 /int1（外部中断 1） p3.4 t0（记时器 0 外部输入） p3.5 t1（记时器 1 外部输入） p3.6 /wr（外部数据存储器写选通） p3.7 /rd（外部数据存储器读选通） p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 rst 脚两个机器周期的高电

50、 平时间。 ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在 flash 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale 端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外 部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时， 将跳过一个 ale 脉冲。如想禁止 ale 的输出可在 sfr8eh 地址上置 0。此时， ale 只有在执行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ale 禁止，置位无效。 /psen：外部程序存储器的选通信号。在由

51、外部程序存储器取指期间，每个 机器周期两次/psen 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen 信 号将不出现。 /ea/vpp：当/ea 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h- ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/ea 将内部锁定为 reset；当/ea 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 flash 编程期间，此 引脚也用于施加 12v 编程电源（vpp）。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出 4.1.2 时钟电路的设计时钟电路的设计 at89c5l 中有一个用于构成内部振

52、荡器的高增益反相放大器，引脚 xtal1 和 xtal2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片 外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，时钟电路如图 4-1 所示。 图 4-2 单片机时钟电路 外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容 c1、c2 接在放大器的反馈回路中构 成并联振荡电路。对外接电容 c1、c2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的 大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度 稳定性，如果使用石英晶体，电容使用 30pf10pf，而如使用陶瓷谐振器应选 择 40pf10f。本设计中由于使用总线的控制器 sja1000，因此单片机的

53、 时钟电路可以和 sja1000 共用，在这里只画出了单片机的时钟电路。在 sja1000 当中，晶振的选择为 26mhz。 4.1.3 复位电路的设计复位电路的设计 图 4-3 单片机复位电路 当单片机的复位引脚rst(全称reset)出现2个机器周期以上的高电平时，单 片机就执行复位操作。如果rst持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。图3.3 中电容c3和电阻r2对电源十5v来说构成微分电路。单片机的复位操作使单片机进 入初始化状态，其中包括使程序计数器pc0000h，这表明程序从0000h地址单元 开始执行。单片机冷启动后，片内ram为随机值，运行中的复位操作不改变片内 ram区中的

54、内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值。 4.2 传感器传感器的选型的选型 传感器可利用加速度振动传感器。振动传感器可采用 nd-l 型高灵敏振动位 移传感器。它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制器件，对振动有 很高的检测灵敏度，对周围环境的声音信号抑制并具有很强的抗干扰能力。其灵 敏度通过电容可调。 4.3 nd 振动传感器振动传感器 图 4-4 nd 振动传感器外型 4.3.14.3.1 ndnd 系列振动位移传感电路系列振动位移传感电路 nd 系列振动位移传感器,是一种集振动和位移检测于一身的全方信固态控制 器件,是目前作为报警和状态检测的最佳选择,传感部分采用目前最先

55、进固态加速 度检测器件,既对振动有很高的检测灵敏度,又对周围环境的声音信号抑制,具有 很强的抗干扰能力,可广泛应用于机动车,保险柜,库房门窗等场合的防盗装置中, 器件的内部均含有专用的控制芯片,应用非常方便,可直接带动小功率负载,用一 只三极管进行电流放大后,即可驱动继电器或报警器。 由于 nd 系列器件工作在固态检测方式,故不存在机械疲劳,灵敏度降低,误触 发和受环境湿度温度影响等不良现象,具有很好的一致性,器件根据控制芯片的不 同分为以下两种型号: 1、 nd-1 全向振动传感控制电路，特点：可调灵敏度和输出延时长短。 2、 nd-2 全向振动传感控制电路，特点：超微功耗 io1ua. 3

56、、 nd-1 和 nd-2 的专用传感器. 4.3.24.3.2 nd-1nd-1 全向振动传感控制电路全向振动传感控制电路 nd-1 的外形及引脚见图 4-5，脚距：2.54mm,引脚功能见表 4-1,内部示意图如 图 4-6,在器件检测到振动信号时,能够输出直流电压信号,经外部元件电流放大 后,即可驱动报警器或继电器，并受内部定时器控制，具有报警一段时间后自 动复位功能。nd-1 的技术指标及参数见表 4-2,应用见图 4-7 表 4-1 引脚功能 引脚 功能 1 地 2 悬空 3 输出 4 延时设定 5 电源 图 4-5 外形及引脚 图 4-6 内部示意图 图 4-7 技术应用 图 4-

57、8 直接驱动 图 4-9 三极管驱动 图 4-10 人体驱动检测器 表 4-2 nd-1 的技术指标及参数 工作电压 3v-12v 静态电流 3v 时 500ua 灵敏度 0.1g 检测方向 全向 位移检测依据 加速度 工作温度 -30+65 体积 122232mm 图 4-11 nd-1 输出脉冲信号的应用 由于器件内部集成度很高,外围电路相当简单,图 4-7 中的 c 是延时控制电容,取 值越大,延时就越长,反之则反,一般取值为 0.1uf-10uf 之间. r 是外接灵敏度设 定电阻,一般情况下悬空即可,这时 nd-1 灵敏度最高.当晃动或振动(敲击)nd-1 时,led 点亮(3 脚输

58、出由低电平转为高电平),延时过后自动熄灭,由于音乐 ic 耗 电很小,故可用 nd-1 直接驱动,见图 4-8.也可通过三极管电流放大后驱动继电器 或大功率负载,见图 4-9. 用 nd-1 制作的人体运动检测器,见图 4-10,当人体在不断运动时,nd-1 输出 为高电平,并通过内部电路延时,当人体停止运动时,nd-1 的输出转为低电平, c8550 导通,报警电路 b 开始工作,发出警报声,此电路可开发成老人救护报警器, 军人战地救护器,如将报警电路换成无线发射机,可用于被盗物体跟踪器或跟踪观 察动物的仪器及其它电子报警和检测装置. 用 nd-1 输出脉冲信号的应用,见图 4-11,这是一

59、则可设置在门上的音乐门铃 (或报警)电路,当客人敲门时,nd-1 可输出一串脉冲触发音乐 ickd9300 工作,起 到门铃的作用,如果有人在撬锁或擅自开门闯入时,电路也会动作,起到防盗作用, 整个电路的耗电为 ua 级,用示波器可看 p2 脚输出波形。 4.3.3 nd-2 全向振动传感控制电路全向振动传感控制电路 nd-2 是最新推出的产品,采用特别设计的低功耗检测控制芯片,静态耗电小 于 1ua,是目前振动传感器中耗电最小的器件.为了方便使用,采用引线方式,外形 见图 4-12.引线连接方式: 红线:电源正极,绿线:输出端,黑线:地. nd-2 采用集电极开路输出方式(见图 4-13),

60、其内部三极管的控制电流不小于 10ma。受内部定时器的控制,每检测出一次振动信号,三极管导通 5 秒.负载得电 工作.当用量较大时,用户可向我厂定制任意延时参数(1-30 秒范围) nd-2 的技术参数见表 4-3,其应用见图 4-14. 当 nd-2 受到振动时,led 会点亮 5 秒,之后熄灭,再次振动则继续点亮.如果 外接一只 pnp 三极管(见图 4-15),则可带动继电器,报警器等功率较大的负载. 注:1,nd-2 在数只联用时其输出端可并联使用. 2,nd-2 的输出端不允许与电源正极短路,否则会造成器件的永久损坏. 表 4-3 nd-2 的技术参数 工作电压 2v-5v 静态电流