51單片機語音電梯控制系統(tǒng).doc

基于GSM網絡的遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)The design and implementation of Remote house intelligent monitoring and control system based on GSM network摘 要隨著GSN網絡的迅速普及移動通信技術的飛速發(fā)展，新技術和新業(yè)務的開發(fā)和應用已提到十分重要的位置。將GSM技術運用于實現(xiàn)家庭智能報警具有實際應用價值。該系統(tǒng)以單片機AT89S52為核心作為控制模塊，由GSM無線通信模塊、傳感器數(shù)據信息采集模塊、液晶顯示模塊和報警模塊組成。通過傳感器模塊中光電傳感器和溫度傳感器采集相關信號，經A/D轉換模塊轉換成單片機可處理的數(shù)字信號，經過語音報警模塊發(fā)出相關報警信號，將該信號通過GSM短信模塊，借助GSM移動網絡，以中文短消息，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上。該系統(tǒng)具有安全保密性高，又不需要組建專用網絡和維護網絡，網絡覆蓋面廣，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比有著其獨特的優(yōu)勢。關鍵詞：智能監(jiān)控; AT89S52單片機；GSM網絡；傳感器；報警系統(tǒng)；ABSTRACTWith the rapid popularization of GSM networks and the fast development of mobile communication technology, new technologies and services have been stepped up to an all-important position . GSM technology will be applied to achieve practical application of intelligent alarm home value.The system is MCU AT89S52 the core as a control module, which is consist of the GSM wireless communication module, sensor data acquisition module, LCD module and alarm module. Photoelectric sensor module through the sensor and temperature sensor acquisition-related signals，through the A / D converter module into digital signals which a single chip can handle, after issuing the relevant alarm voice alarm module signals，the signal is through the GSM SMS module，with GSM mobile network, through Chinese short message, directly to the alarm location is reflected to your mobile phone screen.The theory is very simple and has high security, and there is no need to set up special networks and to maintain them, moreover the area of GSM networks covering is very wide, so this method has many particular advantages over conventional monitoring system. Key Words：Intelligent monitoring; AT89S52 single chip microcomputer; GSM networks ；Sensor； Ala1 引言隨著生活水平的提高，提別是物質生活水平的不斷提高，人們對自己的個人安全和家庭財產安全越來越重視，安全已成為一種市場需求；同時經濟的飛速發(fā)展伴隨著城市流動人口的急劇增加，給家庭防控增加了新的難題和提出了新的課題，傳統(tǒng)的人防物防的形式已難以適應社會形式發(fā)展的需求。科學技術的進步和普遍應用，進一步同動了智能化家庭的建設步伐，家庭安全技術防范系統(tǒng)已經從本地向遠程監(jiān)控發(fā)展，從社會的周邊防范向家庭內部防控逐漸靠攏，家庭防盜報警系統(tǒng)在人們對美好生活的追求中迅速崛起。一個完善的職能家庭，具有便捷、安全、舒適、高檔的生活環(huán)境，確保每一個家庭住戶的聲明財產安全，是建設本系統(tǒng)的最大意義和根本目的。GSM模塊將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。因此，GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據傳輸?shù)然贕SM網絡進行通信的所有基本功能。簡單來講，GSM模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機。目前，GSM模塊依然在廣泛的工業(yè)應用領域使用，在更行各業(yè)都能看到GSM模塊應用的產品。例如，在車載監(jiān)控領域，使用GSM模塊將車輛行駛的GPS數(shù)據傳輸?shù)杰囕v管理中心；在電力、水務系統(tǒng)，通過GSM模塊實現(xiàn)了遠程智能抄表，可以實時監(jiān)控用戶的用電和用水量；在測繪行業(yè)，為很多偏僻的測繪點安裝了GSM模塊實現(xiàn)了實時的監(jiān)控，不必再人工收集數(shù)據；在家庭，可以安裝無線報警系統(tǒng)，一旦發(fā)生火情或盜竊行為，可以立即通知戶主和報警；在國外，很多老人小孩帶了個人跟蹤器，防止老人和小孩走失或意外發(fā)生，里面也是集成了GSM模塊?？梢哉f，隨著GSM的網絡建設的完善，GSM模塊的應用范圍也越來越廣?？梢?，GSM（Global System for Mobile communication）系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網，是我國公眾移動通信網的主要方式。主要提供話音、短信息、數(shù)據等多種業(yè)務?；贕SM短信息功能可以做成各種檢測、監(jiān)控數(shù)據信號和控制命令的數(shù)據通信系統(tǒng)，能廣泛用于遠程監(jiān)控、定位導航、個人通信終端等。由于公眾GSM網絡在全球范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再建專用通信網絡，所以具有時事傳輸數(shù)據功能的短信息應用將得到迅速普及。目前傳統(tǒng)的機械式（防盜網、防盜窗）安防系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，例如：為其它沒有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災時不易逃生等。隨著電子技術的飛速發(fā)展，報警系統(tǒng)已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。而各種防盜報警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機與主機、分機與用戶之間進行通訊。目前市場上常見的防盜報警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號、以太網、集群系統(tǒng)等等。但它們有各自的缺點：1 固定電話撥號容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關鍵時刻失靈。2 以太網同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。3 集群系統(tǒng)功耗很大，網絡架設和維護費用很高，而且需要 購買固定的頻點。 針對以上通信方式的優(yōu)、缺點，我設計了基于GSM網絡的家庭防盜報警系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓家庭防盜更及時、使用更方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上。它采用主動式紅外傳感器進行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網防盜窗為無形，給火災時的逃生提供方便。并配備煙霧傳感器和燃氣泄漏傳感器，實現(xiàn)防火、防燃氣泄漏的作用。本設計介紹了用AT89S52單片機實現(xiàn)的基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)。利用AT89S52單片機的功能特點、GSM短信模塊工作原理以及傳感器工作原理，通過手機終端接收報警短信，并且可以發(fā)送命令短信異地遙控系統(tǒng)實現(xiàn)各種操作。利用各種傳感器對可能出現(xiàn)的煤氣泄露、火災、家中門窗被打開并有人闖入等意外情況進行，并通過短信發(fā)送特定報警信息于預先設定好的手機號碼，通知事主做出相應措施。通過GSM 網絡，即使遠在千里之外也能對家中發(fā)生的各種突發(fā)意外情況了如指掌，使生活更安全更智能。 2 方案選擇及論證2.1 方案1基于8031單片機的防盜報警監(jiān)控系統(tǒng)設計系統(tǒng)可由單片機最小系統(tǒng)、報警信號輸入和檢測、驅動電路和聲報警、移位寄存器和數(shù)碼管等組成。 P18031最小系統(tǒng)RXDTXDP3.5P3.5報警信號輸入 移位寄存器驅動電路聲報警 圖2-1 系統(tǒng)原理框圖8031最小系統(tǒng)由8031、74LS373、EPROM2764組成。報警信號的輸入使用P1口的P1.0-P1.7接8位開關，分別表示8個不同的報警位置。輸出驅動和聲報警電路由P3口的P3.5經同相放大器75451和蜂鳴器組成。數(shù)碼管顯示電路使用8031的串行口經一個串入并出的移位寄存器擴展為并行輸出口，控制一個七段數(shù)碼管。其功能是輸入P1口的開關狀態(tài)，檢測是否有開關合上，若沒有則繼續(xù)檢測；若有則檢測是哪個開關合上了，然后去控制報警、顯示，使數(shù)碼管顯示相應的號碼，同時報警。用8031單片機控制一個檢測報警系統(tǒng)，與以往用數(shù)字邏輯電路組成的控制系統(tǒng)相比，用單片機組成的檢測報警系統(tǒng)，應具有更大的靈活性，功能也更強，但是現(xiàn)如今的防盜監(jiān)控系統(tǒng)需要與時俱進，這種傳統(tǒng)的家庭報警系統(tǒng)，采集信號的傳感器需要布線，由于集成在一個板子上，不僅有干擾，還限制了報警信號采集覆蓋面，同時遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能差，當家中沒人時報警無法及時通知事主。2.2 方案2基于GSM網絡的遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設計本設計以AT89S52單片機為核心，總共分為核心控制單元AT89S52、GSM無線通信、傳感器數(shù)據信息采集、液晶顯示、報警系統(tǒng)五大部分。系統(tǒng)利用光電傳感器、溫度傳感器采集可能出現(xiàn)的有人闖入、火災等情況，再將報警信息發(fā)送給單片機進行處理，然后，單片機對蜂鳴器做出控制，發(fā)出警報聲音，同時，LCD液晶顯示具體報警信息，由此可以知道具體報警位置及其類型。微處理器通過GSM模塊以短信形式將特定報警信息發(fā)送于預先設定好的手機號碼，通知事主家中安全信息，以便事主及時做出相應措施。GSM（Global System for Mobile communication）系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網，是我國公眾移動通信網的主要方式。主要提供話音、短信息、數(shù)據等多種業(yè)務?；贕SM短信息功能可以做成各種檢測、監(jiān)控數(shù)據信號和控制命令的數(shù)據通信系統(tǒng)，能廣泛用于遠程監(jiān)控、定位導航、個人通信終端等。由于公眾GSM網絡在全球范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再建專用通信網絡，所以具有時事傳輸數(shù)據功能的短信息應用將得到迅速普及。隨著全球移動通信系統(tǒng)(GSM)及移動通信網絡的迅速普及，GSM的短信息系統(tǒng)以其快捷方便而且廉價的特點擁有廣泛的用戶。本設計是基于GSM 網絡的遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過手機終端接收報警短信，并且可以發(fā)送命令短信異地遙控系統(tǒng)實現(xiàn)各種操作。系統(tǒng)利用各種傳感器對可能出現(xiàn)的煤氣泄露、火災、家中門窗被打開并有人闖入等意外情況進行采集，先傳輸?shù)絾纹瑱C上，再通過液晶顯示屏顯示具體報警信息，同時報警系統(tǒng)發(fā)出警報聲，并通過GSM網絡用短消息發(fā)送特定報警信息于預先設定好的手機號碼，通知事主做出相應措施。通過GSM 網絡，即使遠在千里之外也能對家中發(fā)生的各種突發(fā)意外情況了如指掌。由于該方案具有功耗低、精確度高、軟件編程較簡單，智能化強，可遠程監(jiān)控等。因此在本次設計中采用方案2。在設計中，采用了AT89S52單片機作為8031的升級替代產品，AT89S51解決了AT89C51的致命缺陷：支持ISP（在線更新程序）功能，但其芯片在整個電路中的工作控制原理不變。同時加入了GSM模塊，可輕松實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。3 系統(tǒng)硬件電路的設計根據系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定系統(tǒng)由5大模塊組成：1)核心控制單元AT89S52模塊；2) GSM無線通信模塊；3)傳感器數(shù)據信息采集模塊；4)液晶顯示模塊； 5)報警模塊。系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示。傳感器AT89S52(核心控制)報警系統(tǒng)TC35i(GSM模塊)手機終端GSM采集信號傳輸信息液晶顯示圖3-1 系統(tǒng)原理框圖3.1 核心控制單元AT89S52模塊閃電存儲型器件AT89S52作為設計的核心部分之一，由AT89S52擔任的主控制器構成了系統(tǒng)的主控模塊，它不僅用于設計的硬件實現(xiàn)，對于設計程序的軟件輸入和實現(xiàn)也起到控制作用，將控制整個報警系統(tǒng)能否正常工作。3.1.1 AT89S52單片機概述 AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內置8KB可在線編程閃存。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術生產，其指令與工業(yè)標準的80C51指令集兼容。片內程序存儲器允許重復在線編程，允許程序存儲器在系統(tǒng)內通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上，AT89S52便成為一個高效的微型計算機。它的應用范圍廣，可用于解決復雜的控制問題，且成本較低。其結構框圖如圖3-1-1所示。圖3-1-1 AT89S52結構框圖3.1.2 AT89S52單片機特性AT89S52的主要特性如下：兼容MCS51產品8K字節(jié)可擦寫1000次的在線可編程ISP 閃存4.0V到5.5V的工作電源范圍全靜態(tài)工作：0Hz 24MHz3級程序存儲器加密256字節(jié)內部RAM32條可編程I/O線3個16位定時器/計數(shù)器8個中斷源UART串行通道低功耗空閑方式和掉電方式通過中斷終止掉電方式看門狗定時器雙數(shù)據指針靈活的在線編程（字節(jié)和頁模式）3.1.3 AT89S52引腳功能與封裝圖3-1-3 AT89S52封裝引腳圖按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復位等。多功能I/O口AT89S52共有四個8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，對應的引腳分別是P0.0 P0.7，P1.0 P1.7，P2.0 P2.7，P3.0 P3.7，共32根I/O線。每根線可以單獨用作輸入或輸出。P0端口，該口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。在作為輸出口時，每根引腳可以帶動8個TTL輸入負載。當把“1”寫入P0時，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當對外部程序或數(shù)據存儲器進行存取時，P0可用作多路復用的低字節(jié)地址/數(shù)據總線，在該模式，P0口擁有內部上拉電阻。在對Flash存儲器進行編程時，P0用于接收代碼字節(jié)；在校驗時，則輸出代碼字節(jié)；此時需要外加上拉電阻。P1端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對Flash編程和程序校驗時，P1口接收低8位地址。另外，P1.0與P1.1可以配置成定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入端（P1.0/T2）與定時/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入端（P1.0/T2EX），如表1-1所示。表3-1-3-1 P1口管腳復用功能端口引腳復用功能P1.0T2（定時器/計算器2的外部輸入端）P1.1T2 EX（定時器/計算器2的外部觸發(fā)端和雙向控制）P1.5MOSI（用于在線編程）P1.6MISO（用于在線編程）P1.7SCK（用于在線編程） P2端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位的外部數(shù)據存儲器（如執(zhí)行MOVX DPTR指令）時，P2口送出高8位地址，在訪問8位地址的外部數(shù)據存儲器（如執(zhí)行MOVX RI指令）時，P2口引腳上的內容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內容），在整個訪問期間不會改變。在對Flash編程和程序校驗期間，P2口也接收高位地址或一些控制信號。 P3端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P3口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在AT89S52中，同樣P3口還用于一些復用功能，如表1-2所列。在對Flash編程和程序校驗期間，P3口還接收一些控制信號。表3-1-3-2 P3端口引腳與復用功能表端口引腳復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據存儲器讀選通）RST 復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使其單片機復位?？撮T狗定時器（Watchdog）溢出后，該引腳會保持98個振蕩周期的高電平。在SFR AUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO位的默認狀態(tài)，是復位高電平輸出功能使能。ALE/ 地址鎖存允許信號。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對Flash存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE是振蕩器頻率的6分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數(shù)據存儲器每次存取中，會跳過一個ALE脈沖。在需要時，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置為“1”，從而屏蔽ALE的工作；而只有在MOVX或MOVC指令執(zhí)行時ALE才被激活。在單片機處于外部執(zhí)行方式時，對ALE屏蔽位置“1”并不起作用。程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當AT89S52在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期PSEN被激活2次。在對外部數(shù)據存儲器的每次存取中，PSEN的2次激活會被跳過。/Vpp 外部存取允許信號。為了確保單片機從地址為0000HFFFFH的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。但是，如果鎖定位1被編程，則EA在復位時被鎖存。當執(zhí)行內部程序時，EA應接到Vcc。在對Flash存儲器編程時，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。XTAL1 振蕩器的反相放大器輸入，內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 振蕩器的反相放大器輸出。3.2 GSM無線通信模塊TC35i目前，國內已經開始使用的GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。本設計采用的是西門子TC35系列的TC35i 。這種無線模塊功能上與TC35兼容，設計緊湊，大大縮小了用戶產品的體積。TC35i與GSM2/2兼容、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS232數(shù)據接口，該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)及設計。設計選用GSM模塊TC35i,給出其和PC機的通信電路，實現(xiàn)遠地數(shù)據的傳輸。其工作模式如圖1、圖2所示。GSM模塊中電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分：充電電池主要為整個系統(tǒng)提供3.6V工作電壓,同時產生MAX3238所需要的高電平;三端電源模塊LM7806將外部12V直流電源轉換為6V,連到ZIF連接器的11、12引腳,在充電模式下,為TC35i提供6V、500mA的充電電源。啟動電路由開漏極三極管和上電復位電路組成。模塊上電10ms后(電池電壓須大于3V),為使之正常工作,必須在15腳()加時長至少為100ms的低電平信號,且該信號下降沿時間小于1ms。啟動后,15腳的信號應保持高電平。TC35i外圍電路如下圖所示： 圖3-2-5 TC35i外圍電路3.2.1 AT指令說明常用AT指令如下：AT指令 功 能 AT+CMGC Send an SMS commend(發(fā)出一條短信息命令) AT+CMGD Delete SMS message (刪除SIM卡內存的信息) AT+CMGF Select SMS message format(選擇短消息信息格式：0-PDU；1-文本) AT+CMGL List SMS message from preferred store(列出SIM卡中的短消息格式PDU/TEXT：0“REC UNREAD”為未讀，1“REC READ”為已讀，2“STOU NSENT”為待發(fā)，3“STOSENT”為已發(fā)，4“ALL”為全部 AT+CMGR Read SMS message (讀短消息) AT+CMGS Send SMS message (發(fā)短消息) AT+CMGW Write SMS message to memory (向SIM內存中寫入待發(fā)的短消息) AT+CNMI New SMS message storage(顯示新收到的短消息) AT+CPMS Preferred SMS message storage (選擇短消息內存) AT+CSCA SMS service center address(短消息中心地址) AT+CSCB Select cell broadcast message messages (選擇蜂窩廣播信息) AT+CSMP Set SMS text mode parameters(設置短消息文本模式參數(shù)) 3.2.2 PDU編碼規(guī)則目前，發(fā)送短消息常用Text和PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據單元)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單，實現(xiàn)起來十分容易，但最大的缺點是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據消息， UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。一般的PDU編碼由ABCDEFGHIJKLM十三項組成。 A：短信息中心地址長度，2位十六進制數(shù)（1字節(jié)） B：短信息中心號碼類型，2位十六進制數(shù)。 C：短信息中心號碼，B+C的長度將由A中的數(shù)據決定。 D：文件頭字節(jié)，2位十六進制數(shù)。 E：信息類型，2位十六進制數(shù)。 F：被叫號碼長度，2位十六進制數(shù)。 G：被叫號碼類型，2位十六進制數(shù)，取值同B。 H：被叫號碼，長度由F中的數(shù)據決定。 I：協(xié)議標識，2位十六進制數(shù)。 J：數(shù)據編碼方案，2位十六進制數(shù)。 K：有效期，2位十六進制數(shù)。 L：用戶數(shù)據長度，2位十六進制數(shù)。 M：用戶數(shù)據，其長度由L中的數(shù)據決定。J中設定采用UCS2編碼，這里是中英文的Unicode字符。 3.2.3單片機與TC35i的軟件接口及控制原理單片機與TC35i的軟件接口其實就是單片機通過AT指令控制手機的控制技術，首先設置TC35i模塊的工作模式：AT+CMGF=n，n=0為PDU模式；n=1為文本模式；通常設置為PDU模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數(shù)據（用戶自定義數(shù)據）。AT+CMGR=n為讀TC35i模塊短消息數(shù)據，n為短消息號。AT+CMGL=n為列出TC35i模塊內的短消息，n=0是未讀的短消息，n=1位已讀的短消息，n=2位未發(fā)送的短消息，n=3為已發(fā)送的短消息n=4為所有短消息。AT+CMGD=n為刪除TC35i模塊的短消息，n為短消息編號。3.2.4 RS-232串行接口RS-232是在任何時候都常用的接口之一。它不僅已經被內置于每臺PC，而且已被內置于從微控制器到主機的多種類型的電腦和與它們連接的設備。RS-232的最通常得用處是連接到一個Modem，其他擁有RS-232接口的設備包括打印機，數(shù)據采集模塊，測試裝置和控制回路。你也可以將RS-232用在任何類型得計算機之間的簡單連接中。RS-232是設計來處理兩臺設備之間的通信的，距離限制為50到100f，這決定于波特率和電纜類型。因為RS-232端口被廣泛應用，它的另一個用途是與一個將這個接口轉換成另一種類型的適配器相連。例如，一個簡單的回路將一個RS-232端口轉換成一個RS-485端口，這個端口可以和多臺設備相連并且可以使用更長的導線連線。RS-232連接使用非平衡導線。盡管一個非平衡的狀態(tài)聽起來像是一些應該避免的東西，在這里它僅僅是指導線中的信號的電氣特性。在一條非平衡導線中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。這種類型的接口的另一個術語是單端。特性RS-232有幾個優(yōu)點：它是無處不在的。每一臺PC機都有一個或更多的RS-232端口。更新的計算機現(xiàn)在支持其他諸如USB這樣的串行接口，但是RS-232可以做很多USB無法做的事情。在微控制器中，接口芯片使得將一個5V串口轉換成RS-232變得很容易。連接距離可以達到50到100ft。大多數(shù)的外設接口都不會用于太長的距離。USB連接最長可以達到16ft，PC機的并口打印機接口與主機的距離可以達到10到15ft，或者利用IEEE-1284B型驅動器可以達到30ft。但是RS-232可以使用更長的電纜。如果每一個RS-232端口與一個Modem相連，你可以使用電話網在世界范圍內發(fā)送數(shù)據。對于一個雙向連接，你只需要3條導線。一個并行連接一般需要8條數(shù)據線，兩條或者更多的控制信號線，和幾條接地線。所有的導線和更大的連接器使得價格累計起來就比較高了。RS-232的缺點包括以下這些：如果連接的另一頭需要并行數(shù)據，它不得不將這個串口數(shù)據轉換成并行數(shù)據。但是利用一個UART，這很容易實現(xiàn)。串口是如此的有用，以至于尋找一個未用的串口可能會比較困難。PC機可以有多個串口，但是一個系統(tǒng)可能無法為每一個串口分配一個唯一的中斷請求信號。大多數(shù)的微控制器只有一個硬件串口。其中，RS-232電平轉換電路如下所示：圖3-2-4 RS-232電平轉換電路在一個連接中不能有超過2臺以上的設備。指定的最大數(shù)據傳輸速率是每秒20000位。但是，很多接口芯片可以超過這個數(shù)值，尤其是在短程連接上。很長的連接需要一個不同的接口。雙向RS-232通信的3個基本信號如下：TD：將數(shù)據從DCE傳輸?shù)紻CE也被稱作TX和TXD。RD：將數(shù)據從DCE傳輸?shù)紻TE。也被稱作RX和RXD。SG：信號地。也被稱作GND和SGND。電壓 RS-232的邏輯電平用正負電壓表示，而不是只用5V TTL和CMOS邏輯的正電壓信號表示。在一個RS-232的數(shù)據輸出（TD），一個邏輯0被定義為等于或者高于+5V，而一個邏輯1被定義為等于-5V或者比低于-5V。換言之，信號使用負邏輯，在這種邏輯中，負的電壓為邏輯1。 控制信號使用相同的電壓，但是使用的是正邏輯。一個正的電壓表示這項功能為開，而一個負的電壓表示這個功能為關。 RS-232接口芯片反向轉換這些信號。在一個UART的輸出引腳，一個邏輯1 數(shù)據位或者一個關控制信號接近于5V，它在RS-232的接口產生一個負電壓。一個邏輯0數(shù)據位或者一個開控制信號接近于0V，它在RS-232接口產生一個正電壓。 因為一個RS-232接收器可能位于一條長電線纜的末端，等到信號到達接收者的時候，它的電壓可能已經削弱了或者加載了噪聲信號?？紤]到這種情況，在接受方最低要求的電壓要比在驅動器處要低。一個比+3V高得多的輸入在RD處是一個邏輯0，或者在一個控制輸入處是一個開。一個比-3V要低得多的輸入在RD處為一個邏輯1，或者在一個控制輸入處為一個關。根據這個標準，在-3V和+3V之間的一個輸入的邏輯電平沒有定義。 噪聲容限，或者電壓容限，是輸出電壓和輸入電壓的區(qū)別所在。RS-232的大電壓波動導致一個比5V TTL邏輯寬得多的噪聲容限。例如，即便一個RS-232驅動器的輸出為最小的+5V，它也會在接受方削弱或者噪聲峰值大到2V，并且仍舊是一個有效邏輯0。很多RS-232輸出有更寬的電壓波動：9V和 12V是很平常的事情。這些都導致更寬的噪聲容限。最大允許的電壓波動是 15V，盡管接受方必須不受任何損害地處理高達 25V的電壓。使用的另外兩個與RS-232有關的術語是Mark和Space。Space是邏輯0，而Mark是邏輯1。這兩個術語是多年以前機械記錄儀二進制數(shù)據的，他們分別代表物理標記和空白。計時限制TIA/EIA-232包括最小和最大計時規(guī)定。所有的RS-232接口芯片都符合這個規(guī)定。指定的旋轉速度限制了接口的最大比特率。旋轉率是當輸出切換時電壓變化的快慢的量度，并且描述了一個輸出的電壓變化的瞬間速度。一個RS-232驅動器的旋轉速度必須是每毫秒30V或者更少。限制旋轉速度的好處是它通過事實上消除由于電壓偏轉引發(fā)的問題來改進信號質量，電壓偏移發(fā)生在傳輸有著快速上升和下降節(jié)拍的信號的長距離連線上。但是旋轉速度也限制了一個連接的最大速度。在30V/us的速度下，一個輸出需要0.3us從+5V切換到-5V。RS-232的規(guī)定的最大波特率為20kbps，這個速度轉換成一個比特寬度為50us，或者在允許的最快旋轉速度下為166倍的切換時間。事實上，因為UART在位的中間附近讀取輸入數(shù)據，并且還因為大多數(shù)的時間參考時鐘是非常準確的，你可以安全的使用短到5到10倍的切換時間的位的寬度?？紤]到這些，有的接口芯片允許115kbps或者更高的波特率，即使這違反了這個標準的建議。除了有一個最大的切換速度之外，RS-232 驅動器還必須符合最低標準以確保信號不在邏輯狀態(tài)之間的未定義區(qū)域停留。對于控制信號和其他40bps和更低的信號，信號線必須花費不超過1ms的時間在有效的邏輯1和邏輯0之間的傳送區(qū)域，對于其他數(shù)據和時間信號，這個限制是4%的位寬，或者在20bps下為2us。信號的上升和下降次數(shù)也要盡可能的接近相等。在5V邏輯和RS-232之間轉換很多微控制器有異步串口，但是它們的輸出和輸入使用5V邏輯而不是使用RS-232電壓。將5V落連接到一個RS-232端口需要轉換到RS-232電平和從RS-232電平轉換到5V邏輯。利用5V邏輯，我假定了TTL或者CMOS邏輯芯片使用的邏輯電平，這些芯片是由一個單一的+5V電源供電，信號電平以接地電平作為參考。對于TTL邏輯，一個邏輯低輸入不高于0.8V。一個邏輯高輸出必須至少為2.4V，而一個邏輯高輸入必須至少為2V。利用這些邏輯電平，一個接口可以有0.4V的噪聲信號而不至于產生錯誤。這些邏輯電平應用在初期的，標準的7400系列的TTL邏輯和他的派生系列，包括74LS74F和74ALS TTL。較早的利用NMOS技術制造的微控制器也使用這些邏輯電平。大多數(shù)的CMOS芯片定義了不同的邏輯電平，并且有更寬的噪聲容限。一個邏輯低CMOS輸出不高于0.1V，而一個邏輯低輸入可以高達20%的電源電壓，或者對于5V的電源輸入可以達到1V。一個邏輯高輸出至少為4.9V，而一個邏輯高輸入必須至少達到電源電壓的70%，或者對于5V電源輸入而言達到3.5V。使用這樣的邏輯電平的系列包括4000系列，74HC和74AC。有的CMOS芯片有TTL兼容輸出。這使得他們可以直接和CMOS或者TTL邏輯項鏈。遵循這個慣例的芯片包括74HCT邏輯系列和大多數(shù)的微控制器。3.3 傳感器數(shù)據信息采集模塊傳感器數(shù)據信息采集模塊主要是采集外部信息：溫度傳感器是用來感測外界溫度，若超過溫度限制，則會出現(xiàn)“有火災”報警信息；光電傳感器是用來感測是否有異物進入，若出現(xiàn)感應，則會出現(xiàn)“有人闖入”報警信息。再將這些信息傳輸?shù)紸T89S52單片機控制模塊，以進行后面的報警操作。 圖3-3 傳感器采集模塊電路原理圖3.3.1溫度傳感器1、DS18B20特點(1)單線結構，只需一根信號線和CPU相連。(2)不需要外部元件，直接輸出串行數(shù)據。(3) 可不需要外部電源，直接通過信號線供電，電源電壓范圍為3.3V5V。(4)測溫精度高，測溫范圍為：一55+125，在-10+85范圍內，精度為0.5。(5)測溫分辨率高，當選用12位轉換位數(shù)時，溫度分辨率可達00625。(6)數(shù)字量的轉換精度及轉換時間可通過簡單的編程來控制：9位精度的轉換時間為9375 ms：10位精度的轉換時間187.5ms：12位精度的轉換時間750ms。(7)具有非易失性上、下限報警設定的功能，用戶可方便地通過編程修改上、下限的數(shù)值。(8)可通過報警搜索命令識別哪片DS18B20采集的溫度超越上、下限。2、DS18B20引腳及管腳功能介紹DS18B20的常用封裝有3腳、8腳等幾種形式，如圖1所示。各腳含義如下：DQ：數(shù)字信號輸入輸出端。GND：電源地端。VDD：外接供電電源輸入端(在寄生電源接線時此腳應接地)。3、DS18B20內部結構簡要介紹：DS18B20的內部結構主要有64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等組成。（1）64位光刻ROM是生產廠家給每一個出廠的DS18820命名的產品序列號，可以看作為該器件的地址序列號。其作用是使每一個出廠的DS18820地址序列號都各不相同，這樣，就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18820的目的。（2）DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，輸出格式為：16位符號擴展的二進制補碼。當測溫精度設置為12位時，分辨率為O0625，即O0625LSB。其中，S為符號位，S=1，表示溫度 為負值；S=0，表示溫度為正值。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，-55的數(shù)字輸出為FC90H。（3）DS18B20中的低溫觸發(fā)器TL、高溫觸發(fā)器TH，用于設置低溫、高溫的報警數(shù)值。DS18B20完成一個周期的溫度測量后，將測得的溫度值和TL、TH相比較，如果小于TL，或大于TH，則表示溫度越限，將該器件內的告警標志位置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應。需要修改上、下限溫度值時，只需使用一個功能命令即可對TL、TH寫入，十分方便。（4）DS18B20中的高速暫存器是一個9字節(jié)的存儲器。 開始兩個字節(jié)為被測溫度的數(shù)字量，第3、4、5字節(jié)分別為TH、TL、配置寄存器的復制，每一次上電復位時被重寫。配置寄存器有R0、R1組成，其值決定溫度轉換的精度位數(shù)、轉換時間等。第7字節(jié)為測溫計數(shù)的剩余值。第8字節(jié)為測溫時每度的計數(shù)值。第9 字節(jié)讀出的是前8個字節(jié)的CRC校驗碼，通過此碼，可判斷通訊是否正確。4、DS18B20的測溫原理 DS18B20的測溫原理圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨著溫度變化時其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55 所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。5、DS18B20的讀寫操作介紹(1)ROM操作命令：讀命令(33H)：通過該命令主機可以讀出DS18B20的ROM中的8位系列產品代碼、48位產品序列號和8位CRC校驗碼。該命令僅限于單個DS18B20在線的情況。選擇定位命令(55H)：當多片DS18B20在線時，主機發(fā)出該命令和一個64位數(shù)，DS18B20內部ROM與主機一致者，才響應命令。該命令也可用于單個DS18B20的情況。查詢命令(0F0H)：該命令可查詢總線上DS18B20的數(shù)目及其64位序列號。跳過ROM序列號檢測命令(OCCH)：該命令允許主機跳過ROM序列號檢測而直接對寄存器操作，該命令僅限于單個DS18B20在線的情況。報警查詢命令(0ECH)：只有報警標志置位后，DS18B20才相應該命令。(2)存儲器操作命令： 寫入命令(4EH)：該命令可寫入寄存器的第2、3、4字節(jié)，即高低溫寄存器和配置寄存器。復位信號發(fā)出之前，三個字節(jié)必須寫完。讀出命令(0BEH)：該命令可讀出寄存器中的內容，復位命令可終止讀出。開始轉換命令(44H)：該命令使DS18B20立即開始溫度轉換，當溫度轉換正在進行時，主機這時讀總線將收到O；當溫度轉換結束時，主機這時讀總線將收到1。若用信號線給DS18820供電，則主機發(fā)出轉換命令后，必須提供至少相應于分辨率的溫度轉換時間的上拉電平?；卣{命令(088H)：該命令把EEROM中的內容寫到寄存器TH、TL 及配置寄存器中。DS18b20上電時能 自動寫入。復制命令(48H)：該命令把寄存器TH、TL及配置寄存器中的內容寫到EEROM中。讀電源標志命令(084H)：主機 發(fā)出該命令后，DS18B20將進行響應， 發(fā)送電源標志，信號線供電發(fā)O，外接 電源發(fā)1。(3) DS18B20的復位及讀寫時序：復位：對DS18B20操作之前，首先要將它復位。復位時序為：(a)主機將信號線置為低電平，時間為480960 S。(b)主機將信號線置為高電平，時間為1560 S。(c)DS18B20發(fā)出60240S 的低電平作為應答信號。主機收到此信號后，才能對DS18B20作其它操作。寫操作：主機將信號線從高電平拉至低電平，產生寫起始信號。從信號線的下降沿開始，在1560 S的時 間內DS18B20對信號線檢測，如信號 線為高電平，則寫1，如信號線為O，則 寫0，從而完成了一個寫周期。在開始 另一個寫周期前，必須有1 S以上的 高電平恢復期。讀操作：主機將信號線從高電平 拉低至低電平1 S以上，再使數(shù)據線 升為高電平，產生讀起始信號。從主機 將信號線從高電平拉低至低電平起1560 S的時間內,DS18B20將數(shù)據放到信號線上，供主機讀取。從而完成了一個讀周期。在開始另一個讀周期前，必須有1 S以上的高電平恢復期。6、DS18B20與單片機的典型接口設計以MCS51單片機為例，圖3-3-6中采用寄生電源供電方式， P1-1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管和89S51的P1-0來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 s。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。假設單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為12 MHz，根據DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫3個子程序：INIT為初始化子程序，WRITE為寫（命令或數(shù)據）子程序，READ為讀數(shù)據子程序，所有的數(shù)據讀寫均由最低位開始，實際在實驗中不用這種方式，只要在數(shù)據線上加一個上拉電阻4.7 k,另外2個腳分別接電源和地。圖3-3-6 DS18B20與處理器連接圖3.3.2光電傳感器光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈作為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器光電傳感器的雛形。 圖3-3-2 光電傳感器的介紹1、 工作原理光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。此外，光電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。三角反射板是結構牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經過反射后，還是從這根反射線返回。2、 分類和工作方式槽型光電傳感器 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作。輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。對射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關就稱為對射分離式光電開關，簡稱對射式光電開關。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側，檢測物通過時阻擋光路，收光器就輸出一個開關控制信號。反光板型光電開關把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器檢測不到光時，光電開關就動作，輸出一個開關控制信號。擴散反射型光電開關它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方沒有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關信號。3、 電氣連接圖 圖3-3-3 光電傳感器電氣連接圖3.4 液晶顯示模塊3.4.1 方案1采用LED液晶顯示屏 采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價格昂貴,需要的接口線多,所以在此設計中不采用LED液晶顯示屏.3.4.2 方案2采用點陣式數(shù)碼管顯示采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以也不用此種顯示.3.4.3 方案3采用1602液晶顯示器LCD1602液晶模塊主要實現(xiàn)時間顯示，最大程度上的方便大家，使得該系統(tǒng)更加人性化。采用1602液晶顯示器，微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，且在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。故采用1062液晶顯示器。它與單片機的電路連接圖如下： 圖3-4-3 單片機與液晶電路連接圖根據顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等字