基于GTM900C的家用安防系统毕业论文

1、 PAGE65 / NUMPAGES71编号： 毕业设计说明书题 目：基于GTM900C的家用 安防系统 学院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生： 覃怀省 学 号： 0801130515指导教师： 学军 职 称： 高级工程师 题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2012年5月20日摘 要传感器技术是现代科技的前沿技术，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置，称之为信息技术的三大支柱之一。目前敏感元器件与传感器在工业部门的应用普与率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。因此，传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴

2、学科正得到空前迅速的发展，并且在当今众多领域被越来越广泛的利用。本文设计了一种基于GSM网络通信的数据采集与控制系统，主要论述了采用STC12C5A60S2单片机为核心控制器，利用了GTM900C模块的无线通信功能，通过单片机的串口与GTM900C模块进行连接，单片机通过AT命令在模块上建立起PUD数据服务器，接收到网络客户端的命令并进行命令解释，实现客户端与模块之间的双向数据通信功能。本文首先对各系统组成模块进行了详细的阐述，介绍了单片机短消息收发系统的组成以与单片机与通信模块GTM900C的接口方式，软件部分介绍了GTM900C的短消息AT 控制指令集，而且对中文短消息收发的协议数据单元(

3、 PDU) 格式进行了分析。最后介绍系统的具体制作过程和硬件、软件、整体调试，并给出了测试数据。本设计具有体积小、性价比高、可靠性强等特点，同时提供了透明、高效的数据采集与控制通道，可以在智能家居领域广泛应用。关键字：单片机；GTM900C模块；数据采集模块；12864显示；AT指令AbstractThe sensor technology is cutting-edge technology of modern technology, many countries have sensor technology as important as the location and communic

4、ation technology and computer technology, called one of the three pillars of the IT. Sensitive components and sensors are considered as an important symbol to measure a country of intelligent and digital network in the industrial sector penetration by the international community. Therefore, the sens

5、or technology as a modern science is closely related to the emerging discipline is an unprecedented rapid development, and many areas in todays increasingly extensive use.Designed a data acquisition and control system based on the GSM network communications, discusses STC12C5A60S2 microcontroller as

6、 the core controller, use GTM900C module wireless communication capabilities to connect through the serial, and GTM900C module of the microcontroller, the microcontroller through the AT command module to establish a PUD data server, network client receives the command and the command interpreter to

7、achieve two-way data communication between the client and the module function.First of each system component modules described in detail microcontroller short messaging system composition and the interface of microcontroller and the communication module GTM900C software section describes the GTM900C

8、 the message AT instruction set, and the Chinese short messages send and receive protocol data unit (PDU) format. Finally, this article introduces the specific production process of the system .Which includes the hardware, software and the overall debug, and then given the final test data.This desig

9、n has a small size, cost, reliability and features, while providing a transparent, efficient data acquisition and control channel can be widely applied in the field of intelligent home.Keywords: SCM; GTM900C module; Dta acquisition module; 12864 display; AT commands目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _T

10、oc325384461引言 PAGEREF _Toc325384461 h 1HYPERLINK l _Toc3253844621 系统的概述 PAGEREF _Toc325384462 h 1HYPERLINK l _Toc3253844631.1 系统总体结构 PAGEREF _Toc325384463 h 2HYPERLINK l _Toc3253844641.2 系统工作原理 PAGEREF _Toc325384464 h 2HYPERLINK l _Toc3253844652 硬件部分设计 PAGEREF _Toc325384465 h 3HYPERLINK l _Toc325384

11、4662.1 主控模块部分 PAGEREF _Toc325384466 h 3HYPERLINK l _Toc3253844672.1.1 STC芯片简介 PAGEREF _Toc325384467 h 3HYPERLINK l _Toc3253844682.2 终端探测传感器 PAGEREF _Toc325384468 h 5HYPERLINK l _Toc3253844692.2.1 RE200B热释红外线传感器 PAGEREF _Toc325384469 h 5HYPERLINK l _Toc3253844702.2.2 HC-SR501人体感应模块 PAGEREF _Toc325384

12、470 h 7HYPERLINK l _Toc3253844712.2.3 DS18B20温度探测传感器 PAGEREF _Toc325384471 h 9HYPERLINK l _Toc3253844722.2.4 MQ-2型烟雾传感器 PAGEREF _Toc325384472 h 10HYPERLINK l _Toc3253844732.2.5 MQ-7型煤气探测器 PAGEREF _Toc325384473 h 13HYPERLINK l _Toc3253844742.2.6门磁传感器 PAGEREF _Toc325384474 h 14HYPERLINK l _Toc32538447

13、52.2.7紧急求助按钮 PAGEREF _Toc325384475 h 14HYPERLINK l _Toc3253844762.2.8模拟传感器 PAGEREF _Toc325384476 h 15HYPERLINK l _Toc3253844772.3 串口通讯模块 PAGEREF _Toc325384477 h 15HYPERLINK l _Toc3253844782.4 GSM无线通信模块 PAGEREF _Toc325384478 h 18HYPERLINK l _Toc3253844792.4.1 GTM900C模块简介 PAGEREF _Toc325384479 h 18HYP

14、ERLINK l _Toc3253844802.4.2接口功能特性 PAGEREF _Toc325384480 h 20HYPERLINK l _Toc3253844812.4.3 AT命令的简介 PAGEREF _Toc325384481 h 21HYPERLINK l _Toc3253844822.5 电源模块 PAGEREF _Toc325384482 h 21HYPERLINK l _Toc3253844832.6 矩阵键盘 PAGEREF _Toc325384483 h 22HYPERLINK l _Toc3253844842.7 时钟电路 PAGEREF _Toc325384484

15、 h 22HYPERLINK l _Toc3253844852.7.1 DS1302芯片简介 PAGEREF _Toc325384485 h 22HYPERLINK l _Toc3253844862.8 12864LCD显示 PAGEREF _Toc325384486 h 24HYPERLINK l _Toc3253844872.8.1 12864概述 PAGEREF _Toc325384487 h 24HYPERLINK l _Toc3253844882.8.2 12864的方框图 PAGEREF _Toc325384488 h 25HYPERLINK l _Toc3253844892.8.

16、3 LCD显示原理 PAGEREF _Toc325384489 h 25HYPERLINK l _Toc3253844902.9 声光警号 PAGEREF _Toc325384490 h 28HYPERLINK l _Toc3253844912.9 硬件制作 PAGEREF _Toc325384491 h 29HYPERLINK l _Toc3253844922.9.1原理图的绘制 PAGEREF _Toc325384492 h 29HYPERLINK l _Toc3253844932.9.2电路PCB图的绘制 PAGEREF _Toc325384493 h 30HYPERLINK l _To

17、c3253844942.9.3电路板的制作 PAGEREF _Toc325384494 h 31HYPERLINK l _Toc3253844953 软件部分设计 PAGEREF _Toc325384495 h 31HYPERLINK l _Toc3253844963.1 软件的简介 PAGEREF _Toc325384496 h 31HYPERLINK l _Toc3253844973.1.1编译软件 PAGEREF _Toc325384497 h 31HYPERLINK l _Toc3253844983.1.2下载软件 PAGEREF _Toc325384498 h 32HYPERLINK

18、 l _Toc3253844993.2 相关的AT指令 PAGEREF _Toc325384499 h 33HYPERLINK l _Toc3253845003.3 流程图设计 PAGEREF _Toc325384500 h 34HYPERLINK l _Toc3253845013.3.1主程序流程图 PAGEREF _Toc325384501 h 34HYPERLINK l _Toc3253845023.3.2子程序流程图 PAGEREF _Toc325384502 h 35HYPERLINK l _Toc3253845033.4 程序设计 PAGEREF _Toc325384503 h 3

19、9HYPERLINK l _Toc3253845044 软硬件调试 PAGEREF _Toc325384504 h 39HYPERLINK l _Toc3253845054.1 硬件调试 PAGEREF _Toc325384505 h 39HYPERLINK l _Toc3253845064.1.1 基本电路板检查 PAGEREF _Toc325384506 h 39HYPERLINK l _Toc3253845074.1.2主控模块调试 PAGEREF _Toc325384507 h 39HYPERLINK l _Toc3253845084.2 软件调试 PAGEREF _Toc325384

20、508 h 40HYPERLINK l _Toc3253845094.3 综合调试结果 PAGEREF _Toc325384509 h 41HYPERLINK l _Toc3253845105 测试结果数据 PAGEREF _Toc325384510 h 41HYPERLINK l _Toc3253845116 总结 PAGEREF _Toc325384511 h 45HYPERLINK l _Toc325384512辞 PAGEREF _Toc325384512 h 47HYPERLINK l _Toc325384513参考文献 PAGEREF _Toc325384513 h 48HYPER

21、LINK l _Toc325384514附录 PAGEREF _Toc325384514 h 49HYPERLINK l _Toc325384515附录1硬件电路原理图 PAGEREF _Toc325384515 h 49HYPERLINK l _Toc325384516附录2硬件电路PCB图 PAGEREF _Toc325384516 h 50HYPERLINK l _Toc325384517附录3软件设计程序 PAGEREF _Toc325384517 h 51HYPERLINK l _Toc325384518附录3.1主机部分主要程序 PAGEREF _Toc325384518 h 51

22、HYPERLINK l _Toc325384519附录3.2从机部分主要程序 PAGEREF _Toc325384519 h 58引言在当今信息化时代发展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件传感器或智能传感器，已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。获取各种信息的传感器无疑是“掌握”着这些领域和系统的命脉。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制（包括遥感、遥遥控）的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息化社会赖以存在和发展的物质与技术基础。现在传感技术与信息技术、计算机技术并列成为支撑整个现代信息产业的三大支柱，可以设想如果没有高度保真和性能可靠

23、的传感器，没有先进的传感技术，那么信息的准确获取信息就成为一句空话，信息技术和计算机技术就成为了无源之水。目前，从宇宙探索、海洋开发、环境保护、灾情预报到包括生命科学在的每一项现代科学技术的研究以与人民群众的日常生活等等，无一不与传感器和传感器技术紧密联系着。可见，应用、研究和开发传感器和传感器技术是信息时代的必然要求。因此，毫不夸的说：没有传感器与其技术将没有现代科学技术的迅速发展。随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，各种高档用品也大量进入人们的生活。但各种不安全因素也不断出现，一方面是各种家用设备所存在的安全隐患(如火灾、煤气泄漏)，另一方面是人为的恶意侵犯(如盗窃等)，所有的这些都

24、对人们的正常生活造成了不良影响，所以需要一种智能的安防系统来最大限度的减小因此而产生的损失。目前家用安全防系统装置的发展情况，既要降低成本，又要保证安全、可靠性。GSM网络是目前基于时分多址技术的移动通讯中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统，基于GSM短信服务的家用安全防系统装置，是一种在移动网络上传送短信息的无线应用，也是一种信息在移动网络上储存和转发的过程。由于GSM网络在全球围实现了联网和漫游，系统抗干扰能力强，通信误码率低，建立上述系统不须再组建专用通信网络，同时具有实时传输数据功能的短信应用。利用GSM的短消息功能进行远程控制，既避免了开发新的频率资源，又开辟了远程监控的新领域。因

25、此，本文设计基于GTM900C的家用安全防系统装置。随着GSM网络的各种新技术的不断推出，构筑在GSM网络上的安全防系统必然能与移动通信技术的发展同步，该系统因而具有广阔的应用前景。1 系统的概述随着GSM网络移动通信技术的高速发展，移动通信技术已经应用到人们日常生活、工作的各个方面。基于GSM短信通讯的家居智能监控系统是一个综合利用GSM 网络、通信技术、计算机网络技术、自动控制技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，能够实现终端环境的温度的检测、红外防盗报警器的监控、煤气泄露检测等功能。借助于移动通信GSM 网络、互联网，主人通过手机可以随时、随地掌握家居的状态和环境状况，提高了家居环境的

26、安全系数。为了给用户创造一个智能、安全的生活居住环境，设计了基于GTM900C的家用安防系统。此系统可解决这些隐患，让家庭防盗等更与时、使用更方便。它不再依赖有线执行报警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或形式，直接把报警地点的情况反映到您和保安的手机上显示。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形。为了给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用等多功能安全防系统。利用移动通信网络对家用安防系统进行远程控制，以华为的GTM900C模块为核心，配合单片机硬件电路设计家用安防系统装置，配置防盗、防火、防煤气

27、等多个传感器接口，主人可以通过手机进行该系统的布防和撤防。1.1 系统总体结构本系统是一个有主控制系统组成分布式的监测系统。通过GSM网络，控制系统在主控制系统的控制下进行工作，基于GTM900C的家用安防系统总体结构框图如下：控制模块 （单片机）控制模块（单片机）防盗探测器GTM900C模块用户手机远程控制煤气探测器其他传感器单片机下载线GSM 网络LCD显示屏备用电源PC机紧急求助按钮声光警号感烟/温探测器时钟电路键盘图1.1 系统总体结构框图1.2 系统工作原理在系统中，单片机作为主控单元起着核心作用，主要用来启动GTM900C模块、检测模块的在线情况、三极管的输出电平和采集模块的数据传

28、送。它通过UART与GTM900C模块进行通信，包括传送指令和传输数据，通过相应的AT指令对模块进行初始化和通信数据的接收发送。系统上电以后，首先由单片机相应I/O口启动GTM900C模块，然后用指令检测SIM卡的状态，若SIM卡安装正确，则模块返回指令，再由单片机控制GTM900C完成模块初始化。当有新的短信息到达时，GTM900C模块将单片机唤醒，继而读取模块发回的信息容，并对其进行解码。根据短信容控制单片机I/O口输出的高低电平，完成对家用安防系统采集模块的工作状态进行控制，并在LCD上显示各个传感器的的状态。系统主要由各类探测传感器、前端控制主机、GSM无线通信模块、GSM网络手机、用

29、户、计算机监控中心等组成，结构框图如图1-1所示。探测器负责监控探测警戒，探测器可安装多个，譬如：热释红外线传感器、门磁开关、火警探测器、煤气探测器等。控制器负责分析整理各探测器发来的报警信息，识别警情类型，并利用串口控制GSM模块将相应的报警信息通过GSM网络传送至用户或计算机监控中心。当警情为人员入侵时，控制器同时驱动讯响报警器以与时阻吓人侵人员。报警主机上安装有液晶显示器和43矩阵键盘。用户可以在此输入密码后进行时间/日期设置、修改报警模式、设防、撤防以与修改主人、保安等。该系统同时具有日期和时间显示功能，还可实时监控环境温度。GSM模块选用华为公司GTM900C无线通信模块，用于建立无

30、线通信链路，接收和发送报警短消息。用户手机用于接收警情信息，以便在有情况发生时与时通知用户本人。2 硬件部分设计基于GTM900C的家用安防系统硬件部分主要包括：主控模块部分、终端探测传感器、GSM无线通信模块、电源模块、矩阵键盘、时钟电路、LCD显示屏、声光警号等。2.1 主控模块部分2.1.1 STC芯片简介STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒)对

31、电机控制，强干扰场合。（1）增强型8051CPU，1T单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；（2）工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V - 3.5V（5V单片机）；STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V - 2.2V（3V单片机）；（3）工作频率围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz；（4）用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节；（5）片上集成1280字节RAM；（6）通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）

32、可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；（7）ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；（8）有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无部EEPROM)；（9）看门狗；（10）部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）；（11）外部掉电检测电路：在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.33V，误差为5%；3.3V单片机为1.

33、31V，误差为3%；（12）时钟源：外部高精度晶体/时钟，部R/C振荡器(温漂为5%到10%以)用户在下载用户程序时，可选择是使用部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz17MHz；3.3V单片机为：8MHz12MHz精度要求不高时，可选择使用部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准；（13）共4个16位定时器：两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器；（14） 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时

34、钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟；（15）外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2)，CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)；（16）PWM（2路）/PCA（可编程计数器阵列2路）：可用来当2路D/A使用，可用来实现2个定时器，也可用来实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)；（17）A

35、/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)；（18）通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可以用定时器或PCA软件，也可以用定时器或PCA软件实现多串口；（19）STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)；（20）工作温度围：-40 +85(工业级)/0 75(商业级)；（21）封装：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44，QFN-40I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接7

36、4HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了个串口。图2.1 主控模块电路2.2 终端探测传感器终端探测传感器主要有防盗、防火和防煤气泄漏等传感器，根据需要选用并安装在适当的地方，用于采集非法入侵和危险信号并传送给单片机；单片机负责接收、处理感应器信号，判别是否有险情发生。若有，则发送报警短信给户主，同时根据需要开启本地声光报警，并打开/关闭相应的电磁阀，如已实现小区联网，同时还会给联网中心的主机发送报警信息；户主还可以通过手机短信监控，进一步确认家中是否发生险情。可以接收主机的控制信号，执行相应的工作状态。2.2

37、.1RE200B热释红外线传感器本报警系统采用宏晶科技生产的STC12C5A60S2系列单片机为数据报警处理核心。选用RE200B型热释电红外线传感器作为红外探头检测人体发射出的红外线并转换成电信号输出。 CMOS数模混合专用集成电路芯片BISS0001用来处理红外探头输出的电信号并向监控单元申请外部中断。为能够存储自定义的控制手机，在片外扩展了一片可电擦除可编程的非易失性存储器24LC01B。该芯片在掉电后仍然能够保存所存储的数据，且在常温下可长期保存。为了使监控单元能够与GTM900C模块、PC通讯，采用MAX232芯片进行电平转换。由于GTM900C、PC与监控单元进行数据通讯并不是同时

38、进行的，因此监控单元只用一个串口就可以完成与GTM900C和PC的通讯。具体的硬件结构如图2.2所示：图2.2 热释红外线传感器RE200B应用电路图RE200B采用TO-5封装形式，正常工作直流电压3-10V；信号输出电压最小值2.5V，典型值4V；噪声输出电压最大250mV，典型值90mV，频率响应0.3Hz3Hz，增益10Bb。该传感器探测围平视角138度，仰视角125度。在传感器前安装菲涅尔透镜可以增大探测围，增强传感器工作的稳定性。此传感器工作在714um的红外光谱之间，正常工作周围环境温度围-300-700，储存温度-400800 。为了防止该传感器工作失灵，防止传感器丢失其物理特

39、性，切勿将该传感器置于以下情况或环境中:（1）在温度快速变化的环境中。（2）在强烈震动的环境中。（3）在浓雾环境或者干扰传感器接收红外线的环境中。（4）有流动的腐蚀性气体或海风的环境中。（5）暴露在直射的环境中。BISS0001工作原理 BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以与封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 以不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器

40、COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平），可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 以可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。可重复触发工作方

41、式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期一直保持有效状态。在Tx时间，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。 系统采用GTM900C模块进行短信的收发。当热释电红外线传感器RE200B检测到人体发射出的红外线并转换成电信号输出，经过BISS0001信号处理芯片向监控单元申请

42、外部中断，这时监控单元响应外部中断，一条包含报警信息的短信通过GTM900C模块发出后，它首先通过GSM网络传送到SMSC，SMSC将短信转发给自定义的报警接收者手机。同时报警接收者通过手机发送容为“打开报警语音”的短信息给GTM900C模块，GTM900C模块收到短信后会给出提示信号，本终端模块上的微控制器收到提示信号后就从GTM900C模块读取该短信，如果检测到该短信来自设定的手机。系统就会按照短信的指令执行相应的操作，然后将操作执行的结果反馈给手机。2.2.2 HC-SR501人体感应模块HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠

43、性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。图2.3HC-SR501人体感应模块实物图（1）电气参数表一 HC-SR501电气参数表产品型号 HC-SR501人体感应模块工作电压围 直流电压4.5-20V静态电流 50uA电平输出 高 3.3 V /低 0V触发方式 L 不可重复触发/H 重复触发延时时间 5-200S(可调)可制作围零点几秒-几十分钟封锁时间 2.5S(默认)可制作围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸 32mm*24mm感应角度 100 度锥角工作温度 -15-+70 度感应透镜尺寸 直径:23mm(默认)（2）功能特点= 1 * GB

44、3、全自动感应:人进入其感应围则输出高电平，人离开感应围则自动延时关闭高电平，输出低电平。= 2 * GB3、光敏控制：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。= 3 * GB3、温度补偿：在夏天当环境温度升高至 3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。= 4 * GB3、两种触发方式：（可跳线选择）a、不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段，如果有人体在其感应围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间

45、段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。= 5 * GB3、具有感应封锁时间(默认设置:2.5s封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒几十秒钟)。= 6 * GB3、 工作电压围宽：默认工作电压 DC4.5V-20V。= 7 * GB3、 微功耗：静态电流2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/

46、O为串行数图2.20 DS1302的引脚图据输入输出端(双向)，。SCLK为时钟输入端。图2.20为DS1302的引脚功能图。（3）读写时序说明DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。要想与DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如图2.21。图2.21 控制字（即地址与命令字节）控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A4A0）：指示操作单元的地址；位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操

47、作，为1表示进行读操作。控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图2.22 。图2.22数据读写时序（4） 电路原理图:电路原理图如图2.23，DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。图2.23 DS1302电路原理图2.8 12864LCD显示2.8.1

48、 12864概述FYD12864-0402是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864，置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84 行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。2.8.2 12864的方框图图2.24 12864的方框图2.8.3 LCD显示原理从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。L

49、CD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶（LC）材料的5m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。其电路如图2.25所示。图2.25 LCD显示电路图LCD12864部寄存器与相关功能：（1）指令寄存器(IR)IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。（2）数据寄存器(DR)DR是用于寄存数据，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿的作用下，图形显示数

50、据写入DR或在E信号高电平作用下由DR读到DB7-DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块部自动执行的。（3）忙标志：BFBF标志提供部工作情况：BF=1表示模块在部操作，此时模块不接受外部指令和数据；BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。（4）显示控制触发器DFF此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制：DFF=1为开显示（DISPLAY ON），DDRAM的容就显示在屏幕上；DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。DDF的状态是由指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。（5）XY地址计数器XY地址计数器是一个9位计数器。高3位是X地址计数器，低6

51、位为Y地址计数器，XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。X地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。（6）显示数据RAM（DDRAM）DDRAM是存储图形显示数据的：数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。DDRAM与地址和显示位置的关系见DDRAM地址表。（7）Z地址计数器Z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位

52、后Z地址计数器为0。Z地址计数器可以用指令DISPLAY START LINE预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行，屏幕可循环滚动显示64行。通过LCD12864，我们可以在屏幕上看到温、湿度的变化和各连接电器的工作状态（0代表ON，N代表OFF）。LCD管脚功能如表六所示。表六 LCD管脚功能表引脚号引脚名称电平引脚功能描述引脚号引脚 名称电平引脚功 能描述1VSS0电源地11DB4H/L三态数据线2VDD3.0-5V电源正12DB5H/L三态数据线3V0-对比度（亮度）调节13DB6H/L三态数据线4RS(

53、CS)H/LRS=“H”，表示DB7 - DB0为显示数据RS=“L”，表示DB7 - DB0为显示指令数据14DB7H/L三态数据线5R/W(SID)H/LR/W=“H”，E=“H”，数据被读到DB7 -DB0R/W=“L”，E=“HL”，DB7-DB0的数据被写到IR或DR15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式6E(SCLK)H/L使能信号16NC-空脚7DB0H/L三态数据线17RESETH/L复位端，低电平有效8DB1H/L三态数据线18VOUT-LCD驱动电压输出端9DB2H/L三态数据线19AVDD背光源正端10DB3H/L三态数据线20KVSS背光源负端模块控制芯片

54、提供两套控制命令，包括基本指令和扩充指令：基本指令包括：（1）清除显示（将DDRAM填满”20H”）。（2）地址归位（设定DDRAM的地址计数器AC到00H，并且将游标移到开头，这个指令不改变DDRAM容）。（3）显示状态开关（D=1：整体显示；C=1：游标；B=1：游标位置反白允许）。（4）进入点设定（指定在数据的读取与写入时，设定游标的移动方向）。（5）功能设定（DL=0/1:4/8位数据；RE=1：扩充指令操作；RE=0：基本指令）。扩充指令包括：（1）待命模式（进入待命模式，执行其他指令都可以终止待命模式）。（2）卷动地址开关（SR=1：允许输入垂直卷动地址；SR=0：允许输入IRAM

55、）。（3）反白选择（选择两行中的任一行作为反白显示，并可决定反白与否）。（4）睡眠模式（SL=0：进入睡眠模式；SL=1：脱离睡眠模式）。在LCD12864显示中，就是使用基本指令和扩充指令来进行显示控制的。在程序设计的时候，把LCD12864显示分成两个子程序，指令子程序、数据子程序来分别进行控制。在指令子程序中，可以输入不同的指令来完成相关操作，比如说显示位置地址、反白显示模式、清除显示指令等。而数据子程序用于显示参数的改变，如时间的改变，水温水位的改变，设置闹钟时数据的改变等等都是需要数据子程序来完成，但是数据子程序只是执行一个位的数据显示，要实现整幅界面的显示，就需要多个数据子程序来完

56、成，可以通过for语句的方式，来进行32次循环显示，便可以把中文汉字在整个界面完全显示。这样，显示程序便可以比较完整和方便使用显示。2.9 声光警号本地报警电路由两片NE555组成振荡电路，输出振荡信号驱动LED和扬声器声光报警，如图2.26所示。图中，IC1和D77、D78、D79组成频率固定的低频振荡器，输出驱动LED灯闪烁。IC2和D83、D84、D109组成另一振荡器，因其参考电压经PNP发射极耦合取自电容器D79的充放电端电压，一旦起振输出频率变化的信号，驱动扬声器发出如同警笛一般的鸣响。其他传感器一旦发生警情，通过声光警号提醒周围邻居和保安人员等。图2.26 声光警号电路图(1).

57、芯片NE555概述与其结构555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以与施密特触发器等。555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路，它们的逻辑功能与外引线排列都完全一样。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。其 图2.27NE555部结构图部结构图如图2.27所示。 (2).芯片NE555的工作原理NE555含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电

58、平比较器C2的反相输入端的参考电平为2/3Vcc和1/3Vcc。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2/3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。Vco是控制电压端（5脚），平时输出2/3Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uF的电容器到地，起滤波作用，

59、以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。2.9 硬件制作设计好原理图.sch改变封装绘制PCB板布局布线打印PCB图纸印制铜板腐蚀铜板钻孔焊接元器件测板修改电路测试（直到符合设计要求）。2.9.1原理图的绘制基于GTM900C的家用安防系统硬件部分主要包括：主控模块部分、终端探测传感器、GSM无线通信模块、电源模块、矩阵键盘、时钟电路、LCD显示屏、声光警号等。硬件电路原理图如图2.28所示：图2.28 硬件电路原理图2.9.2电路PCB图的绘制将绘制好的电路原理图的元器件封装好后创建网络列表，建立PCB文件，绘制PCB图。绘制好的

60、PCB图如图2.29所示。图2.29 电路PCB图2.9.3电路板的制作仿真PCB做好后，就可以开始电路板的手工制作了。制作电路板的步骤如下：（1）转印：打印电路PCB图，并将图用热转印机转印在已裁剪并用砂纸磨好的铜板上。若出现有断线现象或有可能断线的地方，应用油性笔将其连接起来。（2）腐蚀：将转印好的铜板用双氧水、浓盐酸和水以一定的比例混合而成的腐蚀液中腐蚀。注意：避免腐蚀过度将线路腐蚀掉，请不要离开，密切关注板的变化。（3）钻孔：将腐蚀好的板用水冲洗干净并擦干后，将所有的孔按孔的大小选择钻针钻好孔。（4）擦松香：用砂纸将电路图表面的黑色墨迹磨掉并用水冲洗干净，待到板干后将板的表面涂一层薄薄