基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统设计毕业论文

1、 2015届 分类号： 单位代码 ：13379 山东师范大学历山学院毕业论文（设计）家庭安防报警系统设计姓 名 学 号 年 级 专 业 电子信息工程 系（院）电子信息与工程系 指导教师 2015年 5月 24日摘 要 该设计是采用AT89C51单片机实现的基于GSM短信模块的家庭安防报警系统。该系统主要由单片机AT89C51、HRH GSM Modem短信模块、键盘显示电路、DS12887实时时钟芯片、315MHZ调幅遥控器、传感器和其它基本外围电路组成，借助GSM移动网络，以最直观的中文短消息，直接把报警地点的情况反映到所设定的 屏幕上。该系统采用AT89C51单片机作为主控制芯片，通过HR

2、H GSM Modem来进行通信，采用红外传感器进行检测，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。同时附加电路通过键盘显示电路来预设安防报警系统的 号码，DS12887实时时钟芯片对发生警情的时间进行记录和保证系统的可靠运行，315MHZ调幅遥控器来实现用户对系统的布、撤防状态进行改变。 硬件设计采用Proteus软件，完成了系统的键盘接口电路、时钟电路、电源电路、发射接收电路、传感器采集信号等模块的电路原理图的设计。软件设计采用Keil开发系统，完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程，实现了对信号处理过程的编程和调试。关键词：单片机；GSM模块；传感器ABSTRACT

3、This design is the use of AT89C51 MCU to achieve The Family guard against theft and Alarm system Based on GSM Modem.It is made up of AT89C51 MCU、HRH GSM Modem、 keyboard display chip、DS12887 real-time clock chip、315MHZ remote control sensors and other basic peripheral circuits. It will display the al

4、arm content in Chinese directly at your mobile screen, and it recurs to the GSM mobile network.The System use AT89C51 MCU as the control core chip, through the HRH GSM Modem for communications,it adopted initiative infrared sensor to detect, the system equipped the smog sensor and leakiness sensor o

5、f gas and guarded against fire and gas leakiness. Meanwhile,additional circuit to default the telephone number of guard against theft and Alarm system by keyboard display chip, through DS12887 real-time clock chip to record the situation occurred in time for police and to ensure reliable operation o

6、f the system,315MHZ remote control to achieve the user to change the systems position . The hardware design using Proteus to achieve the circuit schematic diagram designs of the system keyboard interface circuit ,clock circuits,power circuits,transceiver circuits and the sensor signal acquisition mo

7、dule and so on. The software development system of Keil is used to design the software. And the procedure of the processing of signal has been completed and debugged successfully. Keywords：MCU;GSM modem;Senor目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc25674 第1章 绪论 PAGEREF _Toc25674 3 HYPERLINK l _Toc13645 1

8、.1 安防报警系统发展概况 PAGEREF _Toc13645 3 HYPERLINK l _Toc5425 1.2 设计背景目的 PAGEREF _Toc5425 3 HYPERLINK l _Toc13485 第2章 整体设计方案 PAGEREF _Toc13485 4 HYPERLINK l _Toc12529 2.1 方案选择论证 PAGEREF _Toc12529 4 HYPERLINK l _Toc9071 2.2 主控芯片单片机的选择 PAGEREF _Toc9071 4 HYPERLINK l _Toc28612 2.2.1 AT89C51的主要性能 PAGEREF _Toc2

9、8612 5 HYPERLINK l _Toc21061 2.2.2 AT89C51的引脚结构 PAGEREF _Toc21061 5 HYPERLINK l _Toc31601 2.3 通信模块的选择 PAGEREF _Toc31601 6 HYPERLINK l _Toc22606 2.3.1 GSM Modem的主要功能 PAGEREF _Toc22606 6 HYPERLINK l _Toc6471 2.3.2 GSM Modem 的硬件接口 PAGEREF _Toc6471 6 HYPERLINK l _Toc28065 2.4 传感器的选择 PAGEREF _Toc28065 6

10、HYPERLINK l _Toc4343 2.4.1 红外传感器 PAGEREF _Toc4343 6 HYPERLINK l _Toc21303 2.4.2 烟雾传感器 PAGEREF _Toc21303 7 HYPERLINK l _Toc8032 2.4.3 气体泄漏传感器 PAGEREF _Toc8032 7 HYPERLINK l _Toc31514 2.5 键盘显示模块的选择 PAGEREF _Toc31514 7 HYPERLINK l _Toc31873 2.6 存储器的选择 PAGEREF _Toc31873 7 HYPERLINK l _Toc31483 2.7 时钟芯片的

11、选择 PAGEREF _Toc31483 8 HYPERLINK l _Toc30252 2.7.1 DS12887功能 PAGEREF _Toc30252 8 HYPERLINK l _Toc25768 2.7.2 DS12887引脚定义 PAGEREF _Toc25768 8 HYPERLINK l _Toc27960 第3章 系统硬件设计 PAGEREF _Toc27960 9 HYPERLINK l _Toc15090 3.1 系统结构原理图 PAGEREF _Toc15090 9 HYPERLINK l _Toc12597 3.2 电源部分 PAGEREF _Toc12597 10

12、HYPERLINK l _Toc22271 3.3 时钟电路 PAGEREF _Toc22271 10 HYPERLINK l _Toc28992 3.3.1 单片机时钟电路 PAGEREF _Toc28992 10 HYPERLINK l _Toc18590 3.3.2 系统的时钟电路 PAGEREF _Toc18590 11 HYPERLINK l _Toc31247 3.4 信号采集电路 PAGEREF _Toc31247 12 HYPERLINK l _Toc332 3.4.1 红外信号检测 PAGEREF _Toc332 12 HYPERLINK l _Toc4695 3.4.2 气

13、体、烟雾检测 PAGEREF _Toc4695 13 HYPERLINK l _Toc16033 3.5 复位电路 PAGEREF _Toc16033 14 HYPERLINK l _Toc24687 3.6 键盘显示电路 PAGEREF _Toc24687 14 HYPERLINK l _Toc30774 3.7 通信电路 PAGEREF _Toc30774 16 HYPERLINK l _Toc9662 3.7.1 发射、接收电路 PAGEREF _Toc9662 16 HYPERLINK l _Toc14652 3.7.2 GSM模块与单片机的连接 PAGEREF _Toc14652 1

14、7 HYPERLINK l _Toc31352 第4章 家庭安防报警系统的软件设计 PAGEREF _Toc31352 18 HYPERLINK l _Toc5072 PAGEREF _Toc5072 18 HYPERLINK l _Toc16 4.2 外部中断0中断服务子程序 PAGEREF _Toc16 19 HYPERLINK l _Toc25638 4.3 通信模块的设置 PAGEREF _Toc25638 19 HYPERLINK l _Toc2129 4.3.1 设置短信中心号 PAGEREF _Toc2129 19 HYPERLINK l _Toc2486 4.3.2 利用GSM

15、 MODEM 向普通 发短信 PAGEREF _Toc2486 19 HYPERLINK l _Toc24135 4.4 串口控制SMS的工作原理 PAGEREF _Toc24135 20 HYPERLINK l _Toc12040 结论 PAGEREF _Toc12040 22 HYPERLINK l _Toc1879 参考文献 PAGEREF _Toc1879 23 HYPERLINK l _Toc15589 附录 PAGEREF _Toc15589 24 HYPERLINK l _Toc17978 附录1：硬件设计总图 PAGEREF _Toc17978 24 HYPERLINK l _

16、Toc15338 附录2：部分程序源代码 PAGEREF _Toc15338 24 HYPERLINK l _Toc14013 致谢 PAGEREF _Toc14013 30第1章 绪论1.1 安防报警系统发展概况当科技还不发达的时候，人们依靠安装防盗门、防盗网及人工防犯来防止犯罪分子对住宅的入侵，对于当时的人们来说，这种安防装置已经够用。由于这种安防装置不但有碍美观,而且不符合防火要求，所以随着科学技术的不断发展，人们开始利用电子技术与网络技术来设计新的安防系统。常见的安防报警系统的有固定点 联网安防报警系统、以太网、集群系统、AURINE家庭报警系统、智能拨号安防报警系统等，来有效防止犯罪

17、分子的入侵。目前我国大多数家庭都是双职工,当发生警情时,不能及时地处理。所以当固定 被普遍使用时，人们开始利用固定点 联网安防报警系统来实现家庭安防报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，适用于家居安全技术防范1。随后，人们又开始利用智能拨号安防报警系统来实现家庭安防报警，智能拨号安防报警系统,配合各种无线探测器，可实现智能化防盗、防火、防燃气漏露、紧急求救等功能。 科学技术的飞速发展，促使家庭安防报警系统逐渐向智能化方向发展，出现了各种各样的智能化的安防报警系统。在以后的发展中，将会出现越来越高级实用的家庭安防报警装置，也是我们这一代人所研究的方向。1.2 设计背景目的随着电子技术

18、的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统已满足不了人们的需求，本系统的设计正是利用电子技术对家庭安防报警系统进行研究。随着信息时代的到来， 通讯工具已基本普及，该设计利用这一点，展开对家庭安防报警系统的研究，解决了传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统中存在的隐患(其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等)。它用AT89C51单片机实现基于GSM短信模块的家庭安防报警系统，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主人的 屏幕上。不仅使家庭安防使用起来更及时、更方便，而且解决了传统的机械式安防

19、系统带来的隐患。第2章 整体设计方案2.1 方案选择论证安防报警系统一般是由入侵探测器、安防报警控制器和接警中心组成。该系统设计方案有以下两种：方案一：利用固定点 联网安防报警系统来实现家庭安防报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定 上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）警力分布，及时调动警力作出快速处理。方案二：通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制GSM Modem向预先

20、设定好的 号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，也添加了烟雾传感器和气体泄漏传感器来检测烟雾和气体信号，实现防火、防燃气泄漏的作用，同时配备4X4矩阵键盘来自己设置报警 号码和315MHZ调幅遥控器来实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变。通过比较，方案二能更能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，故本设计选择方案二。2.2 主控芯片单片机的选择20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。 尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的还是Int

21、el公司的MCS51系列单片机和美国ATMEL公司的89C51单片机。MCS51系列单片机包括三个基本型8031、8051、8751。8031内部包括一个8位CPU、128个字节RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口、2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。比较麻烦，不予采用。8051是在8031的基础上，片内集成有4KB ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，为用户定制的，出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。所以8051适合与应用在程序已定，且批量大的单片机产品中。也不

22、予采用。8751是在8031基础上，增加了4K字节的EPROM，它构成了一个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。但其价格相对8031较贵。8031外扩一片4KB EPROM的就相当与8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路技术的不断发展，能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。也不予采用。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机2。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技

23、术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。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，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51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。故此设计采用AT89C51。 AT89C51的主要性能与MCS-51单片机产品兼容4k字节在系统可编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0HZ24HZ三级程序存储器锁定32个可编程I/O口线两个16位定时器/计数器五个中断器可编程串行通道低功耗空闲和掉电模式看门狗定时器 AT89C51的引脚结构AT89C51封装引脚如图所示。

24、 图2.1 AT89C51封装引脚2.3 通信模块的选择随着微电子技术与网络技术的飞速发展， 通讯工具已经被普遍使用，基于这一点，我设计了基于GSM短信模块的家庭安防报警系统，而由于HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 单片机系统（MCS51），标准串行接口和精简的软件接口协议将用户从繁杂的GSM 通信标准解析和调试中解脱出来，使用方便，而且公网的数据传输具有通信范围广（GSM 网络基本覆盖全国），传输稳定、可靠等特点3。因此本设计选用HRH GSM Modem来进行通信。2.3.1 GSM Modem的主要功能收发短信；借助短

25、信实现远程小批量数据传输；语音通话（GSM ）；数传模式实现无线实时数据通信；无线上网（自动应答型）。 GSM Modem 的硬件接口模块要求12V/500mA供电，与计算机或单片机通过串口通信，波特率9600bps，通过SIM卡座来安装SIM卡。2.4 传感器的选择要实现防盗、防火、防燃气泄漏，相应的传感器是必不可少的，而无论是哪种传感器，其最终输出的都是开关量。 红外传感器对于防盗传感器，本系统采用主动式红外对射传感器，它相对于传统的被动式热释红外传感器有以下优点：主动式对射红外传感器安装于门窗及一切需要设防的位置，采用多光束综合判断，当有一定体积的障碍物遮挡时，才被触发，极大的降低了传感

26、器的误报；由于其安装在门窗等位置，使夜间主人的正常活动不受限制，这给用户提供了极大的夜间布防的可能。 烟雾传感器本设计选用离子式烟雾传感器，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 气体泄漏传感器本设计选用电化学型气体传感器，电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数，市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器。近年来，又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数

27、，和原电池式不同的是，需要由外界施加特定电压，除了能检测，等气体外，还能检测血液中的氧体积分数4。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数离子电极式气体传感器出现得较早，通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数，电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。2.5 键盘显示模块的选择 为了实现系统发生警情时能够向指定的号码发送短信息的功能，则必须有键盘和LCD显示，来对安防报警系统进行 号码的预设。综合设计方案，考虑输入需要的按键数量以及成本，最终选择4X4矩阵键盘和LCD1602。2.6 存储器的选择为了实现对预设 号码的存储和对报警信息的记录，

28、本系统采用了能够保证掉电数据不丢失的铁电存储器，该类存储器相对于传统的EEPROM有许多优点：（1）传统的EEPROM写入次数有限，一般为10万次，而铁电存储器有着近乎无限次擦写的特性；（2）传统的EEPROM写入速度较慢，一般需要CPU延时几个NOP的时间来等待写入，而铁电存储器有着和RAM相同的操作速度；（3）EEPROM需要较大的能量来完成一次擦写，而铁电存储器在写入时属于微功耗。同时本设计选用了FM24C16来作为非易失性数据存储器，其特点如下：FM24C16A是一种串行非易失存储器，它的结构容量为512*8位，接口方式为工业标准二线制造串行接口，与串行EEPROM的功能操作相似，与E

29、EPROM具有相同的引脚排列，不同之处在于，FM24C16A具有非常出色的写操作性能；内部采用读恢复机制操作。所以读写次数与每一次读写都有关系。FRAM结构是基于行与列阵列排布，每次访问都会使一行减少一次读写寿命5。铁电的擦写次数几乎可以说是无限次。即使每秒访问3000次，连续使用十年，使用寿命仍未终止。 时钟芯片的选择为了实现发生警情时，对发生警情的时间进行记录，且为了保证系统的可靠运行，要求系统进行自检并定时上报系统运行状态，因此需要系统具有实时时钟功能。DS12887采用CMOS技术制成，把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用DS12887芯片设计的时钟电路不需任何外

30、围电路并具有良好的微机接口。DS12887芯片具有微轼耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中6。故本设计选用了DS12887实时时钟芯片。 DS12887功能该模块有两个功能：一是为系统提供实时的时间日历信息；二是送出一个周期为125ms的方波作为MCU AT89S52外部中断INT0的中断源，以产生周期性中断采集数据。该模块主要由DS12887组成，具体的接口电路如图所示。DS12887是DALLAS公司生产的实时日历时钟芯片，其主要功能包括非易失性时日历时钟、报警器、可编程中断、方波发生器和114字节的非易失静态RAM。 DS12887引脚

31、定义 AD0-AD7：地址/数据，应接P2口。 MOT：总线类型选择，与AT89C51连接时接地。 CS：片选端，地址选通，与AT89C51连接时接ALE。 R/W：读/写控制，与AT89C51连接时接WD。 DS：数据选通，与AT89C51连接时接RD。DS12887管脚如图所示。 RESET：复位端，接+5V。 IRQ：中断请求输出。图2.5 DS12887管脚第3章 系统硬件设计3.1 HYPERLINK l _Toc107201846 系统结构原理图主电路采用AT89C51，由于AT89C51内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。硬件电路主要有键盘接口电路、时钟电路、电源电路、

32、发射接收电路、传感器采集信号电路等组成。电路原理框图如图所示。 电 源燃气泄漏传感器烟雾传感器红外传感器 M C U遥控布撤防GSM模块图3.1 系统总体框图3.2 电源部分电源电路图如图3.2所示。5VS1DS1outinGND7805220v1N5406D3R11KC4100pFC3100pF Bridge1D12TransT1图3.2 单片机电源图3.2 电源电路图 由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，所以一般需要单独设计电源电路，单片机要求电源中应尽量较少纹波,电压要恒定,且单片机复位电路要稳定、可靠,考故需要设计一个直流稳压电源给单片

33、机供电，先经变压器转为9伏的交流电，再通过桥堆2W10对输入的9 伏的交流电进行整流，然后通过电容滤波，稳压器进行稳压，使后续电路的电压稳定为 +5伏，电源指示灯亮，说明该模块能正常工作。 时钟电路 单片机时钟电路单片机时钟电路如图所示。 图3.5 单片机时钟电路该模块使用的晶振和两个30PF的电容来实现的，它为单片机提供工作时的时钟脉冲，没有该模块单片机将不能工作。晶振和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作。 系统的时钟电路为了实现发生警情时，对发生警情的时间进行记录，且为了保证系统的可靠运行，要求系统进行自检并定时上报系统运行状态，本设计选用

34、了DS12887实时时钟芯片。时间和日历信息通过读相应的内存字节来获取，时间、日历和定时闹钟通过写相应的内存字节设置或初始化，其字节内容可以是十进制或BCD形式。时间、日历和定闹字节是双缓冲的，总是可访问的7。每秒钟这10个字节走时1秒，检查一次定闹条件，如在更新时，读时间和日历可能引起错误。三个字节的定闹字节有两种使用方法。第一种，当定闹时间写入相应时、分秒定闹单元，在定时允许、闹钟位置高电平的条件下，定闹中断每天准时起动一次。第二种，在三个定闹字节中插入一个或多个不关心码。不关心码是任意从C0到FF的16进制数。当小时字节的不关心码位置时，定闹为1小时发生一次，由于小时和分钟定闹字节置不关

35、心位时，每分钟定闹一次；当三个字节都置不关心位时，每秒中断一次。时钟芯片与单片机的连接如图所示。 DS12887 图3.6 时钟芯片与单片机的连接DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。其主要功能如下：内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹。12小时或24小时制，12小时时钟模式带有PM和AM指导，有夏令时功能。MOTOROLA5和INATAEL总线时序选择。有128个RAM单元与软件音响器，其中14个作为字节时钟和

36、控制寄存器，114字节为通用RAM，所有ARAM单元数据都具有掉电保护功能。中断信号输出(IRQ)和总线兼容，定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。 信号采集电路 红外信号检测信号检测电路主要由红外检测探头SD02和BISS0001信号处理电路组成。信号检测电路如图所示。配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管组成的红外传感器，以非接触方式检测出来自人体的红外辐射并将其转换成电信号，经BISS0001中的运放N1的前置放大、运算放大器N2的第二级放大，将直流电位抬高为内置电压Um后送到由比较器N4、N5组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Us。由于内置电压、，当U

37、DD=5V时，可有效地抑制1V的噪声干扰。N3作为条件比较器，当输入电压Uc小于内置电压UR(0.2UDD)时，N3输出为低电平封住了Us向下级递送8。而当UcUR时，N3输出为高电平，打开与门N7，此时若有触发信号Us的上跳变前沿到来，则可启动延时定时器，同时Uo输出为高电平。比较器的域值选取很重要，域值太低易误报，太高则灵敏度低。在定时周期Tx内，BISS0001的输出端2为高电位，则晶体管VT1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到由单片机及无线发射电路组成的编码及无线发射电路，接到编码用的单片机的口，单片机将该探头编码后通过无线发射;在Tx结束时，BISS0001进入封锁周期Ti，

38、其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平9。BISS0001的1脚(A端)与电源相连，使信号检测电路处于重复触发。Tx定时间隔可由BISS0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。信号检测探头仰角可在120范围内调节，并通过改变仰角来进行实际探测距离的调节，我们可通过实际测试来调整，也可以调整信号检测电路中的可调电阻RP来调整探头的检测距离，本设计电路可探测距离为30m。 红外信号检测电路如图3.7所示。 气体、烟雾检测在出现可燃性气体时TGS308型气体传感器的电导增加，通过电位器RP滑动点取出电压，其值从正常的3V有效值增加到20V。此升高的电压经二极管和电阻加至晶体管VT1，

39、使之导通，VT1导通使双向晶体管2N6070A导通，使之输出一个高电平，来使单片机控制工作。在检测烟雾信号时，为了简单电路，我选用了与TGS308工作原理相近的8224烟雾传感器。同样，在8224周围气体浓度增加时，它的电导也会增加，通过这个电路也可以实现向单片机发送开关信号，来控制报警信号。气体、烟雾检测电路如图所示。 图3.8 气体、烟雾检测电路3.5 复位电路RST 复位电路如图所示 R2R1 图3.9 复位电路 该部分电路完成AT89C51的复位，采用按键复位的方式，它与单片机的RST引脚相连，当单片机出现死机或希望它复位的情况下，该电路就会起作用，同时它也具有上电复位的功能。其电阻R

40、1为200欧姆，R2为1K欧姆，电容为22uF。3.6 键盘显示电路为了实现系统发生警情时能够向指定的号码发送短信息的功能，本设计选择4X4矩阵键盘和LCD1602来对安防报警系统进行 号码的预设和显示，电路如图所示。 图3.10 显示电路 图3.11 矩阵键盘 液晶显示器的作用是显示键盘按下时所代表的数字，以确保输入的预设 号的正确。如图所示电路中RV其作用为调节VEE输入引脚的电压，实现对LCD1602对比度的调节。1接地电源，2接5V工作电源，714数据口接单片机的P1口，LCD的数据端口的工作方式采用8数据线工作方式，P、P同时接LCD的RS、E端口，每次向LCD写8位数据，这样可以实

41、现程序编写简单。如图所示，矩阵键盘由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行、列线分别列接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。无键按下时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平一样为高电平。这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。一个4x4的行列可以构成一个16按键的按键。键盘的作用是用户向该系统输入预设发送报警信息的 号，以及手动的布防、设防和蜂鸣报警器的停止。该键盘可以实现数字09的输入，撤销键的作用是对错误号码的撤销，设置号码键是向该系统输入预设的发送报警信息的 号，布防、撤防键是进行布防和撤防。 通信电路3.7.1 发射、接收电路

42、为了实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变，本设计选用了315MHZ调幅遥控器，该遥控器具有以下优点：工作在业余频段，不用花钱购买频点；有效距离远，一般可达2001000米；有丰富的地址码供用户选择，由于遥控器和遥控器接收板上应用的PT2262/PT2272编解码芯片对都提供8位三态的编解码状态，也就是说有3的8次方地址码可供用户选择，足以满足小区内所有用户的安防报警布、撤防应用。23所示。图2 发射电路图3 接收电路 GSM模块与单片机的连接HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 单片机系统（MCS51）

43、，标准串行接口和精简的软件接口协议10，与单片机通过串口连接，由于HRH GSM模块有9个外接引脚针，经过变换放大与单片机的串行通信口连接，以半双工的工作方式，来进行通信和控制。 GSM模块与单片机的连接如图4所示。 图3.13 GSM模块与单片机的连接第4章 家庭安防报警系统的软件设计 主程序流程图如4.1所示。开始初始化读时钟是否等于定时时间否是发短信：系统运行正常读布撤防开关否撤防是布防读燃气泄漏传感器开关量否否烟雾传感器开关量红外传感器开关量否是是是发短信：屋内有火灾警情发短信：有人行窃发短信：厨房有燃气泄漏图 主程序流程图 系统开始工作时，首先要初始化，然后读时钟是否等于定时时间。如

44、果是则发短信给用户：系统运行正常，然后读布撤防开关；否则直接读布撤防开关。读布撤防开关，如果是开则布放，然后同时检测红外传感器、烟雾传感器和燃气泄漏传感器的开关量；否则撤防，返回读时钟是否等于定时时间，重复上述步骤。检测红外传感器、烟雾传感器和燃气泄漏传感器的开关量，如果是开则对应的发短信：有人行窃；屋内有火灾警情；厨房有燃气泄漏；否则返回读时钟是否等于定时时间，重复上述步骤。 外部中断0中断服务子程序 外部中断0中断服务子程序流程图如图4.2所示。校时子程序出中断外部中断0读键值校时键 预设子程序预设键 复位子程序复位键图外部中断0中断服务子程序流程图4.3 通信模块的设置该设计选用HRH

45、GSM Modem来进行通信。HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 单片机系统（MCS51），标准串行接口和精简的软件接口协议将用户从繁杂的GSM 通信标准解析和调试中解脱出来，使用方便，而且公网的数据传输具有通信范围广（GSM 网络基本覆盖全国），传输稳定、可靠等特点11。HRH GSM Modem 的软件协议A表示ASCII 字符A，00 或00H 表示16 进制数据00。帧结构：帧头（固定为0AAH）指令码数据。4.3.1 设置短信中心号 以北京地区为例，短信中心号为：，应向GSM MODEM 下发数据帧：AA 09 2B

46、 38 36 31 33 36 38 31 30 30 30 30 30 30 （16 进制数据） 如果设置成功，GSM MODEM 应答 AA 09 “”，如果设置不成功，GSM MODEM 应答 AA 09 ERROR。短信中心号设置后，保存在SIM 卡上，只需设置一次；也可以在 上把短信中心号设置好后再装入GSM Modem，以后就不用再设置。4.3.2 利用GSM MODEM 向普通 发短信首先计算或查表得到“测试”的UNICODE 编码为：6D4B（测） 8BD5（试）； 向GSM MODEM 下发数据帧： AA 02 31 33 36 36 31 31 30 30 30 30 30

47、 6D 4B 8B D5 GSM MODEM 可能返回于下信息：AA 01 ERROR短信未从GSM MODEM 送出，可能是未登陆网络或SIM 卡故障。AA 01 OK 短信已从GSM MODEM 送出，但未送达短信中心，可能是信号质量差或天线连接不好。AA 01 SEND OK 短信已送达短信中心，并且短信中心已经下发给接收方。一般情况下，由于短信不保证实时性，所以从发送到对方接收到短信可能有5-10 秒的延时，使用中建议设置短信超时定时器长度在20-30 秒左右12。短信发送成功的返回信息：先返回 AA 01 SEND OK31；如果接收方 设置了短信自动应答，则在对方收到后返回短信发送

48、失败的几种可能返回信息：AA 01 ERRORAA 01 OKAA 01 SEND OK32 4.4 串口控制SMS的工作原理单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为19200bps。采用这种RSM232电缆方式进行连接时，数据传输的可靠性较好13。RS232接口方式连接，通过串行接口集成电路和电平转换电路与GSM模块连接，电路比较简单，所涉及的芯片包括单片机AT89C51和电平转换芯片 MAX232，是非常常见的接口电路。需要说明的是，该接口通过总线扩展了一个存储器芯片AT24C64，它的主要作用是存储数据，而且断电信息也不会丢失，这些特性正是存储数据所必须的。GS

49、M的短信息业务SMS利用信令信道传输，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的数据发送到短信息服务中心，经短信服务中心完成存储后再发送给最终的信宿14。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短信的信息量限制为160字节。现在市场上大多数 均支持规定的AT指令集。该指令集是ETSI（欧洲通信技术委员会）发布的，其中包含了对SMS的控制15。利用GSM 的串行接口，单片机向 收发一系列的AT命令，就能达到控制GSM模块收发SMS的目的。必须注意的是，用单片机实现时，编程必须注意它发送指令与接收到的响应都是字符的ASCII码。用单片机控制GSM模块收发短信息所涉及以

50、的AT指令如表所示。表 AT指令AT+OFF关机并重新启动AT+CSDH=0在TEXT模式下在返回值中不显示详细的头信息ATE0关闭回显AT+CMGF=1选择短信格式为TEXT模式AT+CMGS发送短信息AT+CMGR读取短信息AT+CMGD=0删除全部短信息结论该设计用单片机作为控制核心，配以其它高精度进口集成器件，加上对软件的精心设计，实现了家庭安防报警。硬件设计采用Proteus软件，完成了系统的键盘接口电路、时钟电路、电源电路、发射接收电路、传感器采集信号等模块的电路原理图的设计。软件设计采用Keil开发系统，完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程，实现了对信号处理过程的编程和调试。

51、它具有电路简单、功能齐全、性价比高等特点，是一种经济、实用的家庭安防报警系统。本次设计切实考虑了家庭安防的需求，针对家庭安防的主要方面而设计的一款新型家庭安防报警系统。设计过程中充分考虑了各种可能出现意外情况，根据具体情况设计了相应的功能，如预设、校时、查询等，操作简单、方便。此系统借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，大大减少了误报现象，可靠性强。设计是一个漫长而充满挑战的过程，在发现错误与解决错误的过程中我发现自己的能力得到了很大的提高。但是也留下了些遗憾，由于资金和本地的市场条件没有完成硬件实物的连接。参考文献1 张毅刚等.MCS51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社。2 涂时亮

52、等.单片机软件设计艺术.重庆:科学文献出版社重庆分社。3 周航慈.单片应用程序设计技术.北京:北京航空航天大学出版社。4 李华主编.MCS51单片机实用接口技术.北京:航空航天大学出版社。5 谢自美.电子线路设计（第二版）.南京:华中科技大学出版社。6 何立民.单片机应用技术选编.北京:航空航天大学出版社。7 宋文绪，杨帆主编.传感器与检测技术.北京:高等教育出版社。8 童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社。9 李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.北京:高等教育出版社。10 华中理工大学学教研室. 模拟电子技术基础(第四版）.北京：高等教育出版社。11 华中理工大

53、学学教研室. 数字电子技术基础(第四版）.北京：高等教育出版社。12 沙占友.集成化智能传感器原理与应用.西安：电子工业出版社。13 黄继昌.电子元器件应用手则.重庆：人民邮电出版社。 14 王洪建;AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用A;第七届青年学术会议论文集 15 青年学术年会论文集（上册）C;2004年附录附录1：硬件设计总图附录2：部分程序源代码（1）程序初始化：；RAM定义BCOUNT DATA 07FHTIMER DATA 07EHTIMER1 DATA 07DHTIMER2 DATA 07CHHOURS DATA 07BHHOURG DATA 07AHMINUS DATA 079HMINUG DATA 078HSECOS DATA 077HSEC