基于单片机的防盗警报电路的设计与制作毕业论文

题 目基于单片机的防盗报警电路的设计与制作37 / 42 毕业论文设计任务书院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 通信1103 班 学生 文 一、毕业论文设计题目 基于单片机的防盗报警电路的设计与制作 二、毕业论文设计工作自 2014年 12月 9 日 起至 2015 年 6 月 20 日止三、毕业论文设计进行地点: 物理与电信工程学院实验室 四、毕业论文设计的容要求：本设计根据需求设计一个基于红外传感器、GSM网络与短消息平台上的家庭防盗报警系统，完成远程家庭防盗报警。要求系统设计简单、成本低、安装方便。而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。 成果形式：实验样机一套。 毕业设计进度安排: 1.13.1：查阅资料（参考文献不少于10篇），进行方案论证，完成开题报告； 3.23.31：完成不少于3000字的外文翻译，设计硬件电路，编写软件、调试仿真与单元电路调试； 4.14.30：样机调试； 5.15.20：完善系统调试，撰写论文，准备毕业设计验收等工作； 5.21-6.10：整理资料，修改论文，准备毕业答辩。 指 导 教 师系 (教 研 室) 通 信 教 研 室 系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名基于单片机的防盗报警电路的设计与制作 文 （理工学院物理与电信工程学院通信1103班， 723003） 指导教师：翠华摘要在经济蓬勃发展的今天，财产安全和人身安全都成为人们越来越重视的问题，那么针对安全问题，越来越多的防盗报警系统也层出不穷，所以此次设计就从价格、便捷以与实用的角度完成了基于单片机的防盗报警电路的设计与制作。本设计主要为五个模块，分别为控制模块，红外人体检测模块以与GSM模块和声音报警、光报警模块。首先由人体红外传感器检测非法入侵信号，将检测到的信号转化为电信号并传送给STC89C52单片机处理，再由单片机将电信号传送给GSM模块驱动其发送短信报警并使得蜂鸣器报警和二极管发光报警。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现，成本低以与可靠性高的特点。关键词STC89C52单片机; GSM模块；热释红外电模块;声光报警模块Microcontroller-based anti-theft alarm circuit design and productionZhaoWen(Grade10,Class4,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)Tutor:LiCuiHuaAbstract In a strong and prosperous economic time,human beings pay more and more attentions to property and personal safety,then for security issues, a growing number of anti-theft alarm system are endless,so this design is from the price,conwenient and practical angle complete microcontroller-based anti-theft alarm circuit design and production.The design is devided into five modules,namely the control module,infrade body detection module and GSM module,sound and light alarm module.First,the human body infrared sensors detect illegal intrusion sensor signal,the signal is converted into an electrical signal detected and transmitted to the microcontroller processing,and then the electrical signals from the microcontroller to the GSM modules driver sends alarm messages and make buzzer alarm and light-emitting diodes Call the police.The system has a portable smart circuit is simple and easy to achieve,including or types of components used in the design of the circuit has a high sensitivity.KeywordSTC89C52 microcontroller; GSM module; pyroelectric infrared electrical module目 录1.绪 论11.1 课题背景11.2红外传感器的发展趋势与应用11.3设计目的与任务22系统方案论证32.1方案论证和选择32.1.1传感器模块论证32.1.2控制模块论证32.2本设计方案33硬件电路设计43.1传感器工作原理43.1.1菲涅尔透镜43.1.2红外热式电感应模块53.1.3信号处理电路63.2单片机控制模块83.2.1单片机STC89C52简介83.2.2单片机最小系统设计93.3报警模块设计103.3.1声光报警电路103.3.2 GSM报警模块104.软件设计124.1主程序工作流程图124.2信号采集流程图124.3 声光报警电路流程图135.系统调试145.1硬件焊接与调试145.1.1焊接145.1.2硬件调试故障145.2软件调试14总 结16致 17附录A18附录B22附录C25附录D31附录E321.绪 论1.1 课题背景在社会经济的不断发展下，人民生活水平的不断提高，自然而然使得财产安全成为社会发展的重中之重，在此基础上，人们对其住宅的安全要求也越来越高，这主要表现在他们不仅希望拥有舒适、温馨的住所，还对住所防盗系统的安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。我们都知道，在现代技术高速发展的今天，犯罪更趋智能化1，手段更加隐蔽。那么，财产安全问题仅靠小区治安或者防盗门的防已经不能满足人们的需求了。至此，人们迫切需要一种智能的家庭安全防报警系统，既能可靠地进行日常安全防工作，又能与时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。在如今这样一个电子通讯技术飞速发展的时代，单片机以其体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点已经越来越广泛地应用于智能仪表、工业控制、日程生活等很多领域，可以说单片机的应用已经渗透到人类的生活，工作的每一个角落，这说明它和我们每一个人的生活工作密切相关。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种低价位、运行可靠的智能型报警系统，对盗窃行为进行报警并通知安保人员进行处理已经势在必行。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，红外探测由于价格低廉、技术性能稳定，更是受到很多专业人士的欢迎2。而且红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛地应用，由于它是不可见光，因此用它做防盗报警器，并具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用。同比国外的防盗报警器，国的报警器基本都是以超声波、红外发射 /接收以与微波等技术为基础，从单一封闭式、被动型安全防模式向多元化、综合化、电控化以与红外报警处理方向发展。红外报警大多数采用国外先进技术，其功能也非常先进。其中包括被动式热电偶型红外报警器、红外监测无线报警器、红外线防盗报警器、高灵敏红外报警器、触摸式延时防盗报警器、触摸式防盗报警器、红外遥控报警器、红外线声光报警器等等。目前国际上应用最多的是主动红外对射总线的制报警主机的方式，这种方式具有技术成熟、可靠性强、易扩展、操作简便、经济性好等优点。1.2红外传感器的发展趋势与应用利用红外辐射实现相关物理量测量的传感技术，即为红外传感技术。红外传感器技术是近年来发展最快的技术之一，红外传感器目前已广泛应用于航空航天、天文、气象、军事、工业和民用等众多领域，起着不可替代的重要作用。红外线，实质上是一种电磁辐射波，其波长围大致在0.78m1000m频谱围，因其是位于可见光中红光以外的光线，故而得名为红外线。任何温度高于绝对零度的物体，都会向外部空间以红外线的方式辐射能量。其中，利用红外传感技术制作的热释红外传感器主要由高热系数的钴钛酸铅系瓷以与钽酸理、硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口组成，它以非接触形式，检测出物体放射出来的红外能量变化，并将其转换成电信号输出3。近年来，红外传感器的发展趋势主要集中体现在以下几个方面：1）、新型材料和处理技术的发展用新型材料和处理技术，使得传感器的红外探测率提高，响应波长增大，响应时间缩短，像素灵敏度和像素密度更高，抗干扰性能提高，生产成本降低。如Pyreos和Irisys公司已推出薄膜和瓷混合的新型热释电敏感技术，使得敏感元件可以实现阵列化。2）、传感器的大型化和多功能化随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大，红外传感器正从小型、单一功能，向大型化、多功能化方向发展。如国外所研制的大型红外传感器（1616到6464像素）除可进行温度场测量外，还可获得先进的、小型红外传感器所不具有的人体探测功能（即可精确定位个人在空间中的位置，即使人不活动，也可识别出）或大型区域的安全监视等功能，十分适宜于家庭自动化、医疗保健、安全防护等场合的应用。此外，新型多光谱传感器的研制，也大大改善了红外成像阵列的功能性。3）、传感器的智能化新型的智能红外传感器通常置多个微处理器，具备傅里叶变换、小波变换等先进数字信号处理或补偿功能，自诊断功能，双向数字通信等功能，使得传感器的稳定性、可靠性、信噪比、便利性等性能大大提高。4）、传感器的进一步微型化、集成化采用片上集成技术（包括盲元替代、非均匀性校正、部分图像处理功能等）和其它新的器件结构与新的制造工艺技术，在MEMS（微机电系统），甚至基于纳米科技的NEMS（纳机电系统）推动下，红外传感器尺寸大为缩小，功耗大大降低，集成度显著提高。由于红外传感器的优越性能，许多主流仪表研究单位和生产制造商对它的研发投入也越来越高。红外传感器主要应用领域如下介绍：1）、市场研究机构发表的最新红外线感测器（IRdetectors）技术与市场趋势报告指出，智慧建筑自动化与行动装置温度感测等新兴应用，将成为红外线感测器市场成长新动力。2）、应用于消费性行动装置的小型红外线感测器例如手机跟平板装置新增部与现场温度红外线单一画素感测功能，若是能采用晶圆级封装技术，可以产出更低廉，更小巧的感测器；光是手机与平板大量建红外线感测器的趋势，便有可能在2018年左右增加3，000万美元的市场规模。3）、中型红外线阵列感测器已成功打入住宅与汽车的空调，暖气与通风系统；预估将来若产品价格更亲民，在零售与居家电气应用也大有可为。4）、大型红外线阵列感测器（32x32像素或以上）的未来市场是智慧型住宅所需的多元感测装置，虽然这个市场客户能负担较高费用，不过产品的普与仍然有赖价格的下降。1.3设计目的与任务 1）、设计目的： （1）充分利用单片机的功能与编程完成控制任务； （2）学习各模块的重点，并很好的完成模块间的连接，完成设计； （3）总结设计，完成论文1篇；2）、设计任务： 设计一防盗报警系统，此系统应用红外传感器检测非法入侵信号，并应用单片机控制启动本地声、光报警，同时实现远程无线报警，要求系统性能可靠，成本低，适用于家居安防工程。2系统方案论证2.1方案论证和选择 根据设计要求，大致将模块分为三大部分，分别为检测模块、控制模块和报警模块。其中报警模块分为GSM报警电路、声光报警电路。具体系统结构如图2.1所示： 图2.1 系统结构图2.1.1传感器模块论证方案一：选用人体红外热释电传感器探头。它的优点是造价低，性能优良，功耗小,但其易受各种热源、光源干扰，而且传输距离只有一米左右，距离较短，不符合题目要求。再加上自己对其了解不够充分，若自己设计外围电路，容易出错，性能可能不稳定，调试问题也不好解决。方案二：选用人体红外热释电传感器模块4。不仅性能稳定，体积小，外型美观，更主要的是装有菲涅尔透镜，使得检测围较宽，而且价格不高，三线引脚，输出距离可控，应用、编程简单方便。故本模块选用方案二。2.1.2控制模块论证方案一: 采用 SPCE061A 单片机来实现，此单片机I/O接口比较多，虽然易于扩展外围电路，但不方便位寻址，且没有总线。开发板集成了语音播报的硬件，通过软件编程即可以用于语音采集和播报。但因为占用存太大，而且没有接触过,所以其部开发函数不是很了然，价格又比较贵，不经济。方案二：采用现在比较通用的STC89C52系列单片机。52系列单片机的发展已经有比较长的时间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟，虽然处理速度不是很快，但资料丰富，系列之52单片机，部集成8kflash空间，256BRAM区，足以实现设计程序，不需要外扩，而且其最小系统板已经设计好，不需要附加太多的外围电路，可以方便可靠的使用。综合考虑我们选用方案二。2.2本设计方案本设计主要为三个模块，分别为热释电红外人体检测模块、控制模块以与报警模块。首先由人体红外感应传感器检测非法入侵信号，然后将检测到的信号通过部信号电路经过两极放大和处理后,将其转化为数字信号并传送给控制核心STC89C52单片机处理，再由其将数字信号传送给GSM模块驱动其发送短信报警,以与促使蜂鸣器报警和二极管发光报警。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现的特点。3硬件电路设计3.1传感器工作原理 热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离与围。因为实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2m作用；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10m以上,较符合设计目的5。并且由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小（小于1mv），不能直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。根据功能要求，人体热释电检测电路组成框图如3.1所示： 图3.1 热释电检测电路组成框图其中Vi为控制信号，接到单片机的中断0端口。3.1.1菲涅尔透镜菲涅尔透镜（如图3.2所示），又叫做螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀菲涅尔（AugustinFresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计是用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，当然也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉与扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的。透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄与侦测距离远。 图3.2 菲涅尔透镜菲涅尔透镜作用有两个：一是聚用；二是将探测区域分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线与可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。其原理如下：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。如图3.3所示：图3.3 传统透镜到菲涅尔透镜结构的变化另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。如图3.4所示：图3.4 塌陷到平面示意图从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光，这种透镜还能够消除部分球形像差。菲涅尔透镜的原理基于菲涅尔波带片，菲涅尔波带片具有类似透镜的作用，它可以使入射光汇聚起来，产生极大的光强。它也有类似于透镜的成像公式，式中为光源到波带的距离，为透镜中心到像点的距离（透镜半径、为波带数、为入射光波长）。但波带片与透镜有个重要的区别，即一个波带片有很多焦点，上式给出的是它的主焦点，除此之外，还有一系列的次焦点，在其对称位置（即）还存在着一系列虚焦点6。3.1.2红外热式电感应模块通过上述介绍可知，热释电红外传感模块是一种能检测人或物体所发射的红外线而输出电信号的传感器，型号为HC-SR501，外形图如图3.5所示：图3.5 热释电红外传感模块外形图由图3.5可知，HC-SR501(为上图中黄色的元器件)具有延时调节和距离调节的作用。为检测准确起见，将红外检测模块配有360度菲涅尔透镜，模块背面焊有高电平、低电平以与输出端三个端口。所用人体热释红外模块采用低功耗稳压器件7133A-1，可以保证在很宽的输入电压下稳定提供3.3V的工作电压，确保模块能正常工作。模块有三个输出脚，标有OUT的是输出脚。而且，上图中右上角的三个排线是一个检测方式切换跳线，上面是L,底下是H，当中间和H相连为可重复触发方式，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，知道人离开后才延迟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段，并且以最后一次活动的时间为延迟时间的起始点）；切换为中间和L连接时，为不可重复触发模式，这种模式下感应输出高电平后，延时时间段结束，输出将自动从高电平变为低电平。其中，红外传感器参数如表3.1所示：表3.1红外传感器技术参数产品型号HC-SR501工作电压围直流电压4.5-20V静态电流50uA电平输出高3.3V/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度锥角工作围-15+70度感应透镜尺寸直径：23mm(默认）3.1.3信号处理电路本设计采用BIS0001来完成对热释电传感器输出信号的处理。1）BIS0001简介与工作原理BISS0001是一款:有较高性能的传感信号处理集成电路，它是以热释电红外传感器和少量外界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、库房与家庭的国道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统7。BIS0001芯片管脚如图3.6所示:BISS0001也具有具有以下特点：（1）数模混合;（2）具有独立的高输入阻抗运算放大器；（3）部的双向鉴幅器可有效抑制干扰；（4）设延时时间定时器和封锁时间定时器；（5）采用16脚DIP封装。 图 3.6 BIS0001芯片管脚图BIS0001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。它通过放大器将传感器信号进行放大，通过比较器等使信号能够稳定的输出到单片机中。2）信号处理电路 图3.7 BIS0001部电路图 图3.8 典型应用电路电路BISS0001的典型应用电路如图3.8所示。结合图3.7讲，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，值为Tx24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，值为Ti24xR10C6。在信号处理电路中经常用到放大电路，它可以将微弱信号通过晶体管效应放大从而方便对输入的信号进行各种处理。其中表3.2为BISS0001管脚说明： 表3.2 BISS0001管脚说明：引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。2VOO控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使V0输出从低到高时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变沿电平状态。3RR1输出延迟时间Tx调节端。4RC1输出延迟时间Tx调节端。5RC2触发封锁时间Ti调节端。6RR2触发封锁时间Ti调节端。7VSS工作电源负极。8VRFI参考电压与复位输出端；通常接VDD。9VCI触发禁止端；当VcVR时允许触发。(VR0.2VDD)10IB运算放大器偏置电流设置端。11VDD工作电源正极。122OUTO第二级运算放大器的输出端。132IN-I第二级运算放大器的反向输出端。141IN+I第一级运算放大器的同相输出端。151IN-I第一级运算放大器的反相输出端。161OUO第一级运算放大器的输出端。3.2单片机控制模块在此模块中，利用型号为STC89C52的单片机作为核心控制部件来实现对人为非法入侵信号的接收与控制GSM模块进行发送短信报警和声光报警。此外，其还具有其自身的复位电路和晶振电路。3.2.1单片机STC89C52简介STC89C52单片机是与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，具有速度高，功耗低，抗干扰能力强等优点8。主要特性如下：增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051：工作电压宽达3.3V5.5V；工作频率围为040MHz，相实际工作频率可达48MHz用户应用程序空间为8K字节；片上集成512字节RAM；通用I/0口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需要加上拉电阻；ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，不需要专用的编程器和仿真器，可以通过串口直接下载用户程序，数秒之即可完成；具有EEPROM功能；具有看门狗功能；共3个16位定时器/计数器；外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路；通用异步串行口。工作模式：掉电模式：典型功耗0.1uA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行源程序； 空闲模式：典型功耗2mA；正常工作模式：典型功耗4mA7mA。 图3.8 STC89C52C单片机管脚图3.2.2单片机最小系统设计单片机最小系统电路图如图3.9所示：图3.9 单片机最小系统1)复位电路：单片机系统常常有上电复位和按钮复位两种方法。所谓上电复位，是指计算机加电瞬间，要在RST引脚上出现大于10ms的正脉冲，使单片机进入复位状态。按钮复位是指在用户按下“复位”按钮，使单片机进入复位状态。复位时靠外部电路实现的。上电时，+5V电源立即对单片机芯片进行供电，同时经R1对C1充电。C1上电压建立的过程就产生一定宽度的负脉冲，经过反相后，RST上出现正脉冲，使单片机实现了上电复位。按钮按下时，RST上同样出现高电平，实现了按钮复位。其功能是系统上电时为单片机提供复位信号，直到系统电源稳定后，系统再撤消复位信号。为保险起见，电源稳定后还要经过一定时间的延时才撤销复位信号，以防止电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。2)时钟电路：单片机的定时控制功能是由片的时钟电路和定时电路来完成的，而片的时钟产生方式有两种：部时钟方式和外部时钟方式9。本文就采用部时钟方式。部时钟方式片高增益反相放大器通过XTAL1和XTAL2外接作为反馈元件的晶体与电容组成的并联谐振回路，构成一个自激振荡器向部时钟电路提供振荡时钟。振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，STC89C52单片机的工作频率在233MHz围，通常选用11.0592MHz晶振，电容C2、C3的值则有微调作用，以保证振荡器电路的稳定性与快速性。通常取30pF左右的瓷片电容。单片机最小系统中复位电路的电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10uF左右极性电容，单片机最小系统的电容值越大复位的时间越短。在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快10。3.3报警模块设计3.3.1声光报警电路如图3.10所示，报警电路由一个speaker蜂鸣器接到单片机的P1.0接口，而LED报警灯接单片机P1.1接口，当红外传感器探测到有人入侵时会自动通过中断程序使蜂鸣器发出报警声音，同时LED发出红光警示入侵者。此次设计仅进行模拟声光报警系统，在实际应用中还需继续增强报警力度，并且注意当报警器与单片机相隔很远时，电路中会产生很大噪声等其他不稳定因素，极有可能产生蜂鸣器的工作不正常，因此应根据实际情况，适当对电路进行修改，保证系统的稳定性、可靠性达到最佳。 图3.10 声光报警电路图3.3.2GSM报警模块GSM报警模块的作用是用来完成远程报警的，型号为SIM900A,(如图3.10所示)此产品具有AT命令接口，可以提供GSM语音，短信息等业务，此次设计仅需要实现短信发送的目的，所以就短信发送这块，做详细分析与描述。SIM900A采用单电源供电，VBAT的电压输入围从3.2V到4.8V，那么推荐的电压为4.0V。由于模块发射的突发会导致电压跌落，这时电流的峰值最高会达到2A。因此，电源的供流能力不能小于2A。SMS（Short Message Service）短信息服务是GSM（Global System for Mobile Communication）系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心(Service Center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。手机短消息的收发都是通过GSM Model的通用AT命令来实现的。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。GSM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地址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。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。现在市场上大多数手机均支持GSM07.05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。利用GSM手机的串行接口，单片机向手机收发一系列的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11。用单片机控制GSM模块收发短信息所涉与到AT指见令见表3.3。 表3.3 AT指令 AT指令功能描述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=1删除全部短信息 图3.11 SIM900A顶视和底视图 软件设计上，主要通过单片机串行通信端口向GSM模块传输信息，令SIM900A工作。单片机与SIM900A的软件接口其实就是单片机通过AT指令控制手机的控制技术，首先设置SIM900A模块的工作模式：AT+CMGF=n，n=0为PDU模式；n=1为文本模式；通常设置为PDU模式，在这种模式下，能传送或接受透明数据（用户自定义数据）。AT+CMGR=n为读SIM900A模块短消息数据，n为短消息号。AT+CMGL=n为列出SIM900A模块的短消息，n=0是未读的短消息，n=1位已读的短消息，n=2位未发送的短消息，n=3为已发送的短消息n=4为所有短消息。AT+CMGD=n为删除SIM900A模块的短消息，n为短消息编号。基于SIM900A的短信的发送方法分成两步：1）发送接收的手机,等待应答： AT+CMGS=回车(目的地址)对方回应：AT+CMGS= 2）输入短信息的容(只能是英文)：Test 回车4.软件设计本系统的软件程序主要功能是检测中断端口有无信号，红外控制信号由中断0端口输入。当有外人入侵时系统产生中断，自动调用中断程序，即进入防盗报警程序。此时单片机会由串行通信端口（UART）向SIM900A发出指令，通过SIM900AGSM模块将报警信息传送指定手机上；同时单片机还会控制声光电路进行报警，通知附近工作人员尽快赶到现场进行处理。4.1主程序工作流程图 图4.1 主程序流程图 本主程序实现的功能是：通电后，各个模块开始初始化，然后单片机检测由外部红外热释传感器送来的脉冲信号后，即表示有人闯入检测区，从而经过单片机部程序处理后，驱动声光报警和短信报警模块电路开始报警。4.2信号采集流程图图4.2 信号采集流程图 在系统运行中，若发现盗贼侵入，那么检测信号经过处理输出高电平，这时单片机INTO口开始进行采集数据，当数据采集完成，便促使报警模块进行报警，这时就说明，信息采集结束；若没有进行报警，说明没有采集到信息，那么继续采集信息，直到信息采集成功。4.3 声光报警电路流程图 当硬件通电后，各模块进行开始化，红外传感器将检测到的入侵信号，通过部电路将信号进行放大和筛选，将正确的信号输出，并由单片机的中断0口进行采集，采集完成后，控制声光电路进行，报警。若P1.0 管脚和P1.1管脚分别输出高电平和低电平，那么声光报警正常，正如图4.3所示。图4.3 声光报警流程图5.系统调试5.1硬件焊接与调试5.1.1焊接在完成了硬件电路的设计和软件的调制后（并且软件在计算机上运行是正确的），开始进行硬件电路的焊接。在进行焊接的过程中，由于以前对器件的接触比较少，对于这些元器件的辨别和安装方向不太了解，像用到的电解电容，最重要的就是要极性安装要正确，否则就会产生爆炸的危险。由于假期和课设中的焊接实习，对这次的焊接帮助很大，没有焊坏器件和虚焊的现象。5.1.2硬件调试故障1）逻辑错误 刚开始在进行布线时，由于没有详细像同学请教，导致布线凌乱，使得元器件布局难看，并在焊接时，出现器件短路，错线的问题。经过一番周折，才将此问题解决。2）元器件失效 在挑选元器件时，没有与时对其进行检测，使得在应用的时候发挥不了作用，使得电路不能完整运行，再仔细查看电路，由于组装错误造成的某些元器件失效，如电解电容、二极管的极性错误，集成块安装方向错误等。3）可靠性差 引起系统不可靠的因素很多，如金属孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件负载过大等造成逻辑电平不稳定。5.2软件调试软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。采用模块程序设计技术，则要逐个模块调好以后，再进行系统程序总调试。模块结构程序，要一个个模块分别调试,调试的手段可采用单步运行方式和断点运行方式，通过检查用户系统CPU现场、RAM的容和I/O口的状态，检查程序执行结果是否符合设计要求。通过检查，可以发现程序中的死循环错误、机器码错误与转移地址错误，同时也可以发现用户系统中的硬件故障、软件算法与硬件设计的错误。在调试过程中不断调整用户系统的软件和硬件，逐步通过一个个程序模块。各程序模块通过后，可以把有关的功能块联合起来一起进行整体程序综合调试。若在这阶段发生故障，可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场。在软件调试时，遇见的问题最多，由于每个模块之间相互联系，使得各个模块器件中的参数设置较难，需要多次进行修改，再结合起来，一步步成功。参考文献1A.preciado,F.Javier.Alarm systerm with probabilistic rejiect of false Alerts.Fernando-jrc.mx.2005-5.2A.Wood,G.Virone,T.Doan,etal.Alarm-net；wireless Sensor Networks for Assisted-Living and Residential Monitoring.stankoviccs.virginia.edu.2006. 3任致程.智能经典电路300例M.机械工业，2002.8. 4康华光. 电子技术基础（模拟部分）M. : 高等教育, 2004.5田思源 玉霞等.智能化楼宇安防自动监控报警系统的研究.农业网络信息.2010年，第7期：24-26页.6马士宝 国玉等.基于GSM模块的无线报警系统设计.理工大学学报.2009年，第32卷第1期：51-53页. 7松 忠等.基于GSM的远程家庭智能监控系统设计.产品设计与实现.2009年3月：24-27页. 8BRITISH STANDARD, Fire detection and fire alarm systems-part7: Smoke detectors-Point detectors using scattered light, transmitted light of ionizationS .BS EN 54-7:2001:5-20. 9Dave Randall. Inside the Smart HomeM .London: Springer, 2003. 10Futoshi Kobayashi, Fumihito Arai, Toshio Fukuda, Makoto Onoda, et al. Sensor Selected Fusion System .Proceedings of the 1999 IEEE International Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent SystemsC. Taiwan: IEEE, 1999. 11J.R.D urreet, L.J. B urnell, J. W.Priest. A Hybrid Analysis and Architectural Design Method f or Development of Smart Home Components .IE EEW ireless Communications, 2002, (12):68.总结对于本次设计，本设计以单片机STC89C52为主要控制部件，以红外热式电感应模块HC-SR501作为检测非法人为入侵的元件，通过软件编程下载实现了通过GSM网络进行发送短信的人为入侵的报警,并伴有声光报警。此报警系统轻便灵巧、电路简单易实现，所使用的各类元器件灵敏度较高，所以，本设计具有较强的应用性。在此次设计中，主要解决了以下问题：（1）在验收时，老师针对GSM模块部分提问接收短信比较慢的原因，当时自己较模糊的回答是因为电容需要预热，但是，下来在进行分析时，了解到，这不是预热的问题，而是红外传感器和GSM模块在通电的时候都需要一分钟的初始化时间；（2）热释电红外模块检测到人体信号后，数据口会输出高电平。由于单片机模块与热释电红外模块的电平不匹配导致此模块与单片机接口连接后，单片机不能读到此模块数据口输出的高电平。（3）单片机复位后，热释电红外模块有乱报警的现象。此现象由于热释电红外模块的初始化需要时间，程序中未设置单红外模块的初始化延时。故在程序中设置单片机在一定延时后再读热释电红外模块的数据可解决此问题。（4）经过信号电路处理的入侵信号，输出是数字信号的原因，下来也进行了查阅，回答如下：因为此次设计的控制核心是单片机，那么这个输出信号必须通过单片机中断0口进入，而且单片机的输入输出信号都是数字信号，所以经过处理的信号是数字信号。这次设计在学习摸索中结束了，紧接着随着毕业论文的结束，我的大学生活也将画上句号。在设计中，我经过努力学习新知识以与不断耐心进行调试，该设计已经基本实现了预期的效果。在这短短的两个多月里，我努力付出，并取得不错的成绩，仔细想想整个过程，真的是很有体会。这次毕业设计不仅让自己把之前的课程设计中学到的知识有效的复习并利用起来，还把以前不接触的东西学习了一下，虽然是为了设计而学习，接触的也只是简单地皮毛，但是学到的东西，却让我获益匪浅。而且本次设计是按照设计步骤要求来进行的，从而使我进一步掌握设计操作流程。 经过两个月的实践，我对自己也有了新的定位。那就是不能再想当然的干自己决定的事，并且一定要懂得学习，懂得团结，因为不会的东西，同学的帮助要比网上查资料懂得更快，在他们的帮助下，自己发现问题和解决问题的能力也逐渐提高。 毕业论文是对我大学四年所学基础知识的专业知识的一次全面检验，通过撰写论文和毕业答辩，我觉得对自己的语言组织能力，表达能力，沟通交际能力，运用所学知识的能力，分析问题并解决问题的能力都有所提高，也使我变的更加自信、成熟。 总之，在整个实验操作和论文完成的过程中，我体会到的是实验的艰辛和收获的充实，感受到的是一种坚持不懈、契而不舍的科研精神。致 经过两个多月来的努力，我的毕业论文终于取得了阶段性进展，在此非常感指导老师翠华老师对我的帮助。从课题选择、方案论证到具体设计和测试，老师总是在百忙之中抽出时间对我提出各方面的指导，并且给我提供了各方面重要的资料。在老师的指导下，对于这次毕业设计，我从一个不知从何入手的学生慢慢成长。学习单片机、学习软件编程、学习一些硬件设计，并全面收集大量有关本系统的文献资料再到硬件测试、软件调试，我接触了真正设计一个电子产品的全过程，学到了很多实实在在的知识。当然，本设计能顺利的完成，也归功于各任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。还要感和我一起生活了四年的同学朋友以与代课老师对我的帮助。正是有了他们的帮助和支持，才能使我为大学毕业做出一个完美答卷。在此我向咱们系的各位老师表示我由衷的意，感你们对我的栽培。同时感各位同学对我的帮助。最后，感评阅、评议毕业论文和出席毕业论文答辩的各位老师，感你们在帮忙之中抽出时间给予我毕业设计以指导，在此，向你们致以最诚挚的意和最崇高的敬意。 致人：文2015年6月4日附录A 外文文献原文Applied Mechanics and Materials Vols. 110-116 (2012pp 4883-4887 Online available since 2011/Oct/24 at (2012) Trans Tech Publications, Switzerland doi:10.4028/Designof Alarm System with Pyroelectric Infrared SensorXiao-yan Shang 1, Ji -an Wu 2 and Xing Wang 3 1.School of Optoelectronics EngineeringXianTechnologicalUniversity Xian, China2. Xian Institute of Applied Optics Xian, China; 3.Xian Institute of Applied Optics Xian, China;1shaxiayan126.，2WuJA163.， 3Wangxing124163.Abstract: Based on pyroelectric infrared sensor working principle, the passive pyroelectric infraredalarm system is designed, which is mainly used for safety of residence house to detect whether outsiders enter or not. This system is made of pyroelectric infrared sensor, Fresnel lens and monitoring circuits. The concealment of infrared is well applied on the circuits , amplifying and filtering circuit , infrared signal processing circuit are designed, then the voice chip is utilized to simulate alarm voice for warning thieves and burglars .After many experiments, This system has sensitive response , high anti-interference ability and safe and reliable performance.Keywords:passive infrared alarm system; pyroelectric infrared sensors; Fresnel lensIntroductionWith the progress of society and development of electrical technology, peoples living standard has greatly improved, many high-tech products become more and more important in our lives, so requirement of living environment safety become higher and higher,