智能家居监测控制系统设计实现

1、-. z专业学位硕士论文论文题目 智能家居监测与控制系统 设计与实现 作 者 * 专 业 电 子 通 信 工 程研究方向指导教师二一三年七月十五日-. z扉页学 号：论文辩论日期：201 年 月 日指 导 教 师 ： 签字-. zSmart Home Monitoring and Control System Design and ImplementationA Dissertation Submitted to Nanjing University for the Professional Degree of Master of Electronic and munication Engin

2、eeringBY 作者名英文Supervised by导师及职称英文School of Electronic Science and EngineeringNanjing University 日期英文大学学位论文原创性声明本人重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进展研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式说明并且表达了意。 研究生签名： 日期：大学学位论文使用授权声明本学位论文作者同意学校保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档

3、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存论文。本文电子文档的容和纸质论文的容相一致。除在期的论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布包括登载论文的全部或者局部容。论文的公布包括登载授权大学研究生院办理。导师签名： 研究生签名： 日期：-. z大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目： 智能家居监测与控制系统设计与实现 专业级硕士生：* 指导教师、职称：摘 要 随着GSM网络的迅速开展和用户的日益扩大，新技术和新业务的开发和应用已经提到十分重要的位置。短消息业务通过GSM网络的控制信道进展传输, 是GSM系统中最为简单和方便的数据通信方式,它不需要附加其它较为庞大的数据终端设备,只需要两个G

4、SM终端模块即可实现点对点的数据传输，特别适用于需频繁远距离传送小流量数据的领域。 国家智能化小区建立的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。本文介绍了一种基于GSM(全球移动通信系统)网络SMS(短信业务)的远程红外报警系统的原理及设计实现。它由红外线传感器，无线GSM模块Siemens公司的TC35模块和一个以单片机(AT89S52)为核心的监控单元组成，监控单元利用AT指令通过串口和GSM模块进展交互。它借助GSM模块TC35，使用户能够通过手机中文短信便捷地对相关设备进展监控。它具有让用户根据具体的监控对象进展自定义的功能，使用户的操作变得更加直观、方便。本报警系统利用单片机控制技术

5、和无线网络技术，开发出一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。该系统具有实时监控、性能稳定、功耗低的优点,适合为家庭和公司提供人身及财产平安的保障。关键词：智能家居系统；红外线传感器;GSM;SMS;单片机-. z大学研究生毕业论文英文摘要首页用纸THESIS： Smart Home Monitoring and Control System Design and Implementation SPECIALIZATION：POSTGRADUATE：MENTOR：ABSTRACT With the ra

6、pid development and enlargement of new technology and new development . It refers to important position to use business for the user of GSM network day by day.Short message service business control to go on,through wireless channel.GSM is most simple and convenient on the way of data munication in t

7、he GSM network.it does not need to add to other paratively huge data terminal devices ,only needs tow terminal module of GSM to realize point-to-point data transmission. Especially it is suitable for the field of little frequent data flow and remote transmission. Along with the national intellectual

8、ization plot construction promotion, the security system has bee the intelligent plot the essential equipment. This paper introduces the principle and design of a wireless remote monitor and control terminal base on SMS of GSM. The terminal consists of infrared sensor, a wireless GSM module (TC35 mo

9、dule produced by Siemens pany) and a monitor and control unit taking single-chip microputer (AT89S52) as the core. Using the AT mands, the monitor and control unit can municate with the GSM module though serial interface. The terminal let people monitor and control the equipments e and conveniently

10、by Chinese short message of mobile phone, using GSM module TC35. It has the function that people can self-define the terminal according to idiographic object monitored and controlled, and makes the operation of people more intuitive and convenient. This alarm system uses the monolithic integrated ci

11、rcuit control technology and the wireless network technology, develops one kind to have the networking function the intelligent wireless security system, and development related sensor. Selects the wireless data transmission method, does not have the wiring, especially to be again suitable in has re

12、paired the user and the wiring not convenient situation. This system is real time and reliable with the advantage of low power consumption. It is very suitable to provide personal and property safety for households and firms.Keywords:Smart Home System Infrared Sensor; GSM; SMS ; Single-chipmicropute

13、r-. z目录 TOC * MERGEFORMAT 摘 要 PAGEREF _Toc4762 IABSTRACT PAGEREF _Toc22087 II引言 PAGEREF _Toc16119 1第一章 绪论 PAGEREF _Toc8174 31.1 课题背景 PAGEREF _Toc18784 31.2 智能家居控制系统的概述 PAGEREF _Toc20409 51.3 课题研究的目的及意义 PAGEREF _Toc15765 61.4 本课题研究思路和拟完成的任务 PAGEREF _Toc5754 6第二章 相关理论根底 PAGEREF _Toc29904 82.1 智能家居系统概述

14、 PAGEREF _Toc28018 82.2 报警系统的构成 PAGEREF _Toc7309 92.3 报警系统的现状及开展趋势 PAGEREF _Toc2148 102.4 GSM 原理 PAGEREF _Toc19677 11第三章 系统的总体方案论证与设计 PAGEREF _Toc19751 123.1 系统设计方案的论证 PAGEREF _Toc29204 123.1.1 监控传感器的选择 PAGEREF _Toc9500 123.1.2 微控制器的选择 PAGEREF _Toc11528 143.1.3 无线通道方案的选择 PAGEREF _Toc24297 153.2 系统的总

15、体设计方案 PAGEREF _Toc9798 16第四章 系统的硬件电路设计 PAGEREF _Toc19299 184.1 红外探测电路设计 PAGEREF _Toc29663 184.2 单片机最小系统设计 PAGEREF _Toc22172 214.2.1 AT89S52单片机的特点及引脚功能 PAGEREF _Toc28357 214.2.2 单片机最小系统电路 PAGEREF _Toc9823 244.3 GSM模块及其外围电路设计 PAGEREF _Toc31684 274.3.1 TC35模块介绍 PAGEREF _Toc20906 274.3.2 RS232电平转换电路设计 P

16、AGEREF _Toc11683 294.3.3 TC35模块外围电路设计 PAGEREF _Toc8426 314.4 报警电路设计 PAGEREF _Toc4336 334.5 电源电路设计 PAGEREF _Toc1273 34第五章 系统的软件局部设计 PAGEREF _Toc14210 355.1 TC35模块的编程 PAGEREF _Toc9008 355.1.1 与SMS有关的GSM AT指令介绍 PAGEREF _Toc2232 355.1.2短消息的模式 PAGEREF _Toc1818 365.1.3 AT指令的实现 PAGEREF _Toc17657 395.1.4 接收

17、短信识别控制子程序设计 PAGEREF _Toc20219 405.2 串行口的编程及串口中断效劳程序流程 PAGEREF _Toc24078 425.2.1 串行口的编程 PAGEREF _Toc2755 425.2.2 串口中断效劳程序流程 PAGEREF _Toc4922 435.3 系统的主程序设计 PAGEREF _Toc11075 44第六章 系统制作与调试 PAGEREF _Toc30538 466.1 硬件制作与调试 PAGEREF _Toc7551 466.1.1系统PCB板的设计 PAGEREF _Toc30706 466.1.2系统硬件调试 PAGEREF _Toc321

18、48 466.2软件与联机调试 PAGEREF _Toc31019 476.2.1主控程序调试 PAGEREF _Toc16036 476.2.2短消息发送调试 PAGEREF _Toc27761 47第七章 结论与展望 PAGEREF _Toc13198 52致 PAGEREF _Toc19224 54参考文献 PAGEREF _Toc25221 55附录A：远程红外报警系统整体电路图 PAGEREF _Toc21515 57附录B：程序清单 PAGEREF _Toc8772 59-. z智能家居监测与控制系统设计与实现引言 21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大

19、进步。本文介绍的数字化家居控制系统可以使得人们可以通过手机或在任何时候、任意地点对家中的任意电器空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机进展远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调翻开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现*种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进展方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 实现智

20、能化离不开运算和控制单元，本系统采用MCU(SM8952AC25P)作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进展软、硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件和软件严密配合、协调一致，就可以组成高性能的单片机应用系统。本课题完成了单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、穿插，有机的进展。本设计的MCU与

21、各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的根底。 本系统的远程控制是基于交换网络的国际双音频通信标准DTMF通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用MT8870双音频编解码电路实现，单片机通过MT8870识别来自程控交换机的网络的控制信号，用户只需拨通家中的可以根据系统的语音提示进展按键选择以实现用户身份的识别、远程控制和安防操作；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机进展数据处理，实现实时测控；短消息发送局部采用基于SIEMENS TC35 GSM模块TC35 modem 和TI公司的电平转换芯片MA*3238等器

22、件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。在设计本系统时，面对各种检测对象和大量控制单元，需要利用各种接口标准和MCU进展连接，再经过MCU进展数据处理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现智能家居控制系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采各模块和芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。此次系统设计统正是把MT8870、TC35 modem与SM8952AC25P单片机有机的结合起来，顺利的完成了本设计的要求。并且实现了学习型远程红外遥控功能，为控制红外家电和设备提供了良好的根底。本系统也可应用于工农业中,实现对无人值守岗位的远程监控等。第一章 绪论1.1

23、 课题背景21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，Ale*ander Graham Bell贝尔创造以来，世界各国的网络开展非常迅速，近十年来，中国的固定业务呈现出举世瞩目的快速增长。1997年8月局用交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2006年初固定用户总数到达35539.2万户，移动用户到达40407.2万户，现代网络是由程控交换机进展交换传输，移动通信也从模拟时代走向了高度数字化时代，它们的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛开展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、平

24、安化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、平安防三个方面。随着新技术和自动化的开展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。远程控制作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进展专门的布线，不占用无线电频率资源，防止了电磁污染。同时，由于线路各地联网，可以充分利用现有的网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。另外属双工通信手段。因此，这可以大大表达出利用进展遥控的更大优越

25、性。操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进展进一步的操作。遥控局部课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全表达出遥控方式的双工通信特点。本设计正是针对这一点进展了较大改良，采取单片机智能控制，利用不同的提示音到达对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反应，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品到达交互式与智能化。而且本设计的调试都是在线调试，已经在电信、铁通的交换机实验并且能够成功的使用移动进展操作。短信息效劳Short Message Service，SMS是GSMGlobal System for

26、 Mobile m unication系统中提供的一种GSM终端手机之间，通过效劳中心(service center)进展文本信息收发的应用效劳，其中效劳中心完成信息的存储和转发功能。短信息效劳作为GSM网络的一种根本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃开展起来。由于GSM网络在全国围实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。同时，他对用户的数量也没有限制，克制了传统的专网通信系统投资本钱大、维护费用高、且网络监控的覆盖围和用户数量有限的缺陷。比传统的集群系统在无线网络覆

27、盖上具有无法比较的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。利用GSM短信息系统进展无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。在此以GSM网络作为数据无线传输网络，它可以应用在银行、储蓄点机房监控、电信机房动力环境监控、通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护如移动通信基站、微波站、光纤中继站等及其他无人值守点如仓库、办公楼等监控及城市公用事业实时监控维护系统像煤气调压站、自来水、污水管网和热力系统 、电力系统城市中电网等情况中。在此本系统采用了Siemens公司新一代无线通信GSM模块TC35是，它设

28、计小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系统的设计。图 1.1-1智能家居控制系统示意图1.2 智能家居控制系统的概述随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益严密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个平安、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进展设计的。智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家

29、庭设备自动控制、家庭平安防等功能的控制系统。智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息效劳和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系统效劳器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要局部组成。1.3 课题研究的目的及意义智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一

30、起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、平安、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适平安、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止构造转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的平安性，甚至为各种能源费用节约资金。系统的网络化功能可以提供遥控、家电空调，热水器等控制、照明控制、室外遥控、窗帘自控、防盗报警、远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和平安。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛承受和应用。1.4 本课题研

31、究思路和拟完成的任务本设计将微控制器和GSM无线通信模块应用到远程红外报警系统的设计之中。通过红外探测的方式实现报警信号的采集。通过GSM无线通信模块实现远程报警。系统正常工作时，当红外探测电路检测到有人入侵时，系统将在现场发出报警音响信号。并将报警信息通过GSM无线通信模块传送到远程的用户手机上，从而实现远程的安防和报警。同时用户可以通过手机，利用发送短信的方式对系统进展管理，例如变更信息发送的手机，修改管理密码，报警系统确实认和关闭，报警的启动等管理工作。本文的第一局部将对运程红外报警系统的各个主要局部的方案进展论证和比较，并确定最终的总体设计方案。第三局部将从红外探测电路设计、单片机最小

32、系统设计、GSM无线通信电路设计、报警电路设计等多个方面对远程报警系统的硬件局部进展详细设计。并给出各局部设计的电路原理图。第四局部将对远程红外报警系统的软件局部进展详细设计。主要包括TC35 GSM模块的编程、单片机串行口的编程以及系统主程序流程的设计。给出软件设计的流程图。第五局部将进展系统的制作与调试。主要包括硬件制作与调试、软件与联机调试。最后，第六局部，将对本文的设计容进展总结。并提出设计目前存在的不做和改良的设想。第二章 相关理论根底2.1 智能家居系统概述智能家居控制系统英文smarthome control systems，简称SCS，是市博万特科技是以智能家居G-BUS系统一

33、格智能为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、平安防技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进展高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、平安、便利、舒适，并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心，是智能家居控制功能实现的根底。随着社会的进步和科学的开展，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益严密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个平安、方便、舒适的

34、居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进展设计的。智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭平安防等功能的控制系统。智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息效劳和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系统效劳器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测

35、器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要局部组成。这里由于时间问题，就不做复杂的家居控制系统设计，对其中一项远程红外报警系统做主要设计。目前，我们已根本上摆脱了手持武器、瞪大眼睛的人力机械防守手段，科技强兵、靠现代技术武装自己，提高平安防的可靠性和效率，其中防盗报警系统是安防系统中应用最广泛的手段之一。其独特的功能是其它安防手段所无法比较的。2.2 报警系统的构成报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在

36、安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了平安防系统。 报警系统通常由探测器又称防盗报警器、传输通道和报警控制器三局部构成。 报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、到达不同探测目的的报警探测装置。 1、报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测

37、器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。 2、报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。 3、报警探测器按探测围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防报警探测器。 除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防类型的报警探测器，才能满足不同的平安防要求。 报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要平安防的场所很多。这些场所根据实际情况也有各种各样的平安防目的和要求。因此，就需要各种各样的

38、报警探测器，以满足不同的平安防要求。 根据实际现场环境和用户的平安防要求，合理的选择和安装各种报警探测器，才能较好的到达平安防的目的。中选择和安装报警探测器不适宜时，有可能出现平安防的漏洞，达不到平安防的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给平安防工作带来不应有的损失。 报警探测器要求具有防拆动、防破坏功能。当报警探测器受到破坏、人为将其传输线短路或断路，以及非法试图翻开其防护罩时，均应能产生报警信号输出；另外报警探测器还应具有一定的抗干扰措施，以防止各种误报现象的发生，例如：防宠物和小动物骚扰、抗因环境条件变化而产生的误报干扰等。 报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探

39、测灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器是防盗报警系统的关键环节1。2.3 报警系统的现状及开展趋势 随着微电子技术与网络技术的飞速开展，人们对于生活、工作环境的平安、方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅就随之出现，也随着改革开放的深入和市场经济的迅速开展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下，因此智能平安防系统是智能化小区建立中不可缺少的一项，而以往的做法是安装防盗门、防盗网

40、，但普遍存在有碍美观，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子对住宅的入侵，故利用高科技的电子防盗报警系统也就应运而生。目前我国大多数家庭都是双职工，当发生警情时，不能有效地处理，因此，必须设立小区报警中心，在发生警情时，除了现场报警外，同时还向小区的保安中心进展电脑联网报警，以便警情得到迅速处理。 数字化、无线化、集成化是防盗报警系统的技术开展趋势:1、更稳定可靠：如探测器需可抗RFI/EMI、防雷电等，以适应恶劣气候；2、更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；3、更精巧、小巧的外观：以符合品味日益提高的室装潢需求；4、更智能化的设计：方便地设撤防，人性化的操作界面；5、

41、更强大的联网功能;6、更方便的扩展性。上述开展趋势，事实上都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术根底上。 GSM网络防盗系统是利用GSM全球移动网络进展24小时即时无限距离监控，并能在发生警情的几秒钟拨通车主手机或进展语音或者短信息报告，车主可立即通过来电进展监听、喊话、锁定车辆，系统将自动切断油路、电路，使车子无法启动，具有真正意义的防盗功能，防盗于未然，从根本上杜绝了盗车的可能；遭遇抢劫过后，则可凭锁定车辆，通过GSM网络定位寻回失车。GSM的移动数码通信技术及全球移动通信的普及应用，使用任何的移动、固定通信对车辆进展管理和监护,也可无钥匙对车辆进展操作启动和驾驶，实现不限时间、地点

42、的全球远程遥控与监控，使人、车相处形影不离。人性化的产品及人性化的功能，以语音或短信息作为产品功能设置、操作、使用、通信的平台，实时、清晰、明了的传送遥控与报警信息，完全抛开人车别离时的担忧。摒弃传统产品的被动报警、距离隔膜、远程无知与失控的弊端，将爱车随时处于自己的掌控之中，是最新汽车高科技配套产品。GSM网络防盗系统有效的克制了GPS防盗系统的本钱高、网络覆盖不全、防盗性能低、报警不直接等缺陷，而且无需支付效劳费，已迅速成为新的主流防盗系统。2.4 GSM 原理 GSM是全球移动通信系统(GlobalSystemforMobilemunications)的简称。GSM是当前应用最为广泛的移

43、动标准，全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM。所有用户可以在签署了漫游协定移动运营商之间自由漫游。GSM较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动系统。这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。 从用户观点出发，GSM的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和低费用的SMS之间作出选择。网络运营商的优势是他们可以根据不同的客户定制他们的设备配置，因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。这样，标准就允许网络运营商提供漫游效劳，用户就可以在全球使用他们的移动了。GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂

44、窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的围，主要用于室。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。GSM同样支持室覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。短信收发的编码格式一共有三种：Block模式,Te*t模

45、式和PDU(protocoldescriptionunit)模式。其中BlockMode已经逐渐被淘汰，下面介绍的容，是在PDUMode下发送和接收短消息的实现方法。PDU串外表上是一串ASCII码，由0-9、A-F这些数字和字母组成。它们是8位的十六进制数。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其他信息。第三章 系统的总体方案论证与设计 前面我们讨论了报警系统的构成及其开展趋势，本章我们将对远程红外报警系统的各个局部进展论证，进展系统的总体设计。3.1 系统设计方案的论证3.1.1 监控传感器的选择监控传感器是用来探测入侵者的入侵行为2。需要防入侵的地方很多，可以是*些特定的点、线、面

46、，甚至是整个空间。监控传感器是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量电压、电流、电阻等。再经过后面的信号处理器把传感器转化的电量进展放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。但凡温度超过绝对0的物体都能产生热辐射，而温度低于1725的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽一样，通常分为三个波段。近红外：波长围0.753m中红外：波长围325m远红外：波长围251000m人体辐射的红外光波长350m，

47、其中814m占46%，峰值波长在9.5m。下面分别介绍被动式红外探测器和主动式红外探测器3。方案一：被动式红外探测器在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的戒备线一般可以到达数十米。被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器或称为红外传感器及报警控制器等局部组成。其核心

48、是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到*个立体防空间的热辐射的变化。红外传感器的探测波长围是814m，人体辐射的红外峰值波长约为10m，正好在围以。被动式红外探测器根据其构造不同、戒备围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射会聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜多层光束构造的菲涅尔透镜。这种透镜是

49、用特殊塑料一次成型，假设干个小透镜排列在一个弧面上。戒备围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体戒备。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型PIR的戒备视场角比单波束型大得多，水平可以大于90，垂直视场角最大也可以到达90，但作用距离较近。所有透镜都向部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场走动就会报警。红外光穿透力差，在防区不应有高大物体，否则阴影局部有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空

50、调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误报警。为了解决物品遮挡问题，又创造了吸顶式被动红外入侵探测器。安装在顶棚上向下360围进展戒备，只要在防护围，无论从哪个方向入侵都会触发报警，被动式报警探测器由于探测性能好、易于布防、价格廉价而被广泛应用。方案二：主动式红外探测器主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或局部遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主

51、动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。由于光束较窄，收发端安装要结实可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的围。其特点是探测可靠性非常高。但假设对一个空间进展布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵。主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等。主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式安装方式，反射型安装方

52、式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物如石灰墙、门板外表光滑的油漆层反射回的红外光束。当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。当使用较多的探测器进展防布局时应该注意消除射束的穿插误射。综合考虑被动式红外传感器探测性能好、易于布防、价格廉价，本设计采用被动式红外传感器，也就是热释电传感器。3.1.2 微控制器的选择在选择微控制器的时候，主要需要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口类型和数量，编程语言以及功耗等。方案一：基于ARM的嵌入式系统。这种方案中我们可以使

53、用现有的操作系统MCOS-，在系统的根底上进展应用程序的开发。由于ARM处理器的功能强大，资源丰富，因此使用这种方案可以使系统功能近乎完美，而且由于使用了操作系统，应用程序的设计会变的简单可靠。但是这种方案本钱较高，同时使用的嵌入式操作系统也会占用一局部额外的硬件资源，这样会大大的提高开支。目前情况下，我们不考虑这种方案。方案二：SOC型单片机GSM模块构成的系统。目前SOC型单片机已经非常普遍，基于51核的SOC型芯片也有众多的供给厂商。如Cyganl 公司的C8051系列。这些单片机都有丰富的资源，一般都不需要外扩其他器件就可以构成一个完成的系统。优点在于减少了布线的麻烦，提高了系统的整体

54、性能。方案三：采用常用的AT89S52单片机作为核心控制器，此单片机的部存储器RAM和程序存储器ROM及其引脚资源，根本上能实现设计指标，并且价格廉价，参考资料很多。完本钱设计的控制功能，常用的AT89S52单片机完全可以满足要求，并且本钱更加低廉。因此综合考虑选用方案三。3.1.3 无线通道方案的选择 目前的无线通道的数据传输实现主要分为两种，一种是通过专用网进展数据传输，如RF射频数传电台和无线局域网WLAN；一种是通过公共无线通信网络，如GSM/GPRS网络的成熟度高，覆盖面较广，因而GSM/GPRS网络被选为该无线通道总体方案的通信根底4。而基于GSM/GPRS网络的数据传输通常有四种

55、方式，一种是基于短消息的数据传输，第二种是基于DATA一种以电路交换为根底的传输方式的数据传输；第三种是通过语音方式进展数据传输；最后就是通过IPINTERNET PROTOCOL，因特网协议方式传输数据。下面对四种基于GSM/GPRS网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。方案一：基于短消息的数据传输 基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用AT指令将短消息读出并将信息复原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特点是资费较低，组网使用方面，但数据容量较低140字节。短消息数据传输方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用。方案二：基于DATA方

56、式的数据传输 基于DATA方式的数据传输是利用GSM的DATA与 一样传输方式。通过AT指令来进展数据拨号，等待数据连接建立后，只需将ASC码数据送入通信模块既可。通信模块会按照设定好的通信协议默认为V.32bis将数传出，目标机接到数据呼叫后，送出应答信号，然后便可按照一样协议接收ASC码信息。基于DATA的数据传输方式数据传输平安、实时性好、数据传输量大，但主要是本钱较高，适合与要求可靠性很高且海量数据传输的系统中。 方案三：通过语音方式进展数据传输通过语音方式进展数据传输，主要是利用语音通道将数据调制到话音频率传输出去，目标机将数据解调出来。该方案还可以通过语音通道传输。DTMFDoub

57、le Time Multiple Frequency,双音多频编码进展数据传输，通信方式与语音方式一样，该方案主要优点是可以用来传输音频模拟数据，实时性很好电路交换方式，但由于GSM系统的语音编码方式局限，对数据的压缩/复原会造成数据的失真。该方案根本不被采用，但可以作为备选方案用于无线安防系统中。方案四：基于IP的数据传输方式基于IP的数据传输方式是GPRS系统独有的，因为GPRS是在GSM网络根底上新增两个节点-SGSN和GGSN而形成的移动分组数据网络。由于GPRS数据传输的根底是TCP/IP协议的转换。实时性较好，短点就是GPRS终端开发本钱高，使用复杂度教高因为涉及到复杂的组网方案。

58、根据目前大局部系统的需求并综合以上方案的优缺点，选择基于GSM网络的短信息的数据传输来做为我设计的红外远程报警系统的无线通道。3.2 系统的总体设计方案 前面已经对远程红外报警系统主要模块的方案进展了论证和比较，并确定了各个局部的总体设计思路。综合以上考虑，本设计总体设计框图如图2-1所示。热释电探测电路AT89S52单片机最小系统GSM无线传输电路电平转换电路SIM卡报警电路图3-1 远程红外报警系统总体设计方案 热释电探测电路将检测到入侵者的入侵行为，并将其转换成单片机能够识别的开关量信号。单片机系统对输入信号进展判断和处理，当系统处于报警开启状态时，如果单片机判断出热释电探测电路送来的检

59、测信号，单片机将通过报警电路进展就地报警，给犯罪分子以威慑，吓跑入侵者。与此同时，单片机采用 AT 命令通过 GSM 短信模块发送短信息给监控者，实现远程报警。监控者也可用短信息的命令形式去设置以微控制器为核心的智能模块，以及发送短信消息查询命令和监控情况，从而到达远程监控的目的。由于无线传输模块的电平性质与单片机不同，因此需要设计电平转换电路来实现单片机对GSM模块的。第四章 系统的硬件电路设计4.1 红外探测电路设计 热释电传感器有三个引脚分别是电源正负极和信号输出。在传感器电源正常的情况下，当热释电传感器检测到有人活动时，能够检测到人体所发出的微弱红外线，其输出端会有微弱的电流信号输出。

60、这一微弱信号将送到信号处理集成电路 BISS0001进展处理。 系统热释电红外探测电路图如图4-1所示图4-1 热释电红外传感器检测电路图BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于平安区域的自动灯光、照明和报警系统。1、BISS0001的特点*CMOS工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*设延迟时间定时器和封锁时间定时器*