基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號(hào)： 2014041834 作者： 張良輝 指導(dǎo)教師(職稱)： 范宜標(biāo) 講師 二零一六年五月二十八日基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】隨著人類科技的進(jìn)步，各種產(chǎn)品都實(shí)現(xiàn)了智能化。本設(shè)計(jì)采用了溫度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、人體紅外模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、液晶顯示模塊、GSM模塊和單片機(jī)模塊。通過使用手機(jī)收發(fā)短信獲得信息和控制繼電器的開關(guān)。其主要功能是通過手機(jī)獲取各個(gè)模塊報(bào)警信息，了解家里的情況，然后再通過手機(jī)發(fā)送指令控制繼電器開關(guān)解除報(bào)警?？稍O(shè)置溫度的上下限實(shí)現(xiàn)報(bào)警的溫度值，

2、當(dāng)溫度超過上限值時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警?！娟P(guān)鍵字】GSM模塊 煙霧傳感器 人體紅外模塊 液晶顯示 單片機(jī)Smart household security alarm system design based on GSM【 abstract 】 with the development of human science and technology, all sorts of products can be intellectualized. This design uses the temperature sensor module, smog sensor module, the human body

3、 infrared module, relay driver module, liquid crystal display module, GSM module and SCM module. Using mobile phones to send and receive message is the access to get information and control relay switch. Its main function is to obtain various modules alarm information by mobile phones so that we can

4、 learn about the situation of family.And then we can send command via mobile to control relay switch to cancel the alarm. We can set the bounds between upper and lower for temperature to realize the alarm temperature. It will automatically send out alarm signal when temperature exceeds the upper lim

5、it.【 key words 】GSM module Smog sensor the human body infrared module Liquid crystal display (LCD) Single chip microcomputer2目錄基于GSM的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)1目錄I第1章 引言11.1 緒論11.2研究意義11.3 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求21.3.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)21.3.2 設(shè)計(jì)的要求2第2章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證32.1 系統(tǒng)總體框圖32.2 方案論證比較32.2.1 CPU控制模塊的選擇方案32.2.2 顯示模塊選擇方案42.2.3 氣體傳感器模塊選擇方案42

6、.2.4 GSM模塊選擇方案4第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)53.2 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)63.3 人體紅外傳感器電路設(shè)計(jì)63.4 氣體傳感器電路設(shè)計(jì)73.5蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)73.6繼電器控制電路83.7 GSM模塊設(shè)計(jì)9第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)104.1系統(tǒng)主程序部分104.2顯示程序設(shè)計(jì)114.3報(bào)警電路流程圖11第5章 系統(tǒng)測(cè)試及分析135.1 系統(tǒng)測(cè)試135.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及分析13第6章 結(jié)論16致謝語17參考文獻(xiàn)18附錄一：原理圖19附錄二： 電路PCB圖20附錄三： 實(shí)物圖21附錄四： 程序22II第1章 引言1.1 緒論 隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們的生活越來

7、越方便舒適，可是安全問題卻依然存在。例如說煤氣泄漏，家庭財(cái)產(chǎn)被盜以及發(fā)生火災(zāi)等安全問題。于是，智能家居的安防系統(tǒng)理念因此誕生。早期的安防系統(tǒng)較為單一，只能實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能。例如單一的煙霧檢測(cè)或者單一的防盜，這樣顯然不能及時(shí)的做出相應(yīng)的措施，導(dǎo)致人身財(cái)產(chǎn)受到威脅。顯然，這樣的安防已經(jīng)不能滿足人們的需求。因此多功能防盜智能家居遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)成為現(xiàn)代生活的所需，能夠遠(yuǎn)程的了解家庭情況，并及時(shí)的做出相應(yīng)的措施來保障自己的人身和財(cái)產(chǎn)安全。目前，GSM已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各種場(chǎng)所，軍事、家庭、公安等。利用GSM采集信息通過GSM發(fā)送短信消息能夠?qū)崿F(xiàn)無線遠(yuǎn)程報(bào)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，這些功能是固話和有線寬帶網(wǎng)絡(luò)所不能達(dá)

8、到的，真的的做到了全無線報(bào)警。本設(shè)計(jì)中我們采用了溫度、煙霧、人體紅外傳感器來實(shí)時(shí)檢測(cè)安防，并利用GSM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，用戶可以根據(jù)自己需求設(shè)置報(bào)警信息接收短信的手機(jī)號(hào)碼，這樣方便用戶實(shí)時(shí)了解家庭情況，若發(fā)生隱患也可實(shí)時(shí)的做出了相應(yīng)的措施。未來將以這種智能多元化的智能安防作為一種發(fā)展趨勢(shì)，并且它性價(jià)比高，穩(wěn)定性高，實(shí)用性強(qiáng)，將會(huì)被廣大用戶喜愛。我國(guó)的智能家居相對(duì)于國(guó)外起步較晚，尚未形成一定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。目前，主要采用國(guó)外的一些技術(shù)產(chǎn)品，但也有一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，主要有：（1）e家庭（海爾），該系列產(chǎn)品以海爾電腦作為控制中心，各種網(wǎng)絡(luò)家電作為終端設(shè)備，海爾移動(dòng)電話作為移動(dòng)數(shù)字控制中心。海爾在技術(shù)

9、上同微軟合作，利用微軟的WindowsMe技術(shù)和海爾的網(wǎng)絡(luò)家電，使“e家庭”已具雛形，已推出了網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)微波爐等一系列網(wǎng)絡(luò)家電。（2）e-home數(shù)字家園（清華同方），該智能家居控制系統(tǒng)是專門針對(duì)中國(guó)家庭設(shè)計(jì)的，遵循國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用嵌入式軟、硬件技術(shù)，提供網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及末端設(shè)備。1.2研究意義 由于智能家居系統(tǒng)還缺乏統(tǒng)一明確的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，許多公司開發(fā)出的產(chǎn)品都是基于自己組的網(wǎng)絡(luò)和信息交換協(xié)議，很多產(chǎn)品是針對(duì)特定的組網(wǎng)環(huán)境開發(fā)的，部分核心技術(shù)沒有對(duì)外公布，技術(shù)復(fù)雜，直接導(dǎo)致了使用范圍的局限性。再者，缺乏對(duì)應(yīng)的第三方產(chǎn)品，各個(gè)接入設(shè)備之間不能兼容，互操作性差，不利于產(chǎn)品

10、的擴(kuò)充，因而進(jìn)一步局限了產(chǎn)品的發(fā)展。再加上，有的系統(tǒng)成本過高，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的普及。因此設(shè)計(jì)一個(gè)符合國(guó)家國(guó)情和規(guī)范的集遠(yuǎn)程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統(tǒng)是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的，且勢(shì)在必行。作為智能家居的核心系統(tǒng)的智能家居的控制系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)功能的完善必將推動(dòng)住宅智能化的發(fā)展。而系統(tǒng)功能的集成化、用戶使用的傻瓜化以及市場(chǎng)的平民化將是智能家居控制器的發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)也將逐步邁向綠色化。最終，我想全人類的夢(mèng)想是智能家居控制系統(tǒng)將囊括所有的家事雜物，讓我們真正的享受舒適溫馨的家庭生活。 1.3 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.3.1 設(shè)計(jì)的任務(wù) 設(shè)計(jì)中的GSM智能家居報(bào)警系統(tǒng)擁有人體檢測(cè)報(bào)警、氣體檢測(cè)報(bào)警以及

11、溫度檢測(cè)報(bào)警，并且通過GSM模塊將報(bào)警信息發(fā)送到用戶設(shè)置的手機(jī)號(hào)告知。當(dāng)有煤氣泄漏則會(huì)觸發(fā)煙霧檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否報(bào)警。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者溫度過高時(shí)，則通過溫度傳感器判斷當(dāng)前溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，通過液晶屏顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，若達(dá)到預(yù)設(shè)值則啟動(dòng)報(bào)警功能。當(dāng)進(jìn)入防盜模式時(shí)，人體紅外感應(yīng)器可以檢測(cè)到人體，若檢測(cè)到有人闖入時(shí)則會(huì)發(fā)送報(bào)警短信。1.3.2 設(shè)計(jì)的要求1、通過人體紅外模塊檢測(cè)到人體。2、通過溫度傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度。3、通過MQ-2氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)氣體。4、通過LCD液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境溫度5、通過GSM將報(bào)警信息發(fā)送至用戶。第2章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證2.1 系統(tǒng)總體框圖

12、 系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過與外部各模塊的連接來實(shí)現(xiàn)控制的。系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示： GSM氣體傳感器 顯示器單 片 機(jī)溫度傳感器 繼電器 蜂鳴器人體紅外模塊 按 鍵圖2-1 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過氣體傳感器、溫度傳感器、人體紅外模塊、顯示器、繼電器、蜂鳴器、按鍵和GSM模塊組成本系統(tǒng)的GSM智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)2.2 方案論證比較 2.2.1 CPU控制模塊的選擇方案方案一：采用32位LPC2138這款單片機(jī)，它具有2個(gè)8路10位的A/D轉(zhuǎn)換器和共包含了16個(gè)模擬輸入和一個(gè)10路的D/A轉(zhuǎn)換器可以提供不一樣的輸出模擬，2個(gè)32位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，PWM單元、和看門狗有64

13、個(gè)引腳，適用于工業(yè)控制和醫(yī)療方面的系統(tǒng)，但是價(jià)格比較貴。方案二：采用STC89C52單片機(jī)，它是由STC公司生產(chǎn)的具有低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52具有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換，以及2路PCA捕獲/匹配。它每秒的轉(zhuǎn)換次數(shù)可高達(dá)25萬次，而且價(jià)格比較便宜。綜上所述，由于使用ARM控制需要對(duì)所有的接口做一個(gè)電平轉(zhuǎn)換，使得硬件電路更加的復(fù)雜繁瑣，在考慮到能夠完成本設(shè)計(jì)和成本時(shí)，最終選用STC89C52單片機(jī)作為控制CPU。2.2.2 顯示模塊選擇方案 本設(shè)計(jì)中需要顯示英文和數(shù)字，綜合考慮最終選用LCD1602液晶顯示屏。它是一款工業(yè)字符型液

14、晶，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符，專門用來顯示數(shù)字、字母、符號(hào)的點(diǎn)陣式液晶屏，LCD1602是指能夠顯示兩行，每行可以顯示16個(gè)字符，剛好符合設(shè)計(jì)所需，一行顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，一行顯示報(bào)警預(yù)設(shè)溫度。而且LCD液晶顯示有體積小、重量輕、無輻射、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。2.2.3 氣體傳感器模塊選擇方案方案一：金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器 選擇金屬氧化半導(dǎo)體傳感器，他的原理是通過半導(dǎo)體化合物跟外界所接觸的氣體進(jìn)行氧化，導(dǎo)致電阻值改變。它具有體積小、高靈敏度、重量輕等特點(diǎn)，但是其價(jià)格比較昂貴。方案二 ：MQ系列氣體傳感器 MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。當(dāng)傳感器所在的環(huán)境存在可燃?xì)怏w，

15、檢測(cè)到可燃?xì)怏w時(shí)電導(dǎo)會(huì)隨著氣體濃度的增加而增加。通過簡(jiǎn)單的電路即可把電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換成氣體濃度的輸出信號(hào)。他具有價(jià)格便宜，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)和穩(wěn)定等特點(diǎn)，對(duì)液化氣、丁烷、丙烷有著較高的靈敏度。綜上所述，我們采用方案二。2.2.4 GSM模塊選擇方案TC35是一款西門子公司所研發(fā)的GSM模塊，TC35繼承了西門子一貫的優(yōu)秀品質(zhì)，它易于集成，使用它可以在比較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較低的成本研發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線電話等方面我們可以看到它被廣泛的使用，因此其性能和質(zhì)量肯定是有保障的。由于這款GSM模塊符合本設(shè)計(jì)的需求且性價(jià)比較高，所以我們采用它來與外設(shè)備進(jìn)行通訊，接收短信。 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

16、3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)STC89C52單片機(jī)具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器器、中央處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口、UART接口和中斷系統(tǒng)、SPI接口、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、PWM（或捕捉/比較單元）以及硬件看門狗、電源監(jiān)控、片內(nèi)RC振蕩器等模塊。STC89C52單片機(jī)基本包含了采集數(shù)據(jù)和控制所需的所有模塊，可以說是一個(gè)片上系統(tǒng)。 圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、晶振電路、單片機(jī)跟排阻組成。S2為按鍵，按下手動(dòng)復(fù)位，復(fù)位即讓程序從新運(yùn)行，相當(dāng)于從新啟動(dòng)。Y1為晶振，提供震蕩信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)才能完成運(yùn)行程序，類似于人體的心

17、臟。排阻為液晶屏的上拉電阻，沒接的話呈高阻態(tài)，無法得到高電平，會(huì)導(dǎo)致液晶屏顯示異常。3.2 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)圖3-2 溫度檢測(cè)電路圖單片機(jī)通過單總線協(xié)議，讀取DS18B20發(fā)過來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算，最終得出溫度值。R18為上拉電阻，此處的作用是增強(qiáng)抗干擾能力。3.3 人體紅外傳感器電路設(shè)計(jì)HC-SR501是采用LHI778紅外感應(yīng)探頭，它的特點(diǎn)是穩(wěn)定性強(qiáng)，低電壓工作模式和靈敏度高。全自動(dòng)感應(yīng):1、當(dāng)人體進(jìn)入其探頭的感應(yīng)范圍則輸出高電平，離開感應(yīng)范圍時(shí)則延時(shí)輸出低電平。2、兩種觸發(fā)方式：不可以重復(fù)觸發(fā)：即檢測(cè)到人體時(shí)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間結(jié)束自動(dòng)把高電平轉(zhuǎn)換成低電平可以重復(fù)觸發(fā)方式：即檢測(cè)到人體時(shí)

18、輸出高電平，并且持續(xù)輸出高電平，直到人體離開探頭感應(yīng)范圍才輸出低電平。3、感應(yīng)探頭在每次輸出高電平時(shí)可以設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間，在這段封鎖時(shí)間內(nèi)感應(yīng)器將不再感應(yīng)。 圖3-3 人體紅外檢測(cè)電路圖圖3-3中J1為人體紅外模塊插口，檢測(cè)到人的時(shí)候第二引腳輸出高電平，經(jīng)過R12的時(shí)候限流然后開通三極管Q1，這個(gè)時(shí)候三極管的集電極接地，即TRIP為低電平，LED燈D3點(diǎn)亮，單片機(jī)就是利用TRIP是低電平來判斷檢測(cè)到人體的。C1為濾波，使電源+5V更干凈，R10是一個(gè)上拉電阻，在沒有人的時(shí)候，三極管截止，TRIP通過R10這個(gè)上拉電阻變成高電平。3.4 氣體傳感器電路設(shè)計(jì)MQ-2型氣體傳感器件對(duì)不同種類，不同濃

19、度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣體傳感器件時(shí)，對(duì)靈敏度的調(diào)整至關(guān)重要，一般用1000ppm液化氣校正傳感器。其原理圖如圖3-4所示：圖3-4 MQ-2氣體檢測(cè)電路圖3-4中LM393是運(yùn)算放大器，這里是作為電壓比較器，電壓比較器的主要原理是當(dāng)輸入電壓V+V-時(shí)，輸出高電平，當(dāng)輸入電壓V+V+，比較器輸出低電平，指示燈D1因此開通點(diǎn)亮，單片機(jī)就是通過判斷該管腳為低電平時(shí)表示檢測(cè)到可燃?xì)怏w，啟動(dòng)報(bào)警。3.5蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖3-5 蜂鳴器報(bào)警電路圖單片機(jī)控制BEEP高低電平來讓蜂鳴器和LED是否工作，Q7是一個(gè)三極管，NPN型，當(dāng)BEEP是高電平的時(shí)候，三極管開通，讓LED和蜂鳴器接

20、地得電，當(dāng)BEEP是低電平的時(shí)候，三極管截止，LED燈和蜂鳴器不得電。R34是一個(gè)上拉電阻，加大IO口在高電平時(shí)的電流，使得蜂鳴器可以正常工作，R35和R36起到限流的作用，目的是保護(hù)LED器件和三極管。3.6繼電器控制電路圖3-6 繼電器控制電路圖高電平時(shí)，三極管開通，繼電器線圈得電，常閉觸點(diǎn)斷開，因?yàn)長(zhǎng)ED是接在常閉觸點(diǎn)，此時(shí)LED燈不得電，低電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈不得電，常閉觸點(diǎn)接通，LED得電工作。R19是一個(gè)上拉電阻，加大IO口在高電平時(shí)的電流，使得繼電器可以正常工作，R20和R3起到限流作用，目的是保護(hù)三極管和LED器件，D9是續(xù)流二極管，關(guān)斷繼電器的時(shí)候，消耗留在線圈的能

21、量，起保護(hù)作用。3.7 GSM模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是TC35無線通訊GSM模塊，本模塊自帶RS232通訊接口，方便與STC89C52單片機(jī)連機(jī)通訊。TC35可以實(shí)現(xiàn)安全、快速、可靠的語音傳輸，短信消息服務(wù)和傳真。本設(shè)計(jì)中只運(yùn)用到其短信消息服務(wù)功能。TC35的工作電壓范圍在3.3-5.5V，模塊供電電源若低于3.3v時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。由于短信息的費(fèi)用低，可以取代傳統(tǒng)的無線遙控。所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制GSM模塊發(fā)送GSM短信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離報(bào)警的功能。設(shè)計(jì)采用的GSM模塊有40個(gè)引腳，通過零阻力插座引出，可以把這40個(gè)引腳分為五類，分別是：SIM卡、數(shù)據(jù)輸入/輸出、音頻接口、電源和控制。圖3-7 GSM

22、與單片機(jī)接線原理圖 GSM與STC89C52單片機(jī)通訊時(shí)，將單片機(jī)的TXD接到GSM模塊的TXD，將單片機(jī)的RXD接到GSM模塊的RXD，同時(shí)從GSM模塊直接引出5V的電源給單片機(jī)和其他負(fù)載使用，GSM與單片機(jī)共地。 單片機(jī)接收到各模塊的報(bào)警信號(hào)將報(bào)警信號(hào)傳輸給GSM模塊，GSM模塊接收到信號(hào)然后發(fā)送短信給用戶。相反，用戶發(fā)送短信至GSM，GSM接收到將信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)控制繼電器開關(guān)。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)主程序部分 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)與圖形相結(jié)合的表示方式,功能清晰、使用方便。主程序是以單片機(jī)為主體，系統(tǒng)的軟件功能都是通過這里實(shí)現(xiàn)的，調(diào)用了中斷服務(wù)程序和子程序。通過初

23、始化判斷是否報(bào)警，如果有報(bào)警則發(fā)送報(bào)警短信。流程圖如圖4-1所示。 開始單片機(jī)串口初始化檢測(cè)溫度模塊初始化超過預(yù)設(shè)值？串口中斷？人體檢測(cè) N N接收到“RING”檢測(cè)到人體？ Y發(fā)送短信告知 N收到開關(guān)命令 N N Y煙霧檢測(cè)發(fā)送短信告知發(fā)送掛機(jī)命令“ATH”檢測(cè)到煙霧？ Y開關(guān)繼電器延時(shí)開關(guān)LED燈發(fā)送當(dāng)前溫度發(fā)送短信告知發(fā)送告知短信結(jié)束圖4-1 程序總體流程圖 在主程序中打開串行口中斷、設(shè)置波特率和串行口工作方式。初始化串口通信及連接串口各模塊。單片機(jī)檢測(cè)串口中斷是否運(yùn)行，檢測(cè)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部接收到掛機(jī)命令，維持硬件整體運(yùn)行，并向用戶手機(jī)實(shí)時(shí)傳遞溫度信息。串口檢測(cè)不到和接收不到掛機(jī)命令時(shí)

24、候，單片機(jī)串口傳遞命令開關(guān)繼電器及開關(guān)LED燈命令，并發(fā)送短信告知用戶。 在發(fā)生火警時(shí)，溫度檢測(cè)器檢測(cè)環(huán)境溫度，環(huán)境溫度超過預(yù)設(shè)溫度，立即向用戶發(fā)生短信報(bào)警。若沒超過預(yù)設(shè)溫度則觸發(fā)紅外線感應(yīng)器，紅外感應(yīng)器檢測(cè)是否有人體存在，當(dāng)檢測(cè)到有人時(shí)立即向用戶發(fā)送短信警報(bào)。檢測(cè)沒有人體存在即啟動(dòng)煙霧感應(yīng)器，煙霧感應(yīng)器檢測(cè)到煙霧存在，即馬上向用戶發(fā)送短信警報(bào)。軟件整體運(yùn)行結(jié)束。4.2顯示程序設(shè)計(jì)開始 本設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了溫度、人體、煙霧的檢測(cè)報(bào)警還實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度，LCD液晶顯示屏參數(shù)初始化，讀取傳感器的實(shí)時(shí)溫度，通過LCD顯示屏顯示實(shí)時(shí)溫度。 LCD參數(shù)初始化 讀取實(shí)時(shí)溫度 LCD顯示實(shí)時(shí)溫度及參數(shù) 返

25、回圖4-2 LCD顯示流程4.3報(bào)警電路流程圖 模塊初始化，判斷BEEP是否為高電平，如果是高電平的話則短信報(bào)警電路，如果不是高電平的話則返回從新判斷。流程圖如下圖4-3所示：開始初始化 BEEP是否為高電平 否電路啟動(dòng)短信報(bào)警模塊 是 報(bào)警結(jié)束圖4-3 報(bào)警電路流程圖第5章 系統(tǒng)測(cè)試及分析5.1 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)計(jì)完成后要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，排查系統(tǒng)軟件和硬件的故障，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行，主要檢測(cè)調(diào)試兩個(gè)方面，系統(tǒng)的軟件部分和各個(gè)模塊看是否能夠正常的運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。硬件主要對(duì)氣體傳感器模塊、人體紅外傳感器模塊、溫度傳感器模塊以及LCD顯示屏是否能夠正常工作。軟件主要檢測(cè)，GSM模塊是

26、否能夠穩(wěn)定的發(fā)送報(bào)警短信以及接收用戶傳來的短信。首先對(duì)調(diào)整MQ-2氣體傳感器的可用性，利用打火機(jī)對(duì)MQ-2氣體傳感器放氣，檢測(cè)MQ-2氣體傳感器是否能識(shí)別出，同時(shí)報(bào)警燈會(huì)亮，蜂鳴器會(huì)響以及GSM是否會(huì)向指定的手機(jī)號(hào)發(fā)送一條“Combustible gas or smoke ，please note！”的短信，告知險(xiǎn)情。其次，檢測(cè)人體紅外感應(yīng)器是否正常，打開紅外感應(yīng)獨(dú)立開關(guān)，當(dāng)人體經(jīng)過紅外感應(yīng)器前，報(bào)警指示燈會(huì)亮，以及蜂鳴器會(huì)響，同時(shí)GSM模塊會(huì)向指定的手機(jī)號(hào)發(fā)送一條“Someone in the house ，please note！”的險(xiǎn)情告知短信。最后，檢測(cè)溫度傳感器的穩(wěn)定性。通過按鍵來設(shè)

27、置溫度的指定值，通過液晶顯示屏可以看到自己設(shè)定的指定值以及當(dāng)前環(huán)境的溫度。當(dāng)環(huán)境的溫度達(dá)到指定值時(shí)會(huì)報(bào)警，本設(shè)計(jì)將溫度指定值設(shè)置為50，利用電吹風(fēng)對(duì)溫度傳感器進(jìn)行加熱，可以同時(shí)看到液晶顯示屏當(dāng)前環(huán)境溫度不斷上升，當(dāng)加熱到50時(shí)，這時(shí)候系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，報(bào)警指示燈亮以及蜂鳴器會(huì)響，同時(shí)GSM模塊會(huì)向系統(tǒng)指定的手機(jī)號(hào)發(fā)送一條“+溫度C，Temperature exceed limit ，please note！”的險(xiǎn)情信息，告知險(xiǎn)情。同時(shí)，用系統(tǒng)指定的手機(jī)號(hào)發(fā)送一條“#OPEN#”的短信至GSM，用來打開繼電器開關(guān)，同時(shí)彩色LED燈也會(huì)亮。在發(fā)送一條“#CLOSE#”的短信至GSM，用來斷開繼電器，同時(shí)

28、彩色LED燈滅。在調(diào)試過程中遇到的最大問題就是GSM模塊信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致收不到報(bào)警信息，其原因是GSM模塊卡槽只支持SIM大卡，對(duì)目前市場(chǎng)上蘋果手機(jī)的小卡會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定的問題。同時(shí)在調(diào)試過程中也遇到報(bào)警指示燈在系統(tǒng)報(bào)警時(shí)不會(huì)亮，原因是在焊接過程中電烙鐵過熱導(dǎo)致報(bào)警指示燈燒壞了，從新?lián)Q了一個(gè)新的指示燈即報(bào)警正常。至此，驗(yàn)證完所有模塊的可用性，系統(tǒng)調(diào)試完成。5.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及分析調(diào)試完成后，當(dāng)紅外模塊檢測(cè)到人體時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警并通過GSM模塊向用戶發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。通過測(cè)量不同角度，我們可以測(cè)得人體紅外的感應(yīng)有效角度范圍，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程短信報(bào)警，與人體紅外模塊垂直（90）的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表5-2：

29、范圍/m 序號(hào) 2.5 3.4 3.8 4.3 4.9 5.4 5.7 6.3 6.5 7. 0 1 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 2 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 3 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 4 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 5 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 6 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 7 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 表5-2人體紅外感應(yīng)有效范圍人體

30、與人體紅外模塊偏差45測(cè)量數(shù)據(jù)記錄與表5-2-1：范圍/m 序號(hào) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 3.8 4 4.2 4.5 1 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 2 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 3 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 4 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 5 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 6 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 7 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警

31、無報(bào)警 表5-2-1人體紅外感應(yīng)有效范圍 分析：通過數(shù)據(jù)可知當(dāng)人體位于感應(yīng)器的正前方其感應(yīng)距離大于人體位于感應(yīng)器的45角。當(dāng)人體位于感應(yīng)器正前方通過數(shù)據(jù)可知其感應(yīng)距離在0-6.3米處于穩(wěn)定狀態(tài)，超過6.3米逐漸不穩(wěn)定，到距離感應(yīng)器7米時(shí)通過表5-2多組數(shù)據(jù)可知已經(jīng)超出感應(yīng)距離，因此當(dāng)人體垂直于感應(yīng)器的有效距離為0-6.3米。在6.3米內(nèi)誤報(bào)率零，在7米的時(shí)候誤報(bào)率為百分十五當(dāng)人體位于感應(yīng)器的45角是，通過測(cè)得的數(shù)據(jù)可知，在距離感應(yīng)器3.5米內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)，超過3.5米開始逐漸感應(yīng)不到人體，在4.5米處通過表5-2-1可知已經(jīng)超過其感應(yīng)范圍。因此，在偏離感應(yīng)器45時(shí)感應(yīng)器的有效范圍為0-3.5米

32、。在3.5米內(nèi)誤報(bào)率為零，在4.5米內(nèi)誤報(bào)率為百分二十一當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度傳感器可以檢測(cè)到當(dāng)前環(huán)境溫度，在調(diào)試好溫度傳感器的預(yù)設(shè)值后，當(dāng)前環(huán)境溫度超過預(yù)設(shè)值后即可啟動(dòng)報(bào)警。通過測(cè)量不同溫度來檢測(cè)溫度傳感器的有效值范圍，看超過哪個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí)不會(huì)報(bào)警。我們可以測(cè)得溫度傳感器的感應(yīng)有效范圍，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表5-2-2溫度/ 序號(hào) 80 90 100 110 115 120 122 124 126 128 1 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 2 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 3 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警

33、 無報(bào)警 4 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 5 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 6 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 7 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 表5-2-2人體紅外感應(yīng)有效范圍 分析：通過數(shù)據(jù)可知當(dāng)溫度在120以下時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。超過120系統(tǒng)開始逐漸出現(xiàn)不穩(wěn)定，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。因此，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析可知溫度傳感器的有效范圍為120以下。所以將DS18B20作為本設(shè)計(jì)的溫度傳感器具有一定的可靠性。第6章 結(jié)論本設(shè)計(jì)從整體到

34、部分詳細(xì)的介紹了GSM智能家居防盜報(bào)警的系統(tǒng)，通過相關(guān)書籍和資料的查閱提出了幾種可行性的方案，通過對(duì)比最終選擇了GSM模塊和STC89C52單片機(jī)來完成本設(shè)計(jì)，在調(diào)試的時(shí)候證明了該方案的可行性，使得該系統(tǒng)具有一定的可靠性和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)完成了人體、煙霧、溫度的檢測(cè)，并通過檢測(cè)判斷是否報(bào)警，以及將報(bào)警信息發(fā)送給用戶，使得用戶能夠遠(yuǎn)程了解險(xiǎn)情，同時(shí)也能穩(wěn)定的通過LCD液晶屏顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度。通過測(cè)試數(shù)據(jù)可知DS18B20的有效范圍應(yīng)溫度不高于120，人體紅外感應(yīng)的距離有效范圍在垂直于感應(yīng)器時(shí)應(yīng)不超過6.3米，在傾斜于感應(yīng)器45度時(shí)，感應(yīng)器的有效范圍應(yīng)不超過3.5米?；緦?shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。當(dāng)然本設(shè)

35、計(jì)也有一些不足的地方需要改進(jìn)，比如有信號(hào)干擾的時(shí)候，GSM模塊可能會(huì)收到干擾導(dǎo)致短信發(fā)送不出去。今后還需要做以下的改進(jìn)人體紅外檢測(cè)會(huì)隨著距離的增加而減弱，所以可以在門窗安裝電磁閥控制器，這樣當(dāng)有人強(qiáng)行闖入時(shí)也可以通過單片機(jī)控制GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信給用戶。氣體傳感器的技術(shù)不斷發(fā)展，可以通過設(shè)置氣體預(yù)設(shè)濃度值和檢測(cè)速度以及精準(zhǔn)性這方便發(fā)展這樣才能及時(shí)的做出相應(yīng)的處理。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，集成化、微型化、高精度、高密度已經(jīng)成為設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，這就力求我們要使用更為精準(zhǔn)的設(shè)備。本設(shè)計(jì)中采用的芯片只是當(dāng)代科技的一般產(chǎn)物，在力求高密度，高精準(zhǔn)的未來我們要通過不斷學(xué)習(xí)，豐富和更新現(xiàn)在的產(chǎn)品，提出更高的

36、要求。致謝語 在完成本設(shè)計(jì)的時(shí)候，感謝指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)以及同學(xué)們的不斷講解，讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更深的理解。同時(shí)，也在設(shè)計(jì)過程中學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)。 在這里，我要感謝我的指導(dǎo)老師，通過他耐心的講解使得我能夠順利的完成本設(shè)計(jì)，也要感謝他耐心的指導(dǎo)，對(duì)我的論文一次又一次的做出了批注，讓我知道自己的不足之處并做出了修改。從尊敬的導(dǎo)師身上我不止學(xué)到了更多的專業(yè)知識(shí)和對(duì)以往學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了鞏固，還從他身上學(xué)習(xí)到了一些為人處事的道理。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過和同學(xué)們不斷的探討研究，互相幫助以及互相提出一些不同的建議，使得我們同學(xué)的關(guān)系也更加融洽。參考文獻(xiàn)1 馮娟，曾立華基于GSM 的住宅智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

37、J微計(jì)算機(jī)信息，2008242 韓斌杰GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化M機(jī)械工業(yè)出版社，20013 盧憲友智能遠(yuǎn)程家電控制及安防系統(tǒng)的研究D曲阜師范大學(xué)，20104 高放，杜云，馮建武等基于GSM 網(wǎng)絡(luò)短消息的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)J河北工業(yè)科技,20095 張洪潤(rùn)傳感器技術(shù)大全（上冊(cè)）M北京航空航天大學(xué)出版社，20086 趙沖基于GSM的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)D西安科技大學(xué)，20077 林雪梅.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用J.甘肅科技縱橫,2005.18 瞿貴榮.熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)原理及特性J.家庭電子,2005.8 9 謝崇明GSM 汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)J裝備制造技術(shù)，2008.110 李曉思.基于無線GS

38、M網(wǎng)絡(luò)的智能型住宅自動(dòng)控制系統(tǒng)J.傳感器世界,2010.711 孟振中.基于ISD4004芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.成功(教育),2008.112 童名文.一種新型報(bào)警器的研制J.高校電子學(xué)報(bào),2003.513 張?jiān)?防火探測(cè)器及氣體傳感器J.家用電器.消費(fèi),2000.514 陳靜,尚鮮連, 張?zhí)K. 基于GSM的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J,2010.915 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程M,電子工業(yè)出版社,2010.3附錄一：原理圖 附錄二： 電路PCB圖 附錄三： 實(shí)物圖 附錄四： 程序 #include#define uint unsigned int#define uchar uns

39、igned charbit Alarm_flag;bit Smoke_Alarm;bit Steal_Alarm;bit NEW_SMS;bit DELETE;bit ATH;uchar xdata UART0_Data111;uchar UART0_Len=0;uchar UART0_flg=0;uchar code Command_AT=ATrn;uchar code Command_AT_CMGF=AT+CMGF=1rn;uchar code Command_AT_CMGS=AT+CMGS=13430072148rn;uchar code Command_AT_IPR=AT+IPR=96

40、00rn;uchar code Command_AT_CMGR=AT+CMGR=1rn; uchar code Command_AT_CMGD=AT+CMGD=1rn; uchar code Command_AT_CNMI=AT+CNMI=1,1,2rn;uchar code Command_AT_CLIP=AT+CLIP=1rn;uchar code Command_AT_CRC=AT+CRC=0rn;uchar code Command_ATH=ATHrn;uchar code Command_ATE=ATE1rn;uchar code Command_AT_End=0 x1A;uchar

41、 code Command_NUM=0123456789+-;uchar Command_AT_Tem42= C,Temperature exceed limit,please note!; uchar code Command_Someone33=Someone in the house,please note!; uchar code Command_Smoke37=Combustible gas or smoke,please note!; uchar code Command_Opened13=It is opened!;uchar code Command_Closed13=It i

42、s closed!;uchar code OPEN=#OPEN#; uchar code CLOSE=#CLOSE#; sbit rs=P10;sbit rw=P11; sbit e=P12;uchar code table1=NOW Temper: C;uchar code table2=SET Temper: C;uchar code table3= ; uchar code table4= GSM Module! ;uchar code table5=TC35 Initialize!;sbit UP =P16; sbit DOWN =P17; sbit BEEP =P14;sbit SM

43、OKE=P36;sbit STEAL=P35; sbit DQ=P37;sbit JDQ=P13;int temperature;int Set_temp=50;void Send_Message(void);void Send_Command(uchar Value,uchar Len);void Send_Message1(void);void Send_Message2(void);void Send_Message3(void);void Send_Message4(void);/*LCD1602*/ void delay_lcd(uint z) uint x,y;for(x=z;x0

44、;x-)for(y=20;y0;y-);void delay1(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_com(uchar com) rw=0;delay_lcd(5);rs=0;delay_lcd(5);e=1;delay_lcd(5);P0=com;delay_lcd(5);e=0;delay_lcd(5);void write_date(uchar date)rw=0;delay_lcd(5);rs=1;delay_lcd(5);e=1;delay_lcd(5);P0=date;delay_lcd(5);e=0

45、;delay_lcd(5);void init() uchar num;e=0; write_com(0 x38); write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x01);write_com(0 x80);for(num=0;num16;num+) write_date(table4num);delay_lcd(1);write_com(0 x80+0 x40);for(num=0;num16;num+)write_date(table5num);delay_lcd(1); void LCD_Display_String(unsigned cha

46、r line,unsigned char *string) unsigned char i;unsigned char address=0;if(line=1)address=0 x80; else if(line=2)address=0 x80+0 x40; for(i=0;i0)&(temperature0;x-)for(y=1;y0;y-); void write_byte(uint dat)uchar i;for(i=0;i=1; delay(4); uchar read_byte(void)uchar i;uint value;for(i=0;i=1;DQ=1;if(DQ)value

47、|=0 x80; delay(4);return value;void ds18b20_init() uint n;DQ=1;delay(8); DQ=0;delay(80); DQ=1;delay(8); n=DQ; delay(4);int readtemperature() int a,b;ds18b20_init();write_byte(0 xcc); write_byte(0 x44); delay(300); ds18b20_init(); write_byte(0 xcc);write_byte(0 xbe); a=read_byte(); b=read_byte(); b=0)b=b*0.0625;write_com(0 x80+12);write_date(0 x20);if(b0)&(B0)&(B100)Command_AT_Tem0=Command_NUM11;return b;void KEY(void)if(UP=0)delay1(2);if(UP=0)while(!UP);Set_temp+;if(Set_temp=100)Set_temp=0; if(DOWN=0)delay1(2);if(DOWN=0)whil