家庭智能紧急呼救系统的设计

西北民族大学级毕业设计（论文）家庭智能紧急呼救系统设计年级:学号:姓名:专业:指导老师:二零一五年六月摘要伴随经济飞速发展和大家生活水平不停提升，多种花式别墅和其它住宅如雨后春笋遍布祖国大江南北。不过家庭多种情况也不停出现，如：入室偷窃、火灾、易燃易爆物品发生爆炸、有毒气体泄漏，独自一人在家时出现紧急事故无法求援等。所以设计出一款保障大家生命和财产安全而且经济实用家庭智能紧急呼救系统是很有必需。基于单片机家庭智能紧急呼救系统设计，是采取STC12C5A32S2单片机作为整个系统控制关键，利用人体红外传感器对一定范围内人体进行监测，烟雾传感器对室内烟雾值进行检测，温度传感器实时监测室内温度否超出设定最大值，紧急呼救按键用于紧急情况呼救，LCD液晶显示器实时显示多种监测数据，蜂鸣器用于发声报警，利用可靠且成熟GSM移动网络对家庭中出现情况以短信形式立即发送到住户手机上。关键词：GSM模块；单片机；紧急呼救按键；人体红外传感器ABSTRACTWiththeeconomicdevelopmentandtheimprovementofpeople'slivingstandards,andallkindsoffancyvillasarespringingupthroughouteverywhereofourmotherland,buttherearealsoavarietyofproblemsappearingforthefamiliessuchas:burglary,fire,explosionofinflammableandexplosivearticles,leakoftoxicgas,andstayingathomealone,andcannotaskforhelpwhenanemergencyoccurs.Soitisnecessarytodesignakindofaffordableintelligentemergencycallsystemtoprotectpeople'slivesandpropertysafety.ThedesignofSOSsystemisadoptingSTC12C5A32S2microcontrollerasthethecoreofcontrolforthewholesystem.Makinguseofinfraredsensortomonitorillegalinvadersandsmokesensortodetectsthesmokevaluesindoorwhetheritexceedsasetmaximum.Also,collectingindoortemperatureinformationbytemperaturesensorsaswellastheSOSbuttonforemergencycallforhelp.LCDliquidcrystaldisplayshowsallkindsofmonitoringdateinrealtime.Besides,buzzerisforaudiblealarmwhichadoptsreliableandmatureGSMmobilenetworktosendatextmessagetoapeople’sphonewhenthereareanyproblemsappearinginthefamily.KeyWords：GSMmodule；SCM；SOSbutton；PIRSensor目录TOC\o"1-3"\h\u25030摘要 I5073ABSTRACT II15677第1章绪论 162091.1课题研究背景 1326491.2课题研究目标和意义 197681.3本设计关键内容 132201.4课题设计研究进度计划 2152101.5本章小结 230154第2章设计功效指标要求 327247第3章设计方案 4306883.1基础设计思绪 4187863.2整体方案概述 4295793.3系统方案论证 5134243.4本章小结 58532第4章具体设计 6171254.1硬件电路设计 61704.1.1单片机最小系统电路设计 636804.1.2防盗报警电路设计 7176314.1.3火灾报警电路设计 793304.1.4紧急呼救电路设计 8221974.1.5无线报警设计 8323554.1.6LCD显示电路设计 9306274.1.7报警器电路设计 9307084.2元器件选择 10153594.2.1单片机选择 10177474.2.2人体红外热释传感器选择 10316584.2.3烟雾传感器选择 11106584.2.4温度传感器选择 1153644.2.5GSM模块选择 11314214.2.6LCD显示器选择 12317004.3系统总体软件程序设计 1292524.3.1烟雾传感器程序设计 1381054.3.2蜂鸣器程序设计 13107974.3.3人体红外传感器程序设计 14174284.3.4温度传感器程序设计 14307114.3.5紧急呼救按键程序设计 1535124.3.6LCD液晶显示程序设计 15219324.4本章小结 1618908第5章设计调试及碰到问题处理 1746265.1设计调试方案和安排 17287465.2调试过程说明 173905.3调试碰到问题和处理方法 1963585.4本章小结 2017866第6章系统测试结果及分析 21108696.1测试方案 21116016.2测试数据 21306776.3测试结果分析 23117636.4本章小结 2324009第7章总结和展望 24241067.1总结 24230517.2展望 2410568致谢 251317参考文件 267746附录1 2728796附录2 28第1章绪论1.1课题研究背景现在看新闻，常常会看到某某地方住宅因不明原因起火，房子烧成灰烬，死伤还未确定，或是高龄老人突发疾病因家中无人送医而造成昏倒甚至身亡等等住宅突发事件[1]。现在通常住宅多种情况很多，比如突发怒灾，入室偷窃，煤气泄漏，和老人在家忽然疾病得不到立即救助等等问题[2]。这些问题一旦发生，后果不堪设想，轻则丢失财物，重则失去性命。这些事故造成后果尤其严重，是因为现在大多数住宅缺乏家庭智能紧急呼救系统，或所用紧急呼救系统不够完善。所以，我们需要利用科学技术防患于未然，设计一个自动报警系统来实现住宅高度自动化来保障我们人身和财产安全。1.2课题研究目标和意义家庭智能紧急呼救系统设计目标，就是利用科学技术来保障大家人身和财产安全。家庭智能紧急呼救系统设计能够降低大家经济损失，保障大家人身安全，是家庭安全卫士[4]。家庭智能紧急呼救系统利用烟雾传感器实时检测住宅烟雾值；利用人体红外线检测有没有非法闯进情况；利用温度传感器监测室内温度是否过高；设计一个紧急呼救按钮预防老人或小孩独自在家突发紧急情况时能够立即呼救。然后利用单片机控制GSM发短信模块，能够实现多种突发情况自动报警[3]。当老人或小孩独自在家身体突发不适时，只需按下紧急呼救按钮，家人就能知道并立即报警和回家救助，实现真正家庭安全智能化。家庭紧急呼救系统能够让保障家庭安全，还能让住户外出时愈加放心。最关键是当家里出现事故时，家庭智能紧急呼救系统能够立即报警，这么事故会得到立即处理，降低事故对人身伤害和降低财产损失。伴随物联网发展，智能家居将成为每家每户标准配置。所以，家庭智能紧急呼救系统设计能给未来智能家居扩展和研究起到铺路作用，含有一定研究价值。1.3本设计关键内容本设计内容是设计烟雾传感器搭配温度传感器，对室内烟雾值和温度进行检测，设计人体红外传感器对非法入侵者进行监测，设计紧急呼救按键设计能够在家中老人或孩子和独一人在家发生突发事件时，能够立即呼救。以单片机作为系统控制关键，对紧急呼救按键和各个传感器检测到信息进行分析处理，然后控制蜂鸣器发出声音报警和GSM通信模块向住户发出报警短信[5]。系统中设计了烟雾传感器搭配温度传感器检测和人体红外传感器，再加上紧急呼救按键设计，大大增加了本系统检测步骤可靠性和有效性。而蜂鸣器和GSM通信模块设计，大大提升了整个系统实用性和可靠性[6]。本设计GSM模块设计是向三位住户连续发短信，大大提升了发出报警短信被住户立即看到几率。1.4课题设计研究进度计划第一阶段：11月10日-1月10日：尽可能多搜集家庭智能紧急呼救系统相关资料并将搜集多种资料进行分类整理，掌握中国外相关课题方向研究动态及最新进展，完成开题汇报。第二阶段：1月20日-4月10日：经过图书、视频等资料学习STC系列单片机，C语言软件编程，了解各个元器件原理和画出原理图，焊接出实物，实物调试。第三阶段：4月10日-5月1日：参考中国外和家庭智能紧急呼救系统相关文件，撰写毕业论文，准备毕业论文答辩。第四阶段：5月：毕业论文答辩。1.5本章小结本章关键介绍家庭紧急呼救系统研究实际背景，介绍具体想达成目和研究含有什么样意义还相关键研究内容，对各个元器件功效模块功效指标进行介绍，明确了本设计研究计划进度。第2章设计功效指标要求本设计利用温度传感器和烟雾传感器搭配监测形成家庭防火灾报警部分，人体红外传感器起到防盗报警作用，而且本设计添加了紧急呼救按键和GSM发短信报警功效，使得系统功效愈加完善和可靠。具体各个模块功效指标要求以下：（1）温度传感器：设定温度上限值为50°C,当室内温度超出50°C时，系统发出警报；（2）人体红外传感器：人体红外监测距离为7米，当入侵者进入7米监测范围内，系统发出警报；（3）烟雾传感器：关键检测室内烟雾值和火焰，当室内烟雾值达成一定值或火焰达成一定程度时，系统发出警报；（4）紧急呼救按键：假如有紧急情况发生，当紧急呼救按键按下，系统发出警报；（5）GSM模块：当各个模块检测到异常，单片机控制GSM模块向3位住户发出报警短信。第3章设计方案3.1基础设计思绪经过对中国外家庭智能紧急呼救系统研究现实状况和方法分析，同时结合中国总体生活水平和居住条件等各个方面情况。所以，本设计既要考虑到系统可行性，也要考虑到设计成本代价。元器件选择要符合设计要求，不能盲目选择[7]。经过分析，要设计一款安全可靠又适宜家庭智能紧急呼救系统需要含有以下条件：（1）系统需含有人体红外线传感器以达成防盗报警效果；（2）系统需含有烟雾传感器以达成防气体泄漏和防火灾报警效果；（3）系统需含有温度传感器对室内温度检测以达成高温(火灾)报警效果；（4）系统需含有家庭紧急呼救按键以达成突发事件立即报警效果；（5）系统需含有液晶显示器来直观反馈个检测器件是否正常工作；（6）系统需含有GSM模块在事故时立即发出报警短信，同时向3位住户发送短信确保报警短信能够立即被看到，第一时间对事故作出处理。3.2整体方案概述本设计关键是以STC12C5A32S2单片机为控制关键。利用烟雾传感器和温度传感器搭配检测形成火灾报警部分，防盗报警部分利用是人体红外传感器，紧急呼救部分设计成按键形式，显示部分利用LCD液晶显示，报警部分蜂鸣器和GSM模块组成，GSM模块在报警时向3位住户发送报警短信，系统总体原理框图以下图3-1所表示：3-1系统总体原理框图3.3系统方案论证本系统关键是利用一个微控制器采集来自传各个感器器检测到信息和紧急呼救按键信息，然后微控制器GSM通信模块发出报警短信[8]。所以微控制器选择，是整个设计重中之重，经过分析和总结，提出了三种方案。方案一：本设计微控制器采取51系列单片机；方案二：本设计微控制器采取PIC单片机；方案三：本设计微控制器采取ARM系列单片机。以上三种方案均可用于本设计，经过综合考虑和分析得出结论：51系列单片机在学习生活中接触比较多，编程相对轻易也比较了解其性能，可查询资料也较多，而且价格廉价。PIC单片机兼容性强，不过指令较少，控制指令编写相对较难，价格比较贵[9]。而ARM单片机功效强大，不过有很多它提供功效在本设计中无法用到，可查询资料也相对较少，价格也相对较贵[10]。经过各个方面比较和分析和基于设计预算成本考虑，决定使用第一套方案。3.4本章小结本章关键对家庭智能紧急呼救系统设计方案进行介绍，首先介绍对本设计基础设计思绪。然后是总体设计概述，对系统需要元器件和实现功效进行了叙述。最终是对设计微控制选择方案进行具体论证，选择最适合本设计方案。第4章具体设计4.1硬件电路设计4.1.1单片机最小系统电路设计单片机最小系统关键是由单片机、晶振电路、复位电路，电源组成[11]。本系统用STC12C5A32S2单片机作为控制关键，+5V电源供电。时钟电路作为单片机最小系统最基础也最关键组成部分之一，用来给单片机提供时钟信号，电路受时钟电路正确影响随时钟电路参数改变而改变。时钟电路输入接口分别是单片机引脚XTAL1和引脚XTAL2，时钟周期伴随使用不一样晶振大小会产生改变，所以指令周期不一样[12]。复位电路能够确保电路安全可靠工作，是电子产品中不可或缺电路元件，系统在开启运行时全部需要进行复位，因为复位以后系统开启后寄存器中数据全部处于初始状态值，而且系统必需从这个初始状态开始开启工作。本系统中复位操作方法设计为按键复位。进行复位操作时，假如在RST引脚上是高电平复位信号，而且保持两个周期以上，这个时候单片机就进行复位操作[13]。单片机最小系统电路图图4-1所表示。图4-1单片机最小系统电路图4.1.2防盗报警电路设计本设计防盗报警模块利用是人体红外热释传感器。家庭智能紧急呼救系统设计，也是基于原有家庭防盗系统加上多种传感器模块和紧急呼救按键设计组成愈加全方面且可靠家庭安防系统，所以人体红外传感器模块是本系统不可或缺模块。人体红外热释传感器有3个引脚，1号引脚接+5V电源，2号引脚接单片机，3号引脚接地。人体红外热释传感器电路图图4-2所表示。图4-2人体红外热释传感器电路图4.1.3火灾报警电路设计通常说到家庭安全问题，通常谈论焦点问题全部是防火防盗。火灾是家庭事故关键原因之一，设计一个火灾报警电路是预防火灾对家庭造成重大损失关键方法。烟雾传感器既能检测烟雾值，又能检测多种可燃气体泄漏，绝对是家庭防火系统中最好选择[14]。所以本系统设计一个烟雾传感器模块，型号为MQ-2。MQ-2烟雾传感器有4个引脚，1号引脚接AO口，2号引脚接单片机，3号引脚接地，4号引脚接+5V电源。MQ-2烟雾传感器电路图图4-3所表示。图4-3烟雾传感器电路图上面介绍了烟雾传感器设计能够很好预防家庭火灾，不过为了使系统愈加稳定可靠，本设计决定在防火灾这一步骤加上一个模块，那就是温度传感器，选择型号为DS18B20。通常情况下，正常室温通常不会超出40°C，只有发生火灾或其它造成温度过高特殊情况时室内温度才会达成40°C以上。不过有些地方夏天偶然也会出现40°C高温天气，所以为了确保温度传感不误报警，所以本设计温度传感器设置温度上限值为50°C，只有当室内温度超出50°C，系统才会发出报警。温度传感器电路图图4-4所表示。图4-4温度传感器电路图4.1.4紧急呼救电路设计现在家庭，年轻人大多数时间全部在外面工作，而在留在家里通常全部是年迈老人或小孩。老人假如忽然疾病或小孩在家碰到突发情况而自己又无法处理，一旦出现这么问题，轻则是救治不立即造成病情加重或加大经济损失，重则是失去生命。所以在本设计中，尤其设计一个紧急呼救按键。当大家独自在家时，一旦忽然疾病和紧急情况且自己无法处理，能够立即按下紧急呼救按键，系统会立即发出蜂鸣声报警而且经过GSM模块向家发出紧急呼救信息，紧急呼救按键引脚接单片机P1.7口。紧急呼救按键设计接口图4-5所表示。图4-5紧急呼救按键电路图4.1.5无线报警设计为了让家庭紧急呼救系统报警功效愈加完善，系统设计了无线报警功效，就是利用GSM模块向住户发送短信报警。本设计GSM模块型号是SIM900A。单片机对SIM900A进行控制，经过TTL接口对SIM900A模块进行控制，将单片机TXD连接到SIM900ARXD，将单片机RXD链接到SIM900ATXD上，实现串数据接收和发送，GND连接到GND上[15]。GSM接口电路图4-6所表示。图4-6GSM接口电路图4.1.6LCD显示电路设计本设计液晶显示是利用LCD液晶显示器。显示器上需要清楚直观显示室内实时温度、烟雾传感器是否报警、人体红外传感器是否报警、是否在布防状态，和系统是否发出紧急呼救报警，能够利用液晶显示器上显示结果来检验整个系统是否在正常工作。本设计是用12864液晶显示进行显示，12864液晶显示器共有12个引脚，6号引脚接+5V电源，7号引脚接地，其它引脚接单片机。12864液晶显示电路图图4-7所表示。图4-7液晶显示器电路图4.1.7报警器电路设计不管是过去还是现在，报警器是每个家庭紧急呼救系统必备模块。本设计报警器用是蜂鸣器。蜂鸣器在报警信号发出后，发出蜂鸣般刺耳声音，这么声音会直接会使入侵者惊慌而逃而且能够引发周围居民注意。蜂鸣器是利用8550三极管进行放大，基极接单片机，集电极接地，发射极接蜂鸣器正极，蜂鸣器接+5电源。蜂鸣器电路图图4-8所表示。图4-8蜂鸣器电路图4.2元器件选择4.2.1单片机选择选择一个适合单片机，是确保系统能够正常工作前提。因为本设计实现功效较多，所以程序编写也相对复杂，生成需要烧入单片机.hex文件内存大小为25k。通常单片机大多数全部是8k内存，根本不能满足要求，所以本设计选择单片机最基础要求是内存最少要在25k上。此次设计对于单片机选择，首先要确保报警正确可靠和抗干扰性得到保障，而且要求要不增加设计成本而且又能确保系统能够稳定可靠工作。STC12C5A32S2单片机功效特点和指令完全兼容传统单片机，含有传统单片机多种功效，而且比传统8051系单片机运行速度要快10倍左右[16]。最关键是其内存高达32K，符合本设计程序内存要求。经过对多种能够实现本设计功效单片机对比，经过综合分析决定，决定使用STC12C5A32S2单片机做为本设计微控制器。4.2.2人体红外热释传感器选择本设计系统采取是型号为HC-SR501热释电红外传感器。探测波长范围为8～14µm。人体正常温度通常在37°C左右，所以会发出波长为10µm左右红外线[17]。当有非法入侵者出现在监测范围内，其能够很有效地监测到非法入侵者。HC-SR501热释电红外传感器能够不分昼夜，能够连续二十四小时不间断监测。而且HC-SR501红外传感器检测到信号是不需要再外置A/D转换器进行A/D转换，原因是其内部拥有BISS0001芯片，能够本身完成A/D转换[18]。当探测范围内有非法入侵者，输出高电平，入侵者离开时经过延时关闭高电输出低电平，同时触发蜂鸣器报警，并经过GSM模块向住户发短信报警。4.2.3烟雾传感器选择本设计选择传感器为MQ-2烟雾传感器。这类传感器是众多半导体烟雾传感器其中一个，有很多优点，比如：能够探测区域很宽、灵敏度高、很耐用、驱动电路不是很复杂，稳定性尤其好等[19]。烟雾传感器搜集到信号为模拟信号，需要经过A/D转换成数字信号才能被单片机接收。当室内烟雾和部分可燃气体浓度增加到一定值到一定值，烟雾传感器就会将信息经过处理最终反馈到单片机，发出警报。MQ-2烟雾传感器在测量前需要先预热几分钟，这么做能够降低误报。4.2.4温度传感器选择本设计选择温度传感器型号为DS18B20。温度传感器是一个能够直接把采集模拟信号转换成数字信号，而且信号转换速度尤其快，仅需1S就能够完成。温度传感器检测到温度是直接以数字形式显示在液晶显示器上，而且检测温度能正确到小数点后一位。其读出数值宽度可达成9位，能够测量最低温度为-55°C,最高温度为120°C[20]。DS18B20结构尤其简单小巧，能够焊接在空间很小电路板上，除此之外DS18B20还有很多优点，比如测量温度范围很广，测量反应速度很快，购置成本低等。DS18B20还能够设置温度上限，一旦检测到温度超出上限值，系统就会报警。4.2.5GSM模块选择本设计GSM通信模块型号为SIM900A。其采取工业标准接口，是一个2频GSM模块，工作频段为为EGSM900MHZ和DCS1800MHZ。SIM900A工作电压范围:3.1-4.8V,操作温度范围：-40°Cto+85°C，SM900A采取省电技术设计，在睡眠模式下最低耗流只有1mA。SIM900A关键特征以下：（1）功效齐全：电话、短信，GPRS网络通信等；（2）供电多样性：5V引脚和VBTA引脚能够分别用USB配手机充电器供电和直接使用锂电池供电；（3）保护功效完善：含有电源反接保护和SIM卡保护。4.2.6LCD显示器选择因为液晶显示器需要显示数字和文字比较多，所以此次设计LCD液晶显示器需要有一定长度和宽度，才能满足对全部数据和文字清楚显示。基于上述要求，经过对多种LCD液晶显示器对比和分析，本电路设计液晶接口电路采取是12864液晶显示器。12864显示器内置液晶显示模块，能够显示部分简单汉字字库点阵图形。12864还含有背光功效，能够在夜间正常显示全部数据。12864最大特点是编程比较简单，而且功耗很小。4.3系统总体软件程序设计家庭智能紧急报警系统关键采取模块化编程，分为主控模块、传感器检测模块、紧急呼救按键模块、GSM通讯模块、供电模块。利用C语言对程序编写。主程序步骤图图4-9所表示，由步骤图能够看出，当传感器检测到情况或紧急呼救按键按下时，则表示家中有异常情况发生，蜂鸣器会发出警报，和此同时GSM通讯模块以短信形式通知户主中发生异常。图4-9主程序步骤图4.3.1烟雾传感器程序设计当室内烟雾浓度过高或部分气体泄漏，烟雾传感器就会将信息先经过A/D转换，然后传送给单片机，单片机控制蜂鸣器发出报警声，同时控制GSM通信模块分别向三位住户发送短信通知家中发生异常情况，用户就能够立即做出对应处理。烟雾传感器检测步骤图图4-10所表示。图4-10烟雾报警步骤图4.3.2蜂鸣器程序设计蜂鸣器报警步骤设计，所谓蜂鸣器报警就是单片机控制蜂鸣器放音过程，达成报警功效。当家庭智能紧急呼救系统检测到异常后会把信息反馈给单片机，单片机控制蜂鸣器发出蜂鸣声报警。蜂鸣器工作程序步骤图图4-11所表示。图4-11蜂鸣器程序步骤图4.3.3人体红外传感器程序设计人体红外传感器作用就是防盗，当有入侵者进入到红外传感器监测范围内，红外传感器先经过内置设备将搜集到信号进行放大，然后将信息传送给单片机。单片机控制蜂鸣器发出警报声，同时GSM通信模块分别向三位住户发短信通知有些人入室偷窃。人体红外程序步骤图以下图4-12所表示：图4-12人体红外传感器程序步骤图4.3.4温度传感器程序设计温度传感器关键是检测家庭温度是否过高，当温度传感器检测家庭温度超50°C，首先会将信息传送到单片机，单片机控制蜂鸣器发出报警声，然后经过GSM通信模块分别向三位住户发短信通知家中温度情况异常，方便于住户立即做出对应处理，确保人身和财产安全。测温度传感器程序步骤图图4-13所表示。图4-13温度传感器程序步骤图4.3.5紧急呼救按键程序设计当家中只有老人或小孩独子在家时，发生紧急情况且无法拨打电话求救时，只要按下呼救按键，就会直接将信号传送给单片机，单片机控制蜂鸣器发出报警声，同时GSM模块发出报警短信。紧急呼救程序步骤图图4-14所表示。图4-14紧急呼救程序步骤图4.3.6LCD液晶显示程序设计当各个传感器检测在检测或紧急按键按下或未按下时，全部会在LCD液晶显示器上实时显示各个元器件工作状态。大家能够经过LCD液晶显示器观察元器件多种数据，能够依据数据和实际情况进行对比，判定各个器件工作是否正常。LCD液晶显示程序步骤图图4-15所表示：图4-15LCD液晶显示程序步骤4.4本章小结本章关键介绍了各个传感器模块硬件电路设计和紧急呼救按键设计，还对系统显示模块和GSM通信模块电路设计进行了介绍，每个硬件原理进行具体介绍。还介绍了各个模块选择和软件设计，对系统总体软件设计进行介绍，然后具体说明了各个元器件软件设计功效和工作特点，认真绘制了每个元器件程序步骤图。第5章设计调试及碰到问题处理5.1设计调试方案和安排硬件调试方案通常有两种，分别为边焊接安装边调试和整体焊接安装好后再调试。而此次调试采取方案是整个系统焊接好了以后一次性调试方法。大致调试安排以下：（1）先通电前检验，焊接完成后一定不要着急接通电源，一定要认真检验接线有没有多接或少接和短路等情况；（2）通电观察：在检验线路正常后通电，然后注意观察是否有没有异常情况，如漏电，元器件烧坏等；（3）单元电路调试：在观察电路后确定了电路没有异常情况，就能够对单元电路分别进行调试；（4）联机调整：每个电路单元调试过后，并不代表系统整体也能正常运行，所以需要进行整体电路调试。5.2调试过程说明在调试过程中一定要认真仔细，确保调试结果正确性，进行通电调试前检验。焊接完成后绝对不能着急接通电源，一定要认真检验接线有没有多接或少接和短路等情况，认真检验各个传感器模块和GSM模块和其它电路接口是否正确，检验情况以下图5-1所表示。图5-1系统通电前检验图接下来进行通电观察，在检验线路正常后通电，然后注意观察是否有没有异常情况，如漏电，元器件烧坏等，观察情况图5-2所表示。图5-2系统通电观察图通电观察确定电路没有异常后，接下来就能够分别对各个电路单元进行功效调试,具体调试情况以下：（1）对人体红外传传感器进行调试，当把手放在人体红外传感器前方7米之内，LCD液晶显示器上会显示有些人，同时系统发出警报，调试结果图5-3所表示。5-3人体红外传感器调试图(2)对紧急呼救按键进行调试，当紧急呼救按键按下，LCD液晶显示器上会显示呼救，同时系统发出警报，调试情况图5-4所表示。图5-4紧急呼救按键调试图(3)对烟雾传感器进行调试，当打火机对烟雾传感器点火或放气时，LCD液晶显示器会显示火灾，同时系统发出警报。调试结果图5-5所表示。图5-5烟雾传感器调试图(4)对温度传感器进行调试，用打火机对温度传感器点火，当温度上升至50°C以上，系统会发出警报，调试结果图5-6所表示。图5-6温度传感器调试图在调试过程中，GSM模块正常发短信，蜂鸣器也正常发出报警声，最终也对整个系统联机调试，结果跟设计预期结果一样。即使顺利完成了调试，不过在调试过程中也出现了部分问题，经过认真排查后，对硬件和软件进行了改善以后才得以最终完成调试。5.3调试碰到问题和处理方法在初始调试紧急呼救按键时，烧完程序后，按下紧急呼救按键蜂鸣器并有没有报警。因为之前传感器模块调试时蜂鸣器全部是能够正常发出报警声，所以第一反应是紧急呼救按键电路设计不太适宜，所以对紧急呼救按键电路进行测试排查，不过最终全部没查出哪出了问题。为了确定问题出在硬件还是软件上，于是用能够正常发短信SIM卡换下SIM900A里面欠费调试SIM卡。经过系统初始化后再次按下紧急呼救按键，发觉蜂鸣器依旧没有报警，不过发觉短信能够正常发送，能够判定按键电路是正常，问题肯定出在软件。于是开始对程序进行检验，经过几次认真检验后，最终发觉原因，原来是紧急呼救按键部分没有给蜂鸣器赋值（低电平）。加上蜂鸣器赋值语句后，再次烧录程序，再次调试时按键紧急呼救按键，蜂鸣器最终发出了蜂鸣声。还有一次是调试GSM通信模块时，因为需要发出短信尽可能快被住户看到，所以设计GSM模块对三位用户发出报警短信。一开始烧入程序，在GSM模块里插入可正常发短信SIM卡，不过怎么测试全部是LCD显示，蜂鸣器也报警，可就是收不到GSM发出短信。即使能够判定硬件电路肯定没有问题，不过一次又一次对程序进行检验后还是没有发觉有任何问题。眼看GSM模块设计调试无法完成时候，忽然想起来以前在单片机贴吧里加了一个很热心单片机爱好者，于是把出现问题向她求援，正是她一句：可能是延迟时间没设置对，帮助我完成了GSM模块设计调试。开始是设定给三位住户发短信延迟3S发送一位，于是尝试性把延时时间改成5S,可是还是一样收不到短信，不过当把延时时间从5S变成10S，奇迹发生了，设置三个号码接连收到了报警短信。5.4本章小结本章关键对调试和调试中碰到问题和处理方法进行了叙述。首先对系统调试方案和简单安排进行了说明，对每个功效模块调试过程进行了说明和以图片形式进行对调试结果进行直观验证，总结了调试过程中所碰到问题和处理方法。第6章系统测试结果及分析6.1测试方案依据系统设计要求，合理设置家庭智能紧急呼救系统环境，然后对各个元器件进行数次模拟测试，统计模拟测试结果，对模拟测试性能参数及误差进行统计。认真观察和分析系统中出现问题，并想措施进行改善。实物图6-1所表示图6-1系统实物图6.2测试数据接通电源，按下电源开关，等候GSM初始化，等到LCD液晶屏显示：GSMInitOK后，说明GSM初始化完成，就能够对各个模块进行测试。（1）对烟雾传感器器进行测试，用打火机对着烟雾传感器放气或点火，能够看见LCD液晶显示器上显示烟雾传感器报警而且蜂鸣器发出报警声而且GSM通信模块向三位住户发短信，结果如表6-1所表示。表6-1烟雾传感器测试结果测试类型测试次数是否报警是否误报或漏报打火机放气5是否打火机点火5是否（2）对人体红外传感器进行测试，因为红外传感器通常监测范围是7米左右，所以我们针对1-7米范围进行测试，结果如表6-2所表示。表6-2人体红外传感器测试结果测试距离（米）测试次数（次）检测到有些人百分比是否有漏报误报情况15100%否25100%否35100%否45100%否55100%否65100%否75100%否（3）对温度传感器进行测试，因为夏季气温有时已经达成40°C,所以在系统设计时把温度传感器监测温度上限设置为50°C，当温度传感器监测到室内温度超出50°C时，蜂鸣器会发出警报声，同时GSM通讯模块发出报警短信，测试结果以下表6-3所表示。表6-3温度传感器测试结果测试次数测试温度(°C)是否报警是否误报或漏报第一次15.3否否第二次26.5否否第三次37.8否否第四次44.3否否第五次50.8是否（4）对紧急呼救按键测试，现在大多人全部为上班族，在家中通常是留在家里来人或小孩。当老人或孩子独自留在家中时，一旦发生突发情况，轻则受伤，重则失去性命。所以设置一个紧急呼救按键是很有必需，当出现紧急情况时立即按下紧急按键，蜂鸣器立即回发出警报，而且GSM通讯模块会发出求救短信。紧急呼救按键测试结果以下表6-4所表示。表6-4紧急呼救按键测试结果测试次数（次）按键按下或弹上是否报警是否误报或漏报5按下是否5弹上否否6.3测试结果分析依据测试数据看出，此次设计家庭紧急呼救系统能够有效对家庭出现多种异常情况正确发出警报，而且能够立即经过GSM模块向住户发送报警短信，表现出本系统可靠性和有效性。6.4本章小结本章关键对系统测试结果及分析进行叙述。介绍了测试方案，经过图片介绍了各个元器件在设计实物中位置，经过表格形式说明了测试结果和直观显示了测试数据，对测试结果进行分析。第7章总结和展望7.1总结经过坚持不懈努力，毕业设计和设计汇报全部已经完成。回头想想开始选题时候担心，现在或许有些能了解。毕业设计需要利用到多种软件和硬件辅助完成，单靠以前学习知识远远不够，不过越努力越幸运，经过大量书籍查阅学习，最终完成选题，元器件选择和购置，原理图绘制，焊接，调试，写设计汇报。经过此次设计学习，大大提升了自己动手能力和独立思索能力和问题分析和处理能力，而且还积累了大量专业知识。此次设计是用AT89S52单片机控制家庭智能紧急呼救系统，方案设计基础正确，各个功效模块效果也基础实现。本设计利用了烟雾传感器、温度传感器、人体红外传感器，紧急呼救按键等模块，一定程度上提升家庭住宅安全性和智能化。即使完成了设计，不过因为专业知识积累不够和设计经验不足，此次设计也存在不够完善地方，恳请老师们谅解。7.2展望本设计即使基础达成了家庭智能紧急呼救系统基础功效，不过只是作为一个设计尝试，要是实用起来还是有很多不足，距离产品化更是还有很大差距。不过本设计能表示未来家庭智能紧急呼救系统雏形，伴随科学技术飞速发展，家庭智能紧急呼救系统这种家庭安防系统肯定会得到应用而且普遍化，大众化，最终会应用在每家每户，成为家庭真正“卫士”。本设计关键是针对系统全方面化和人性化，利用多种传感器模块，紧急呼救按键和GSM通信模块。不过伴随科技发展和大家生活水平提升，家庭智能紧急呼救系统肯定需要不停升级完善，原有监测设备不再能满足大家对家庭安防系统期待。现在市场上有门禁系统，监控系统，甚至已经有远端医疗看护系统推出，这些系统最终将会和家庭智能紧急呼救系统整合在一起，真正形成一套完整智能化家庭安防系统，全方位保障住户安全。致谢参考文件[1]赵文博,刘文涛.单片机语言C51程序设计.人民邮电出版社，：33-34[2]王秋爽.单片机开发基础和经典设计实例[M].北京：机械工业出版社，：94-96[3]贾石峰.传感器原理和传感器技术[M].北京：机械工业出版社，：20-24[4]谭浩强.C程序设计[M].第3版.北京：清华大学出版社，：66-67[5]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京：高等教育出版社，：101-103[6]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，第4版，：41-43[7]王东峰等.单片机C语言应用100例[M].北京：电子工业出版社,：102-104[8]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社,：50-53

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[20]YeagerBrent.Howtotroubleshootyourelectronicscale[J].PowderandBulkEngineering，1995：23-25附录1系统原理图：附录2主程序代码/* 温度，红外，烟雾，紧急呼救GSM发送报警*/#include"stdio.H"#include"string.H"#include"stdlib.H"#include"reg52.H"#include"intrins.h"#include"lcd12864.h"#include"DS18B20.h"#include"timer0.h"#include"key.h"#include"gsm.h"#include"uart.h"/* BIT位定义*/#defineBIT0 (1<<0) #defineBIT1 (1<<1) #defineBIT2 (1<<2)#defineBIT3 (1<<3)#defineBIT4 (1<<4)sbitHW = P2^0; //红外接口sbitSMOKE = P2^6; //烟雾接口sbitBEEP=P2^5; //蜂鸣接口unsignedcharSosFlag=0; //紧急呼叫变量unsignedcharAdminFlag=0; //为1时系统报警开unsignedcharAlarmFlag=0; //BIT0,1,2,3分别代表不一样报警位unsignedcharGSM_Flag=0; //0未发送报警短信,1发送过了unsignedinttvalue=0; //系统目前温度值unsignedintAlarmTemp=500; //报警温度值structtimerLCD_Timer;structtimerDS18B20_Timer;structtimerGSMTimer; /* 目标电话号码（吴）*/unsignedchar*pPhoneNum1="0039";/* 目标电话号码*///unsignedchar*pPhoneNum1="00370035";/* 目标电话号码*/unsignedchar*pPhoneNum2="0034";/* 目标电话号码*/unsignedchar*pPhoneNum3="";/* 短信内容:家里火灾报警请注意*/unsignedchar*pMessage1="5BB65EAD706B707E8B6662A5FF0C8BF76CE8610FFF01";/* 短信内容:家里防盗报警请注意*/unsignedchar*pMessage2="5BB65EAD963276D78B6662A5FF0C8BF76CE8610FFF01";/* 短信内容:家里温度报警请注意*/unsignedchar*pMessage3="5BB65EAD6E295EA68B6662A5FF0C8BF76CE8610FFF01";/* 短信内容:亲人紧急呼求请注意*/unsignedchar*pMessage4="4EB24EBA7DC6551FF0C8BF76CE8610FFF01";/* MS级延时函数*/voiddelay_ms(unsignedintms){ unsignedinti; while(ms--) { for(i=0;i<1100;i++); }}/* 蜂鸣器滴滴*/voidBeep(){// BEEP=!BEEP;// delay_ms(100); BEEP=0;} /* 在(x,y)位置上显示温度*/voidLCD_Display_Temp(){ unsignedcharbuffer[9]={0}; tvalue=DS18B20_ReadTemp(); if(tvalue/1000!=0){buffer[0]=tvalue/100+0X30;}else{buffer[0]='';}buffer[1]=tvalue%1000/100+0X30;buffer[2]=tvalue%100/10+0X30;buffer[3]='.';buffer[4]=tvalue%10+0X30; strcat(buffer,"℃"); LCD_ShowString_GB2312(1,48,buffer);}/* 发送报警短信,1,2,3,4分别表示不一样报警情况*/voidSend_Alarm_Message(charmode){ if(GSM_Flag==0) { if(mode==4) //紧急呼叫报警 { GSM_SendPduMessage(pPhoneNum1,pMessage4); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum2,pMessage4); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum3,pMessage4); delay_ms(10000); } if(mode==3) //温度报警 { GSM_SendPduMessage(pPhoneNum1,pMessage3); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum2,pMessage3); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum3,pMessage3); delay_ms(10000); } if(mode==2) //防盗报警 { GSM_SendPduMessage(pPhoneNum1,pMessage2); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum2,pMessage2); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum3,pMessage2); delay_ms(10000); } if(mode==1) //火灾报警 { GSM_SendPduMessage(pPhoneNum1,pMessage1); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum2,pMessage1); delay_ms(10000); GSM_SendPduMessage(pPhoneNum3,pMessage1); delay_ms(10000); } GSM_Flag=1; timer_restart(&GSMTimer); } }/**************************************** 主函数 /****************************************/voidmain(void){ charkey_value=0; timer_set(&LCD_Timer,CLOCK_SECOND/5); timer_set(&DS18B20_Timer,CLOCK_SECOND/2); timer_set(&GSMTimer, CLOCK_SECOND*10); DS18B20_ReadTemp(); //跳过温度不稳定状态 DS18B20_ReadTemp(); DS18B20_ReadTemp(); LCD_Init(); LCD_Clear(); LCD_ShowString_GB2312(1,32,"GSM初始化"); UART_Init(); GSM_Init(TEXT); //初始化GSM为TEXT模式 LCD_ShowString_GB2312(1,1,"温度:"); LCD_ShowString_GB2312(3,1,"红外:"); LCD_ShowString_GB2312(5,1,"烟雾:"); LCD_ShowString_GB2312(7,1,"紧急:"); Timer0_Init(); if(AdminFlag)LCD_ShowString_GB2312(7,112,"开"); elseLCD_ShowString_GB2312(7,112,"关"); while(1) { key_value=KEY_Get();switch(key_value){case1:{ AdminFlag=++AdminFlag%2; if(AdminFlag)LCD_ShowString_GB2312(7,112,"开"); elseLCD_ShowString_GB2312(7,112,"关"); break;}case2:{ SosFlag=++SosFlag%2; if(SosFlag)LCD_ShowString_GB2312(7,48,"呼救"); elseLCD_ShowString_GB2312(7,48,"监测");break;} default:break;} //GSM发送短信定时器,10S发一次 if(timer_expired(&GSMTimer)) { if(GSM_Flag)GSM_Flag=0; timer_reset(&GSMTimer); } //读取温度 if(timer_expired(&DS18B20_Timer)){ LCD_Display_Temp(); //温度报警 if(tvalue>AlarmTemp){ AlarmFlag|=BIT2; } else{ AlarmFlag&=~BIT2; } if(HW){ //红外报警 AlarmFlag|=BIT0; LCD_ShowString_GB2312(3,48,"有些人"); } else{ AlarmFlag&=~BIT0; LCD_ShowString_GB2312(3,48,"监测"); } if(SMOKE==0){ //烟雾报警 AlarmFlag|=BIT1; LCD_ShowString_GB2312(5,48,"火灾"); } else{ AlarmFlag&=~BIT1; LCD_ShowString_GB2312(5,48,"监测"); } timer_reset(&DS18B20_Timer); } if(AdminFlag) { if(AlarmFlag)Beep(); if(SosFlag){ Send_Alarm_Message(4); } if(AlarmFlag&BIT0){ //红外报警 BEEP=0; //发送报警短信 Send_Alarm_Message(2); } elseif(AlarmFlag&BIT1){ //烟雾报警 BEEP=0; //发送报警短信 Send_Alarm_Message(1); } elseif(AlarmFlag&BIT2) //温度报警 { BEEP=0; Send_Alarm_Message(3); } else { BEEP=1; } } else { BEEP=1; } } } GSM模块驱动程序 硬件平台:STC12C5A11.0592MHz波特率9600 只需调用三个函数即可轻松收发短信 1.GSM_Init(); 2.GSM_SendMessage(unsignedchar*PhoneNum,unsignedchar*Message); 3.GSM_RecvMessage(unsignedchar*MessageBuf,unsignedintLength);*/#include<reg52.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include"AT_Cmd.h"#include"uart.h"#include"lcd12864.h"/*函数功效：发送汉字短信入口参数：PhoneNum——指向电号话号字符串((unicode编码)) Message——指向消息内容指针((unicode编码))出口参数：无返回值：0——发送 1——发送失败*/unsignedcharGSM_SendPduMessage(unsignedchar*PhoneNum,unsignedchar*Message){ unsignedcharPhoneNum_Buffer[128]={0}; AT_DataInit(); strcpy(PhoneNum_Buffer,"AT+CMGS=\""); //发送AT+CMGS="XXX" strcat(PhoneNum_Buffer,PhoneNum); strcat(PhoneNum_Buffer,"\"\r"); UART_SendStr(PhoneNum_Buffer); //发送目标电话号码 if(AT_SmsReady()) //发送短信就绪 { UART_SendStr(Message); //发送短信内容 UART_SendByte(CTRL_Z); //发送0X1A UART_SendByte(CTRL_Z); //发送0X1A return0; } return1; //短信发送失败 }/* LCD12864驱动*/#include<reg52.H>#include<intrins.h>sbitLCD_CS=P0^0;//接口定义:LCD_CS就是LCDCSsbitLCD_RESET=P0^1;//接口定义:LCD_RESET就是LCDRESETsbitLCD_RS=P0^2;//接口定义:LCD_RS就是LCDRS,也叫“CD”sbitLCD_SDA=P0^3;//接口定义:LCD_SDA就是LCDSDAsbitLCD_CLK=P0^4;//接口定义:LCD_CLK就是LCDSCLKsbitRom_CS=P0^5;//字库IC接口定义Rom_CS就是字库ICCS#sbitRom_SCK=P0^6;//字库IC接口定义:Rom_SCK就是字库ICSCKsbitRom_OUT=P0^7;//字库IC接口定义:Rom_OUT就是字库ICSOsbitRom_IN=P2^7;//字库IC接口定义:Rom_IN就是字库ICSI//延时voiddelayms(unsignedintn_ms){ intj,k; for(j=0;j<n_ms;j++) for(k=0;k<110;k++);}//短延时voiddelay_us(intn_us){ intj,k; for(j=0;j<n_us;j++) for(k=0;k<1;k++);}//显示128x64点阵图像voidLCD_ShowPicture(unsignedchar*dp){ unsignedchari,j; for(j=0;j<8;j++) { LCD_WriteAddress(j+1,1); for(i=0;i<128;i++) { LCD_WriteData(*dp); //写数据到LCD,每写完一个8位数据后列地址自动加1 dp++; } }}//显示16x16点阵图像、汉字、生僻字或16x16点阵其它图标voidLCD_Show16x16(unsignedcharpage,unsignedcharcolumn,unsignedchar*dp){ unsignedchari,j; for(j=0;j<2;j++) { LCD_WriteAddress(page+j,column); for(i=0;i<16;i++) { LCD_WriteData(*dp); //写数据到LCD,每写完一个8位数据后列地址自动加1 dp++; } }}//显示8x16点阵图像、ASCII,或8x16点阵自造字符、其它图标voidLCD_Show8x16(unsignedcharpage,unsignedcharcolumn,unsignedchar*dp){ unsignedchari,j; for(j=0;j<2;j++) { LCD_WriteAddress(page+j,column); for(i=0;i<8;i++) { LCD_WriteData(*dp); //写数据到LCD,每写完一个8位数据后列地址自动加1 dp++; } }}//显示5X8点阵图像、ASCII,或5x8点阵自造字符、其它图标voidLCD_Show5x8(unsignedcharpage,unsignedcharcolumn,unsignedchar*dp){ unsignedchari; LCD_WriteAddress(page,column); for(i=0;i<6;i++) { LCD_WriteData(*dp); dp++; } }/* STC89C52RCUART驱动模块 注:外部晶振11.0592MHz9600bps*/#include"STC12C5A.h"#include<string.h>#include"uart.h"/*功效描述:串口初始化函数参数:无返回说明:无*/voidUART_Init() { PCON&=0x7F; SCON=0x50; AUXR&=0xBF; AUXR&=0xFE; SCON=0x50; //8位数据可变波特率 TMOD&=0x0F; TMOD|=0x20; //定时器1,8位自动重装模式 TL1=0xFD; //9600bps TH1=0xFD; ET1=0;TI=0;PS=1; //串口中止优先级最高 REN=1; //使能接收 ES=1; //打开串口中止 EA=1; //打开总中止 TR1=1;}/*功效描述:串口发送字符串函数参数:s——指向字符串指针(字符串以'\0'结尾)返回说明:无注：假如在字符串结尾有'\n'，则会发送一个回车换行*/voidUART_SendStr(char*s){ while(*s!='\0') { if(*s=='\n') { UART_SendEnter(); } else { UART_SendByte(*s); } s++; }}/*功效描述:串口中止服务程序函数参数:返回说明:*/externvoidAT_RecvProcess(unsignedcharbyte);unsignedchartmp;voidUART_IRQHander()interrupt4{ EA=0; //关中止预防接收数据过程被打断 if(RI) { RI=0; tmp=SBUF; AT_RecvProcess(tmp); //接收字符传入AT指令处理函数 } EA=1; //开中止 }/*