-基于单片机的电机测速系统设计2.doc
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1、本科毕业设计基于单片机的智能家居报警系统的设计摘 要随着电子技术的飞速发展,实现家居信息化已成家居系统发展的新趋势。传统的家居防盗在实际的使用中暴露了很多隐患,即使住所发生安全事故,户主也不能及时了解情况。智能家居报警系统能很好地解决这个问题。随着智能化家居概念的推广,智能家居报警系统发展迅速,它从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展,能对家居的安全环境进行监测,一旦发生安全事故,如火灾、被外人闯入等,就会发出报警信息,使得户主能及时对安全事故进行处理。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等。本系统采用单片机ATMega16作为MCU,通过西门子公司的GS
2、M模块TC35i与用户进行远程信息交换,以热释红外传感器、温度传感器DS18B20以及电子密码锁等报警信息采集模块构成安防系统,保障住户和生命财产安全。控制程序由主程序,TC35i程序、报警源信息采集程序等模块组成,其中主程序和TC35i程序共同负责短信息的发送。该系统采用现有电话网络和单片机网络控制技术,具有自动化程度高、适用性强、电路设计可靠等优点,一般家庭都能接受。关键词:单片机 安防 GSM 短消息the Intelligent Alarm System of Security on Single Chip DeviceLin Weixing(College of Engineerin
3、g, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)Abstract: With the rapid development of electronic technology, realize home furnishing information has become a new trend in home furnishing system development. Home furnishing security traditional exposed a lot of problems in actual us
4、e, even if the home accidents, who can not understand the situation. Intelligent home furnishing alarm system can solve this problem well. With the development of intelligent home furnishing concept, intelligent home furnishing alarm system is developing rapidly, it is from the simple, localized to
5、the original intelligent, integrated development, can monitor security environment of home furnishing, accidents, such as fire, by intruders, will send out alarm information, so that the time for security accident treatment. The security market common alarm system usually communicate with a fixed te
6、lephone dialing, Ethernet, cluster system.The design uses a microcontroller ATmega16 as the MCU for remote information exchange by Siemens GSM module TC35i user to constitute security systems, hydroelectric infrared sensor, temperature sensor DS18B20 and electronic lock alarm information collection
7、module. It can protect the lives and property of residents. Control procedures by the main program, the TC35i program, alarm source information collection program modules, of which the main program and TC35i program jointly responsible for SMS sending. The system uses the existing telephone network
8、and the single-chip network control technology, has a high degree of automation, applicability, reliable circuit design, the average family can accept. Key words: MCU Security GSM Message目 录1 前言12 总体方案确定12.1 主控芯片12.2 检测模块22.2.1 人体热释红外传感器模块22.2.2 温度传感器模块22.3 报警模块22.4 显示模块22.5 键盘输入模块33 理论分析及设计33.1 系统总
9、体框架33.2 主控芯片电路43.3 GSM模块43.3.1 GSM模块简介43.3.2 GSM指令设置63.4 人体热释红外传感器模块73.4.1 人体热释红外传感器的特点73.4.2 人体热释红外传感器模块的使用73.5 温度传感器模块83.6 液晶显示模块103.7 电子密码锁模块113.7.1 矩阵键盘介绍113.7.2 密码锁模块功能介绍134 测试与试验分析144.1 电路板焊接144.1 硬件调试154.2 功能测试164.2.1 正常运转164.2.2 温度过高报警164.2.3 有人强行入侵后报警174.2.4 没有报警时的状态174.2.5 GSM报警175 结论18参考文
10、献20附录A电路原理图21附录B部分程序22致谢31华南农业大学本科生毕业设计成绩评定表I1 前言21世纪是一个信息化的社会,信息化使人们的生活方式发生了很大的改变,也为我们提供了很多的便利。随着人们对生活质量的追求,安全防范意识的提高以及智能楼宇建筑的蓬勃发展,人们对家居的要求早已不只是物理空间,更为追求的是一个安全,方便,舒适的居家环境,防盗报警系统的平均点位容量也在迅速加大,报警探测器从原先的几个、十几个增加到上百、数百个。在安全技术防范领域,具有防盗报警功能的电子密码控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统,克服了机械式密码控制的密码量少、安全性能差的缺点,使电子密码控制系统无论在技术
11、上还是在性能上都大大提高了一步,使密码控制系统具有很高的安全性、可靠性,应用日益广泛。现代人,特别是的单身白领,一天大多数时间都在上班,若此时住被小偷闯入或者发生火警,但当事人却毫不知情,就不能及时作出应对方法,有可能造成重大的损失。若当事人能在住所发生异常时第一时间就了解情况,并对此作出处理,就能减少造成的损失。本设计的主控系统采用ATmega16单片机,该单片机性能优良,能满足智能家居防盗报警系统的基本功能。检测报警源模块采用温度传感器和人体热释红外传感器,温度传感器能在住所发生火灾时报警。用户可对本系统设置密码,当其它人输入密码次数错误达三次后,本系统会通过蜂鸣器报警,并发送短信到指定手
12、机号码通知户主。若在未输入正确密码的情况下强行闯入住宅,人体热释红外传感器能对其检测并发送信号报警,此时本系统则会通过蜂鸣器发出蜂鸣声报警,单片机也会通过GSM模块发送短信到指定手机号码进行报警,使当事人能及时了解情况并作出处理,避免造成严重的损失。2 总体方案确定2.1 主控芯片方案:AT89C52是一个低电压、处理能力强、运算速度快、接25M晶振、超低功耗、片内资源丰富等优点(潘永雄,2008),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STC89C52是一种高效微控制器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8
13、位中央处理器和Flash存储单元。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STC89C52是一种高效微控制器(冯建华等, 2004)。方案: ATmega16是速度快、功耗低,具有较宽的工作电压的单片机,且它的片内资源丰富,自带有同步串行接口SPI,且程序下载可以直接通过ISP下载器直接下载,其内置有512字节的EEPROOM简化了系统中密码锁模块的电路设计,可节省外围芯片开销,并简化了电路设计(苏平, 2006)。方案选择:本设计采用ATmega16作为主控芯片,能简化外围电路。2.2 检测模块2.2.1 人体热释红外传感器模块基于红外线技术的DYP-ME003人体感
14、模块的功耗很小,能长期可靠工作,而且其灵敏度高,可靠性强,有较宽的工作电压范围。而且不发射任何类型的辐射信号,不易被常规手段侦测到。2.2.2 温度传感器模块温度采集系统主要由芯片DS18B20和电信号转换模块组成。DS18B20只要求一个端口即可实现通信,实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温,测量温度范围在55C到125C之间。2.3 报警模块方案:采用二极管发光报警。方案:采取蜂鸣器报警和GSM短信报警两种报警方式。蜂鸣器能对入侵者进行警告,有阻吓入侵者的作用。GSM短信能及时通知户主,让户主时刻了解家具的状况。方案选择:本设计选择方案,蜂鸣器和GSM两种方式报警结合,能使报警更有威
15、吓力,更加及时。2.4 显示模块方案:采用LCD1602,该液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个57或者511等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能显示图形。但是其使用简单,微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧,常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。方案:采用了LCD12864作为显示模块,12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、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, 内置8192个1616
16、点汉字,和128个168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。方案选择:本设计选择方案,友好的中文交互界面能让用户体验更好。2.5 键盘输入模块方案:44矩阵键盘模块,以4条I/O线作为行线,4条I/O线作为列线组成的键盘。在每一条行线和列线的交叉点上,设置一个按键。这样键盘中的按键个数就是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。按键较多,可以设计更多的功能。方案:43矩阵键盘模块,以4条I/O线作为行线,4条I/O线作为列线组成的键盘。在每一条行线和列线的交叉点上,设置一个按键。键盘中共有34个按键,相
17、对44的少4个,可以设计出基本所需功能。方案选择:本设计选择方案,由于本系统需要设置并输入密码,加上设置密码,确定,界面切换等按钮,43矩阵键盘模块显然不适用。3 理论分析及设计3.1 系统总体框架本设计主要由单片机、温度传感器模块、人体热释红外传感器模块、蜂鸣器、GSM模块、矩阵键盘、液晶显示和密码存储等部分组成。其中温度传感器模块和人体热释红外传感器模块用于对住宅的安全环境进行监测,若发生异常,则通过蜂鸣器和GSM报警。矩阵键盘用于输入数字密码和修改密码等功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码,后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比,从而判断密码是否正确,三次输入
18、密码错误则报警。图 1 系统总体框架图3.2 主控芯片电路主控芯片采用单片机ATmega16L,它的片内资源丰富,内含8通道10位AD转换器,带有同步串行接口SPI,两个外部中断。其内置有512字节的EEPROOM简化了系统中密码锁模块的电路设计,该模块原理图如下:图 2 ATmeaga16主控芯片原理图3.3 GSM模块3.3.1 GSM模块简介随着信息科学的迅猛发展,不仅是有线网络已经发展得很好,而且无线的。在20世纪80年代以来,全球移动通信系统(GSM)首先提出了网络。如今,它已被广泛通过世界成为泛欧洲的数字蜂窝系统的标准(Chin-Chen Chang et al,2005)。本设计
19、采用的GSM模块为TC35i,TC35i是新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块的工作电压为3.35.5V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。TC35i的数据接口(COM电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s,自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支
20、持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复(郑凌燕等,2006)。其实物图如下图所示:图 3 GSM模块TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。(韩斌杰,2009)在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。该模块模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k,4.8k,9
21、.6k的非透明模式。此外,该模块还具有电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。该模块的串口采用交叉串口的形式,其与单片机的接口电路原理图如下所示:图 4 GSM模块原理图3.3.2 GSM指令设置对TC35I的操作均采用AT指令,它包含了GSM语音和短信息的控制。根据AT指令的GSM07.05标准,发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式,Text 模式只支持传送英文及数字信息。P
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