智能家居中的安全防范系統(tǒng)設(shè)計說明

1、 編號畢業(yè)設(shè)計(論文)智能家居中的安全防系統(tǒng)設(shè)計 Security system design and smart home 院（系）名稱電氣工程學(xué)院 專業(yè)名稱 自動化 學(xué)生 學(xué)號 指導(dǎo)教師連延 教授2014年6月22日79 / 86摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，快節(jié)奏的生活狀態(tài)使得人們越來越注重生活的質(zhì)量和品位。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界的一個熱點問題。目前，國外各種類型的智能家居產(chǎn)品越來越多，其部分是基于網(wǎng)的安防控制系統(tǒng)。但在我國，家庭用戶正逐步減少，且線路易被破壞，故此類產(chǎn)品有一定局限性。隨著電信 GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋圍的廣闊化、無縫化、以與手機(jī)的日益普與為基于 GS

2、M 網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)提供了巨大的應(yīng)用空間。本文設(shè)計了一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為系統(tǒng)控制核心，對家庭中出現(xiàn)的意外情況用各種傳感器進(jìn)行采集，通過GSM模塊把采集到的信息發(fā)送給管理人員，管理員根據(jù)收到的信息發(fā)送相關(guān)指令給GSM模塊來控制現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成意外情況的排除。關(guān)鍵詞：智能家居；GSM模塊；傳感器；遠(yuǎn)程控制AbstractWith the rapid economic growth, fast-paced living conditions make people more emphasis on the quality and taste of life.

3、How to build a high-efficiency, low-cost smart home system has become a hot issue in today's world. Currently, various types of smart home products at home and abroad more and more, most of which are based on telephone network security control system. But in China, home phone users is gradually

4、reduced, and the telephone lines susceptible to damage, so these products have some limitations. With Telecom GSM network coverage of a broad, seamless, and the growing popularity of mobile phones offers great use of space-based smart home system GSM network. In this paper, the design of intelligent

5、 home control system based on GSM networks. The system uses STC microcontroller as the core system control for unexpected situations that appear in the family collection with a variety of sensors, via GSM module sends the collected information to managers, administrators send commands to the GSM mod

6、ule in accordance with the relevant information received actuator to control the scene complete exclusion of unforeseen circumstances.Keywords: intelligent home; GSM module; sensor; remote control目 錄第1章 緒論11.1 研究目的和意義11.2 國外發(fā)展情況21.3 發(fā)展趨勢41.4 存在問題5第2章 系統(tǒng)方案72.1.系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo)72.2.系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)72.2.1 主機(jī)結(jié)構(gòu)與功能72.2.2

7、 從機(jī)結(jié)構(gòu)與功能8第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1 硬件電路設(shè)計93.2 系統(tǒng)控制器模塊的選擇93.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計93.2.2 單片機(jī)晶振電路113.2.3 單片機(jī)復(fù)位電路113.3 單片機(jī)電源電路的設(shè)計123.4 鍵盤電路的設(shè)計133.5 熱釋電紅外傳感器電路設(shè)計143.5.1 熱釋電紅外線原理和特性143.5.2 熱釋電紅外傳感器RE200B的簡介143.5.3 熱釋電紅外傳感器電路的設(shè)計153.6煙霧檢測模塊173.6.1 煙霧傳感器NIS-09C的介紹173.6.2 煙霧傳感器電路設(shè)計方案183.7可燃?xì)怏w泄漏傳感器與其特性參數(shù)193.8聲光報警模塊203.9顯示模塊213.

8、10通信模塊213.10.1 TC35模塊簡介213.10.2 TC35模塊與系統(tǒng)主機(jī)連接方式223.11 NRFCC1100無線收發(fā)模塊233.11.1 模塊性能與特點233.11.2 接口電路243.11.3 模塊結(jié)構(gòu)和引腳說明253.12信號處理電路253.12.1 信號放大調(diào)理電路25第4章 系統(tǒng)軟件部分274.1 主程序與中斷程序流程圖274.2 短消息程序設(shè)計284.2.1 AT指令介紹284.2.2 PDU 編碼規(guī)則304.2.3 短信模式設(shè)置314.2.4 短信的發(fā)送方法314.3 SPI協(xié)議314.3.1 SPI協(xié)議的介紹31第5章 結(jié) 論35參 考 文 獻(xiàn)36致 38附錄3

9、9附錄56附錄57第1章 緒論1.1 研究目的和意義隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，實現(xiàn)了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居安防系統(tǒng)也因此而產(chǎn)生?，F(xiàn)代社會，商品經(jīng)濟(jì)競爭日益激烈，工作節(jié)奏不斷加快。對于全身投入競爭的人們，家務(wù)工作方面必然力不從心，家務(wù)管理因此就顯得尤為重要。家居安防控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在處理家務(wù)方面，既快捷又省力。還提供舒適健康的環(huán)境，可以監(jiān)視室的溫度、濕度，同時還可以通過遠(yuǎn)程通訊，實時反饋家中情況，

10、避免如火災(zāi)，盜竊造成的經(jīng)濟(jì)和安全損失，使人們能夠全身心地投入工作，從而提高生活質(zhì)量。一切發(fā)明和創(chuàng)造都是為了人類的生活更加方便和舒適。住宅智能化控制的開發(fā)與建設(shè)是21世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢。由于信息技術(shù)的大力普與和應(yīng)用，極大推動住宅小區(qū)智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為住宅小區(qū)智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實施起來更加容易和簡捷。智能信息家電與智能家居安防系統(tǒng)具有安全、方便、高效、快捷、智能化、個性化的獨特魅力，它對于改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適、安全、便利的生活空間有著非常重要的意義。我國的家居安防開發(fā)相對于國外起步較晚，尚未形成一定的國家標(biāo)準(zhǔn)，因此很多公司開發(fā)出的產(chǎn)品使用的是自己組網(wǎng)技術(shù)和信息交換協(xié)議，有

11、的核心技術(shù)沒有對外公開，技術(shù)復(fù)雜，不易掌握，有很多產(chǎn)品是針對特定的環(huán)境開發(fā)的產(chǎn)品，因此，限制了其使用的圍，而且由于是少數(shù)幾家公司約定的技術(shù)，相關(guān)第三方產(chǎn)品缺乏，各個接入設(shè)備之間不能兼容，互操作性差，用戶擴(kuò)充系統(tǒng)很不方便，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。還有的系統(tǒng)成本太高，普通用戶難以承受，所以也沒能廣泛推廣使用。因此設(shè)計一個符合國情、符合國家規(guī)的集遠(yuǎn)程控制和本地控制為一體的智能家居安防控制系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。我國的小區(qū)住戶安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的過程，其智能化的程度也越來越高。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和文化建設(shè)的發(fā)展，社會公共安全受到人們越來越多的關(guān)注，作為一個新

12、型的產(chǎn)業(yè)，安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展很是迅猛，智能化安防技術(shù)的發(fā)展已取得了一定的成就。企業(yè)和小區(qū)住戶的安防需求日益凸現(xiàn)，數(shù)字化智能安防再次面臨新的發(fā)展契機(jī)。為了解決企業(yè)和小區(qū)住戶安全防等問題，近年來，建設(shè)部、公安部兩部先后簽署下達(dá)了多個相關(guān)重要文件，表明了強(qiáng)化建設(shè)企業(yè)和住宅小區(qū)的智能化安全防設(shè)施的決心。即便現(xiàn)代居民鄰里常年很少往來,即便小區(qū)住戶家庭生活穩(wěn)密、封閉，在有小區(qū)住戶安全監(jiān)控系統(tǒng)的情況下仍能在極大程度上保障小區(qū)住戶的安全。無論何時何地，發(fā)生何種險情（如有人入室盜竊、發(fā)生漏水漏電漏氣或某戶需要緊急求助等情況），在戶主未察覺險情且得不到鄰里或附近人員幫助時，基于單片機(jī)的小區(qū)住戶智能安全監(jiān)控系統(tǒng)便會凸顯它

13、的最大價值，比如，在小區(qū)每個住戶單元安裝一臺報警主機(jī)，住戶可選擇安裝在住戶門口、窗戶處安裝聲檢、緊急求助，煙霧/煤氣探頭和瓦斯探頭等報警探測設(shè)備，如果發(fā)生有人闖入、起火煙霧或液化氣泄漏等等諸多險情時，系統(tǒng)便會觸發(fā)報警，讓戶主、周圍能夠給予幫助人或負(fù)責(zé)安防的部門知曉情況，并做出相應(yīng)的處理，將險情造成的損失減小到最小化。由此可見，無論白天黑夜，戶主離家在外或是在家休息，基于單片機(jī)的小區(qū)住戶智能安全監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助人們在最沒有警覺性時提供極大的安全保障。小區(qū)住戶智能安全是如此的重要，這也就是本課題設(shè)計這套系統(tǒng)的意義和價值。1.2 國外發(fā)展情況自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿

14、大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居安防系統(tǒng)的方案。家居安防在 美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會”上，通過在場模擬“未來之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、 家電控制功能、有線電視接入、接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。2000年，新加坡有近30個社區(qū)的約5000戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)，而美國的安裝住戶高達(dá)4萬戶。2003年，網(wǎng)絡(luò)化家居的建設(shè)帶來了高達(dá)450

15、0億美元的市場價值，這其中有3700億美元是智能家電硬件產(chǎn)品的價值，剩余的部分則是軟件和技術(shù)支持服務(wù)的費用?，F(xiàn)在，國外的智能家居安防系統(tǒng)技術(shù)己日趨成熟，預(yù)計今年，50%以上的新房將具有一定的“智能型家居”功能。于此同時，由于技術(shù)的日益標(biāo)準(zhǔn)化，這些新型智能家居安防系統(tǒng)將比比爾.蓋茨耗資6000萬美元的高端別墅便宜得多。由于家居安防的誘人前景和巨大市場，盡管國外市場真正啟動也尚需時日，但并未能阻止企業(yè)去爭食家居安防市場。雖然每家公司的策略各不一樣，但它們都堅持同 樣的信念：山那邊遍地是金。IBM公司的邁克爾。凱羅斯克說：“這是個不容IBM公司忽視的市場機(jī)會?！痹谥悄芗揖影卜老到y(tǒng)研發(fā)方面，美國與一些

16、歐洲國家一直處于領(lǐng)先地位。近年來，以美國微軟公司與摩托羅拉公司等為首的一批國外知名企業(yè)，先后擠身于智能家居安放系統(tǒng)的研發(fā)中。例如:微軟公司開發(fā)的“夢幻之家”、摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”、IBM公司開發(fā)的“家庭主任”等均已日趨成熟的技術(shù)強(qiáng)占家居市場。此外，日新等國的龍頭企業(yè)紛紛致力于家居智能化的開發(fā)，對家居市場更是躍躍欲試。目前市場上出現(xiàn)得智能家居安防控制系統(tǒng)主要有：（1）美國的X-10系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過電力線作為網(wǎng)絡(luò)平臺，采取集中控制方式實現(xiàn)多種功能，目前在國應(yīng)用極少，這套系統(tǒng)的功能較為強(qiáng)大，但它暫時不具備在國市場推廣的條件。首先，它是基于美國的電力環(huán)境設(shè)計的，很難適應(yīng)國惡劣的電力線環(huán)境；

17、其次，它的功能雖然強(qiáng)大，但是針對西方消費的習(xí)慣設(shè)計的，難以滿足國消費者的要求；最后，也是最為重要的因素，它的價格也是國的房地產(chǎn)品和普通消費難以接受的。（2）德國的EIB系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是預(yù)埋總線與中央控制方式實現(xiàn)各種控制功能，目前在國應(yīng)用極少。究其原因，一個是其工程要求較為復(fù)雜、嚴(yán)格；另一方面，由于它需要進(jìn)行線路預(yù)埋，因此主要客戶對象是新建小區(qū)的開發(fā)商，但它較高的價格是這些開發(fā)商所難以承受的，所以一直無法打開國市場。（3）新加坡8x系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用預(yù)埋總線和集中控制方式實現(xiàn)各種功能，同時，利用的產(chǎn)品可對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。目前該系統(tǒng)在國有少量應(yīng)用。應(yīng)該說8x系統(tǒng)最大優(yōu)勢在于系統(tǒng)較為成熟，是比較適合

18、中國國情的系統(tǒng)，在國與東南亞市場有成功應(yīng)用的例，但在系統(tǒng)架構(gòu)、靈活性、價格等方面還難以滿足要求。首先，BR采用的預(yù)埋總線方式?jīng)Q定了它的切入點只能是新建小區(qū)，對于舊房改造這一潛在的巨大市場它無能為力；8x系統(tǒng)的集中控制的方式降低了用戶的可選擇性，前期投入成本較高，而這正是房地產(chǎn)商最為關(guān)心的問題。20世紀(jì)90年代中后期，國的智能小區(qū)逐步興起。我國的智能化住宅和智能化小區(qū)建設(shè)，最初始于、和等沿海開放城市，逐步向地擴(kuò)展。智能住宅在我國的初次出現(xiàn)是在1997年。在建設(shè)部“97跨世紀(jì)住宅小區(qū)案競賽活動”中，中皇廣場被建設(shè)部科技委員會列為全國首家“智能住宅示工程”開了全國智能住宅小區(qū)之先河。1999年，建設(shè)

19、部勘察設(shè)計司、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室聯(lián)合組織實施全國住宅小區(qū)智能化技術(shù)示工程。為此，建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心先后頒布了全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示工程建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則等對智能小區(qū)的建設(shè)加以指導(dǎo)，規(guī)了智能化住宅小區(qū)建設(shè)中的目標(biāo)與原則，擬自2000年起，用五年左右的時間，組織實施全國智能化住宅小區(qū)系統(tǒng)示工程，以此帶動和促進(jìn)我國智能化住宅小區(qū)建設(shè)。通過采用現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息集成技術(shù)，進(jìn)行精密設(shè)計，優(yōu)化集成，精心建設(shè)和工程示提高住宅高、新技術(shù)的含量和居住環(huán)境水平，以適應(yīng)21世紀(jì)現(xiàn)代居住生活的需要。進(jìn)入2000年后，上半年頒布了由信息產(chǎn)業(yè)部負(fù)責(zé)編制的建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)GB/T

20、50311-2000與建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)GB/T50312-2000，下半年，由建設(shè)部負(fù)責(zé)編制的智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB/T50314-2000，結(jié)束了多年來智能建筑設(shè)計處于無章可循，無標(biāo)準(zhǔn)可依的情況，這無疑為我國智能建筑健康有序地發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在2000年8月建設(shè)部頒發(fā)了建筑物防雷設(shè)計規(guī)GB50057-94的局部修改條文，重點就是解決在建筑量電子產(chǎn)品的防雷和防止浪涌對設(shè)備的破壞問題。這為智能建筑各種電子設(shè)備的安全提出了安全的措施。2001年底，建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)中心又在著手修改全國智能化住宅小區(qū)系統(tǒng)示工程建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則己面世。法規(guī)性文件的制定與修訂，為智能建筑與智能化住宅小區(qū)的

21、建設(shè)和發(fā)展給出了依據(jù)和保障，隨著技術(shù)的進(jìn)步，許多新技術(shù)將應(yīng)用到其中來。到2010年我國超過7096家庭將有Internet入網(wǎng)設(shè)備，有5096以上會有多臺設(shè)備，從而產(chǎn)生共享訪問Internet的需求。建設(shè)部要求“到2010年，大中城市中60%-80%的住宅要實現(xiàn)智能化”。1.3 發(fā)展趨勢智能家居數(shù)據(jù)采集終端是一個多功能技術(shù)的綜合系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)以與嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用推進(jìn)智能家居數(shù)據(jù)采集終端發(fā)展，從而真正實現(xiàn)家庭設(shè)備的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。由于無線通信技術(shù)具有組網(wǎng)簡單、維護(hù)方便、節(jié)能、效率高、安全性好、性價比高等特點，智能家居數(shù)據(jù)采集終端的無線化將是未來發(fā)展的趨勢之一。對于未來智

22、能家居數(shù)據(jù)采集終端發(fā)展，大致分為以下幾點：1、智能化隨著計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居環(huán)境控制系統(tǒng)的應(yīng)用將由簡單的以數(shù)據(jù)采集處理和監(jiān)測為主，逐步轉(zhuǎn)向以知識處理和應(yīng)用為主。因此軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)將不斷深入完善，其中以專家系統(tǒng)為主的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應(yīng)用前景非常廣闊。2、網(wǎng)絡(luò)化目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)己成為當(dāng)前世界最有活力、發(fā)展最快的高科技領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了信息傳播。網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式無線智能家居數(shù)據(jù)采集終端是未來智能家居的發(fā)展方向，它能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化接口和無線網(wǎng)絡(luò)互連功能，而且可以通過嵌入式通信協(xié)議使得系統(tǒng)能夠脫離傳統(tǒng)PC，從而智能家居行業(yè)也將跨入后“PC

23、”時代。3、分布式分布式系統(tǒng)通?？煞譃樯?、下兩層。上層主要用作系統(tǒng)管理，其它各種功能如測量與控制任務(wù)等，主要由下層完成。下層由許多各自獨立的功能單元組成，每個單元只完成一部分工作。面向?qū)ο蟮姆植际较到y(tǒng)，每一個功能單元針對一個對象、每一根進(jìn)線、每一根出線、每個傳感器、接觸器等都可作為對象。4、綜合環(huán)境調(diào)控所謂綜合環(huán)境調(diào)節(jié)，就是以實現(xiàn)智能家居的居住方便、安全、舒適的目標(biāo)，把家居環(huán)境的參數(shù)，如光照、溫度、濕度、一氧化碳濃度等進(jìn)行監(jiān)控，以與對家電的開關(guān)進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)真正意義上的智能家居。5、無線通信技術(shù)未來家庭的數(shù)字設(shè)備將會通過無線技術(shù)連接起來，從而實現(xiàn)了家庭每一個家用電器和設(shè)備都能上網(wǎng)和互操作。

24、通過無線技術(shù)構(gòu)建獨立的家庭局域網(wǎng)，讓“無線”自在的舒適生活成為現(xiàn)實，并通過Internet或GPRS連接到外網(wǎng)，進(jìn)而實現(xiàn)通過計算機(jī)、手機(jī)或PDA來遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制家庭中的各種設(shè)備。其中nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.42.5GHzISM頻段，芯片置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計更方便。nRF24L01的收發(fā)模式有ShockBurstTM收發(fā)模式和直接收發(fā)模式兩種。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF24L01自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC校

25、驗碼移去；在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢，適用于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使得整個數(shù)據(jù)采集終端變得靈活和簡單易行，不像有線傳輸那樣浪費大量的人力和物力，而且系統(tǒng)的抗干擾能力極強(qiáng)、壽命更長。1.4 存在問題數(shù)據(jù)采集處理的局限性。迄今為止，國的智能家居數(shù)據(jù)采集技術(shù)還主要停留在對家居環(huán)境的監(jiān)控上，多數(shù)是以安防與對講為核心功能，而真正意義上的燈光控制、家電控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能并沒實現(xiàn)。所以實現(xiàn)對家居環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，可以有效地節(jié)約小區(qū)務(wù)業(yè)管理的人力資源，降低事故的發(fā)生率，保證居住方便、安全、舒適。第2章 系統(tǒng)方案2.1.系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo)本課

26、程設(shè)計要求在通過對基于單片機(jī)的小區(qū)住戶安全監(jiān)控裝置研究與設(shè)計中，熟悉和掌握各類傳感器的工作原理和應(yīng)用，以與各傳感器電路的設(shè)計，熟悉和掌握以單片機(jī)為核心的監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作方式，提高對電子電路的設(shè)計和制作能力，理解和掌握單片機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計和功能。通過單片機(jī)控制多種傳感器，實現(xiàn)對家中情況的實時監(jiān)測，并在有異常情況發(fā)生時，通過GSM模塊與時發(fā)送到用戶的手機(jī)中。本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)由GSM模塊、控制器模塊、電源模塊和傳感器模塊組成。單片機(jī)通過對傳感器模塊傳送來的信息進(jìn)行判斷，如果信息異常，則進(jìn)入相應(yīng)中斷，并通過GSM模塊向用戶發(fā)送報警信息。2.2.系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)2.2.1 主機(jī)結(jié)構(gòu)與功

27、能本系統(tǒng)的主機(jī)為系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)為可視對講系統(tǒng)是一套現(xiàn)代化的小康住宅服務(wù)措施，提供訪客與住戶之間雙向可視通話，達(dá)到圖像、語音雙重識別從而增加安全可靠性，同時節(jié)省大量的時間，提高了工作效率。更重要的是，一旦住家所安裝的門磁開頭、紅外報警探測器、煙霧探險測器等設(shè)備連接到可視對講系統(tǒng)的保全型室機(jī)上以后，可視對講系統(tǒng)就升級為一個安全技術(shù)防網(wǎng)路，它可以與住宅小區(qū)物業(yè)管理中心或小區(qū)警衛(wèi)有線或無線通訊，從而起到防盜、防災(zāi)、防煤氣泄漏等安全保護(hù)作用，為屋主的生命財產(chǎn)安全提供最大程度的保障。圖2.1 主機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.2.2 從機(jī)結(jié)構(gòu)與功能 在家里采用了多種傳感器鍵盤模塊、LCD液晶屏、蜂鳴器模塊、以與NRFCC

28、1100與主機(jī)進(jìn)行通訊。防盜功能：當(dāng)熱釋電傳感器監(jiān)測到家有人員進(jìn)入時，蜂鳴器發(fā)出提示，LED指示燈閃爍，要求進(jìn)入人員輸入密碼。如果密碼輸入錯誤從機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)將會自動發(fā)出報警信號。蜂鳴器報警同時LED指示燈閃爍，發(fā)送短信提示有人員進(jìn)入家了，請注意防盜。防火功能：當(dāng)物體燃燒時會有CO產(chǎn)生，所以當(dāng)家里有火焰或者CO產(chǎn)生時，從機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)將會自動發(fā)出報警信號，蜂鳴器報警同時LED燈閃爍，并且發(fā)送短信提示。 圖2.2 從機(jī)結(jié)構(gòu)圖第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 硬件電路設(shè)計硬件電路的設(shè)計包括對單片機(jī)基本外圍電路的設(shè)計、采集信息的傳感器電路的設(shè)計、聲光報警電路的設(shè)計和開關(guān)按鍵等電路的設(shè)計。下面我們將對各個電路選用的

29、器件進(jìn)行簡略的介紹，并從節(jié)約成本、設(shè)計合理和實用性等角度出發(fā)，對系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了設(shè)計，并在本章中對每個部分電路的具體設(shè)計方案進(jìn)行了詳盡的闡述。3.2 系統(tǒng)控制器模塊的選擇方案一：選用ATMEL公司的AT89C51作為該系統(tǒng)的微控制器。51單片機(jī)軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，成本低。但51單片機(jī)功耗較高、運(yùn)行速度慢、儲存空間小存只有4Kb。方案二:STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、

30、超有效的解決方案。方案三：選用msp430系列單片機(jī)作為該系統(tǒng)的微控制器。msp430系列單片機(jī)數(shù)據(jù)處理速度快，耗能低，性能好，存空間大，抗干擾性好，部集成資源豐富，具有A/D轉(zhuǎn)換等電路。考慮到本系統(tǒng)軟件編程較為復(fù)雜，對單片機(jī)性能、存要求較高，本設(shè)計采用了方案三，選用msp430系列單片機(jī)作為該防火防盜系統(tǒng)的微控制器。3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計MSP430系列單片機(jī)是美國儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗單片機(jī)，其中包括一系列部件，它們由MSP430單片機(jī)的CPU，以與針對不同的應(yīng)用而提供的外圍模塊組成。MSP430系列單片機(jī)具有16位RISC結(jié)構(gòu)，運(yùn)算能力較強(qiáng)，并具

31、有豐富的片外設(shè)，具有非常廣泛的應(yīng)用圍。MSP430F149單片機(jī)的主要特性有以下幾點：l低電源電壓圍：03.3V.l超低功耗：2.5 4KHz,2.2V；280 1MHz,2.2V。l5種節(jié)電模式：LPM0LPM4，其中LPM4耗電最省，僅為0.1。l從等待方式喚醒，時間小于6。l16位RISC結(jié)構(gòu)，125ns指令周期。l基本時鐘模塊配置：高速晶體（最高8MHz）；低速晶體（32KHz）；數(shù)字控制振蕩器DCO。l配合外部期間可構(gòu)成單斜邊A/D轉(zhuǎn)換器。l12位200ksps的A/D轉(zhuǎn)換器，自帶采樣保持。l部溫度傳感器。l具有3個捕獲/比較寄存器的16位定時器Timer_A，Timer_B。l兩通

32、道串行通信接口可用于異步或同步模式。l6個8位并行端口，且2個8位端口有中斷能力。l硬件乘法器。l多達(dá)60KB Flash和2KB RAM。l串行在系統(tǒng)編程。l熔絲的程序代碼保護(hù)。圖3.1 MSP430F149單片機(jī)單片機(jī)的工作是以時鐘為基準(zhǔn)的，時鐘電路就是用來為單片機(jī)提供時鐘信號的電路。時鐘電路的穩(wěn)定運(yùn)行是單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。因此時鐘電路的設(shè)計是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。MSP430系列的大部分型號部都有兩個石英晶體振蕩器電路，如果要使用就需要外接石英晶體。其中LFTX1振蕩器一般外接32768HZ的時鐘晶體，同時將所需兩個小電容也集成在部，這樣可以降低系統(tǒng)成本，同時也可降低系統(tǒng)

33、功耗。而XT2振蕩器一般外接8MHZ的高頻晶振，此時兩個引腳需要外接電容，電容大小根據(jù)晶體或諧振器的特性來選擇。3.2.2 單片機(jī)晶振電路單片機(jī)部并沒有晶振，需要外加晶振，在部振蕩器的協(xié)同下工作的。將晶振與電容按圖3.1中所示連接，組成并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成一個自激振蕩器，向部時鐘電路提供振蕩時鐘2。單片機(jī)振蕩器的頻率主要取決于所用晶振的振蕩頻率，本設(shè)計中選用晶振約為12MHz，此時選用的電容C1和C2約為30pF左右為宜。圖3.2所示為單片機(jī)外部晶振電路3.2.3 單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路是單片機(jī)外圍電路重要的組成部分之一，復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位兩種，單片機(jī)在時鐘電路工作

34、以后，RESET端保持接收2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成單片機(jī)的復(fù)位操作3。例如本設(shè)計中選用的晶振頻率為12MHz，則RESET端應(yīng)保持接收高電平時間2s，才可以完成復(fù)位。設(shè)計中采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路，單片機(jī)的復(fù)位電路圖如圖3.3所示。圖3.3 單片機(jī)復(fù)位電路按下復(fù)位按鈕時，經(jīng)由電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升至VCC（若電容充電后電壓沒到VCC，芯片復(fù)位腳仍近似接低電平。），松開按鈕時電容放電，從而使得復(fù)位電路接受到大于2個機(jī)器周期的高電平，使得單片機(jī)成功復(fù)位。3.3 單片機(jī)電源電路的設(shè)計單片機(jī)電源電路的設(shè)計是單片機(jī)硬件系統(tǒng)中首先要考慮的一個問題。單片機(jī)芯片與其外圍接口電路芯片對電

35、源的供電要單片機(jī)電源電路設(shè)計的基礎(chǔ)。MSP430系列單片機(jī)在工作電壓為+1.8+3.6V之間時均可正常工作，如果要進(jìn)行Flash擦寫操作則電源電壓應(yīng)保持在2.7V以上。一般電源電壓為+3.3V。由于大部分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)都采用+5V作為主供電系統(tǒng)，因此+3.3V電源一般都是從主供電電源+5V經(jīng)過調(diào)壓電路得到的，電源電路如圖3.4所示。由于MSP430F149單片機(jī)部有A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)字電源和模擬電源需要分別供電，并且電源連接點的旁路電容采用鉭電容和瓷片電容并聯(lián)的方式，大大減少了噪聲的影響，提高了供電質(zhì)量與A/D轉(zhuǎn)換精度。在模擬地和數(shù)字地之間接入反向并聯(lián)的二極管時，以消除低于700mV的電壓差?；蛘咴?/p>

36、模擬地和數(shù)字地之間接入一個10的電阻，以減少模擬地對數(shù)字地帶來的噪聲干擾，為單片機(jī)的穩(wěn)定工作提供了良好的環(huán)境。LM1117是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。其壓差在1.2V輸出，負(fù)載電流為800mA時為1.2V。它與國家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件LM317有一樣的管腳排列。LM1117有可調(diào)電壓的版本，通過2個外部電阻可實現(xiàn)1.2513.8V輸出電壓圍。另外還有5個固定電壓輸出（1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V）的型號。 LM1117提供電流限制和熱保護(hù)。電路包含1個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在±1%以。LM1117系列具有LLP、TO-263、SOT-2

37、23、TO-220和TO-252 D-PAK封裝。輸出端需要一個至少10uF的鉭電容來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。圖3.4 電源電路圖3.4 鍵盤電路的設(shè)計單片機(jī)的鍵盤電路有兩種形式，分別是獨立式按鍵和行列掃描式按鍵，獨立式按鍵一般應(yīng)用在按鍵較少的場合，當(dāng)系統(tǒng)功能較多，按鍵數(shù)量較大時獨立式按鍵就不能滿足需要了，因為它有幾個按鍵就需要幾個I/O引腳，這對系統(tǒng)資源是較大的浪費。因時需要使用行列掃描式鍵盤接口，可以通過少量I/O口線連接較多的按鍵。在行列式掃描式按鍵上實現(xiàn)鍵盤主要有三個步驟：判斷有無按鍵被按下并消除抖動；鍵碼識別；等待按下鍵盤松開，鍵盤連接電路如圖3.5所示。圖3.5 鍵盤電路圖

38、3.5 熱釋電紅外傳感器電路設(shè)計3.5.1 熱釋電紅外線原理和特性熱釋電紅外線傳感器發(fā)展于80年代，是一種新型高靈敏度探測元件，它能在檢測到人體發(fā)射的紅外線后輸出相應(yīng)強(qiáng)度的電信號，市場中常利用熱釋電紅外傳感器組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。熱釋電紅外傳感器以非接觸形式檢測出人體輻射出的紅外線，產(chǎn)生電量的變化，轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大就可以驅(qū)動各種控制電路。熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器，它是由高熱點系數(shù)材料制成的探測元件，在探測器部裝兩個探測元件，將這兩個探測元件反相串聯(lián)起來，從而抑制元件自身溫度升高產(chǎn)生的干擾。由于熱電器件輸出的信號一般為電荷信號

39、，不能直接被其他器件所接受或使用，因而熱釋電紅外傳感器中裝入了一個場效應(yīng)管，利用場效應(yīng)管實現(xiàn)阻抗變換，使其最終輸出為電壓信號。人體輻射的紅外線中心波長約在9m10m左右，而通常的紅外探測元件的波長靈敏度在0.2m20m圍，所以需要在傳感器頂端開設(shè)一個裝有菲涅爾系列濾光鏡片的窗口，經(jīng)過濾光片濾光后，探測元件能夠接收的輻射波長約在7m10m的圍，濾光片將其它的波長的紅外線予以吸收，裝有菲涅爾濾光片的熱釋電紅外探測元件就剛好適合人體紅外輻射的探測，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外探頭，一旦有人侵入檢測區(qū)域，人體的紅外輻射通過濾光片濾波并聚焦，被熱釋電紅外探頭接受，誤判率很低。由于兩片熱釋電

40、元接收到的熱量不同，電信號是不能被抵消的，信號經(jīng)處理后可以輸出適當(dāng)強(qiáng)度的電壓信號。3.5.2 熱釋電紅外傳感器RE200B的簡介本設(shè)計選用的RE200B是一款熱釋電紅外傳感器，這種傳感器是由一種晶體材料做成，當(dāng)這種晶體表面受到紅外線照射時，會在晶體表面產(chǎn)生電荷，隨著光線對晶體照射的改變，電荷量也會發(fā)生改變。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時,它還能鑒別出運(yùn)動的生物與其它非生物。圖3.7為熱釋電傳感器RE200B的實物圖。 圖3.6 熱釋電紅外線傳感器RE200B實物圖和大多熱釋電紅外傳感器一樣，RE200B對于不同波長的光線照射都能產(chǎn)生不同程度

41、的響應(yīng)，因此我們看到的RE200B的封裝中有一個像玻璃似的小窗，這就是加了一塊菲涅爾系列濾光鏡片。通過這個菲涅爾系列濾光鏡片可以限定晶體對特定波長的光線產(chǎn)生響應(yīng)，加菲涅爾系列濾光鏡片后，RE200B一般接收波長在7m10m，因此只接受接近人體輻射的紅外線波長的輻射。表3.5中列出了熱釋電紅外傳感器RE200B的主要特性和部分技術(shù)參數(shù)，參照這些參數(shù)可利用RE200B設(shè)計相應(yīng)的紅外防盜電路。表3.1 RE200B的主要特性和部分技術(shù)參數(shù)封裝TO-5式封裝工作電壓0.2V1.0V（Rs=47k）電源電壓0.3V1.5V（VD=5V，Rs=47k）輸出信號MIN 2.5 Vp-p（TYP 4.0 Vp

42、-p）探測視角水平方向角138°垂直方向角125°3.5.3 熱釋電紅外傳感器電路的設(shè)計基于RE200B熱釋電紅外傳感器的傳感器電路如圖3.7所示，參照圖3.7對電路進(jìn)行連接。圖3.7 熱釋電紅外傳感器電路圖日常生活中對射式紅外傳感器也常用來進(jìn)行防盜監(jiān)控的設(shè)計。對射式紅外傳感器是利用當(dāng)有障礙物阻斷紅外發(fā)射頭發(fā)送至紅外接受頭的紅外線，從而紅外接受頭接收不到紅外時輸出電平改變，通過識別這個電平的變化來設(shè)計防盜系統(tǒng)。而本設(shè)計是利用熱釋電紅外傳感器RE200B進(jìn)行防盜電路設(shè)計，來檢測區(qū)域是否有人闖入的參數(shù)的，我們之所以選擇熱釋電紅外傳感器，而不選用對射式紅外傳感器來設(shè)計防盜監(jiān)控，是

43、因為，對射式傳感器只要任意一種障礙物阻斷紅外線的發(fā)送路徑，就會產(chǎn)生電平的變化，相反采用熱釋電紅外傳感器，利用人體自身波長的特性，加上菲涅爾系列濾光鏡片進(jìn)行濾光，就能基本準(zhǔn)確的判斷是否是人闖入，動物等其它物體闖入時產(chǎn)生的電平和檢測到人時的電平存在著區(qū)別，誤判率比較小。圖3.7中熱釋電紅外傳感器的一端串聯(lián)一個電阻再接到電源上，端口還通過連接一個電容接到地線，這樣便構(gòu)成一個降低射頻干擾的電路。一端接地，端口接負(fù)載電阻再接地。熱釋電紅外線傳感器輸出電信號的幅度和頻率主要取決于人體的溫度、探測背景、人與傳感器的距離、人的移動速度和光學(xué)透鏡系統(tǒng)的焦距等。傳感器輸出通過阻容耦合后連到低噪聲運(yùn)放LM324，構(gòu)

44、成帶通濾波和第一級放大電路的反向輸入端。再由電阻、電容耦合到第二級放大器的反相輸入端，進(jìn)行進(jìn)一步濾波和放大。濾波的上限截止頻率為：f1=15.9Hz （3-1）濾波的下限截止頻率為：f2=0.07Hz （3-2）電路增益與頻率是密切相關(guān)的，當(dāng)輸入信號頻率為1Hz時，第一級放大增益約為：Au1= （3-3）第二級放大增益為：Au2=（3-4）根據(jù)式（3-1）和式（3-2）計算得濾波后允許通過信號的帶寬為15.83Hz。根據(jù)式（3-3）和式（3-4）計算得放大后信號的總增益約為66dB。經(jīng)過放大后的信號連接到LM339的反相輸入端，設(shè)置參考電壓為3.8V，當(dāng)被放大后的的輸出信號大于3.8V時，比較

45、器LM339輸出電壓為高點平，此時便表示電路檢測到有人的移動。3.6煙霧檢測模塊3.6.1 煙霧傳感器NIS-09C的介紹本設(shè)計選用的煙霧傳感器是NIS-09C煙霧傳感器，這是一款離子式煙霧傳感器，是日本NEMOTO公司設(shè)計的新型煙霧傳感器。NIS-09C離子式傳感器的工作方式與部分重要指標(biāo)參數(shù)如下：檢測方式： 離子式； 放射源： 镅241；電源電壓圍： 6.0V18.0V； 溫度： -40+50；典型電源電壓： 9V； 輸出電壓： 5.6V±0.4V；電流損耗： 27pA±3pA； 靈敏度： 0.6V±0.1V。要利用此傳感器設(shè)計良好的煙霧傳感器電路還需要了解部

46、分NIS-09C煙霧傳感器的其它特性參數(shù)，下面將進(jìn)行介紹。NIS-09C的靈敏度特性在表3.1中有所標(biāo)識，該表是根據(jù)UL217標(biāo)準(zhǔn)制定的（風(fēng)速條件是0.1m/s）。表3.2 NIS-09C靈敏度特性煙霧濃度（%）輸出電壓（V）誤差（V）05.6±0.4015.3±0.50.3±0.125.0±0.50.6±0.134.7±0.50.9±0.244.4±0.51.2±0.254.2±0.51.4±0.2NIS-09C的電源電壓特性在表3.3中有所標(biāo)識。表3.3 NIS-09C電源電壓特性

47、（溫度：25；濕度：60%RH）電源電壓（V）輸出電壓（V）63.3±0.395.6±0.4128.0±0.71510.0±0.851813.0±1.0NIS-09C的溫度特性在表3.4中有所標(biāo)識。表3.4 NIS-09C溫度特性（濕度：60%）溫度輸出（V）05.15±0.4255.6±0.4505.85±0.4NIS-09C的濕度特性在表3.5中有所標(biāo)識。表3.5 濕度特性（溫度：25）濕度（%C）輸出（V）305.75±0.5605.6±0.4905.45±0.4 NIS-09C

48、的實物圖如圖3.8所示。NIS-09C圖3.8 NIS-09C的實物圖3.6.2 煙霧傳感器電路設(shè)計方案煙霧傳感器電路是對所監(jiān)控區(qū)域環(huán)境中的煙霧濃度信息進(jìn)行采集，通過合理的方法將采集到放大調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后才送單片機(jī)讀取。參照上一節(jié)中對NIS-09C離子式煙霧傳感器進(jìn)行的詳盡闡述，利用NIS-09C煙霧傳感器的參數(shù)信息對煙霧傳感器電路進(jìn)行設(shè)計。基于NIS-09C傳感器的煙霧傳感器電路圖如圖3.9所示。圖3.9 基于NIS-09C傳感器的煙霧傳感器電路圖圖3.9中標(biāo)識有“NIS-09C”字樣的芯片便是我們選用的煙霧傳感器傳感器NIS-09C。將NIS-09C的1腳和4腳接到+9V直流電源上，3腳接

49、地。工作在+9V直流電壓下時2腳將輸出5.6V±0.4V的電壓，其電平大小足以給單片機(jī)讀取，所以不需要將煙霧傳感器NIS-09C輸出的模擬信號進(jìn)行放大，這也是為何選用次傳感器進(jìn)行設(shè)計的重要原因。將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號也是至關(guān)重要的一步，通常對模擬信號到數(shù)字信號的處理采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合軟件來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的，但針對本設(shè)計，。單片機(jī)讀的該高電平便表示讀取到環(huán)境中煙霧濃度超過警戒線，發(fā)生了火災(zāi)，接著單片機(jī)將進(jìn)行驅(qū)動聲光報警等一系列操作。3.7可燃?xì)怏w泄漏傳感器與其特性參數(shù)本系統(tǒng)采用的是MQ-2可燃?xì)怏w傳感器。以其優(yōu)異的穩(wěn)定性，廣闊的測量圍，高靈敏度等特點被廣泛的運(yùn)用于家庭，工廠

50、的氣體泄漏監(jiān)測裝置。通過設(shè)置在廚房的MQ-2可燃?xì)怏w傳感器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y。因MQ-2型氣敏原件對不同種類，不同濃度的氣體有不同的阻值。因此在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的。建議使用1000PPM氫氣或1000PPM者丁烷校準(zhǔn)傳感特性參數(shù)：電源電壓是6V（DC），輸出電壓是0.8+0.2V，加熱電壓是5V，加熱功耗900mW。工作環(huán)境：電源電壓是6-12V（DC）， 溫度：0-80， 保存溫度：-10-70。圖3.10 MQ-2可燃?xì)怏w傳感器電路圖3.8聲光報警模塊 方案一：采用蜂鳴器和發(fā)光二極管共

51、同構(gòu)成聲光報警電路，這種方案材料容易取得，而且廉價，占用的I/O口資源較少。 方案二：采用ISD公司生產(chǎn)的專業(yè)語音芯片ISD4004和發(fā)光二極管相配合的方案。ISD4004語音芯片采用SPI總線進(jìn)行操作，需要外加獨立鍵盤進(jìn)行錄音，程序控制簡單，占用的I/O口資源較少，而且存儲空間相對較大，價格便宜。 方案三：采用BMP5008系列語音模塊和發(fā)光二極管相互組合的方式。采用專用錄音控制芯片（BLR3808）外加SPI接口的NOR FLASH，可以獲得從30秒32分鐘的錄音容量，且錄音信息掉電后不會丟失?？赏饨佣喾N音源錄音，音質(zhì)好，音量可調(diào)，可靠性和抗干擾性能強(qiáng)，操作簡單，但是占用的I/O口資源相對

52、較多，程序精簡，但價格較貴。綜上考慮，考慮到從機(jī)I/O口資源相對緊，操作簡單價格低廉的原因，所以確定方案一為最佳的方式。圖3.11 蜂鳴器和發(fā)光二極管電路圖蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時器電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載

53、流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電式發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。3.9顯示模塊方案：采用帶字庫的LCD顯示。12864液晶能顯示圖形漢字，顯示信息豐富。接口電路簡單，可以和單片機(jī)直接相連，可以采用串行傳輸，節(jié)省了I/O口資源。LCD的全中文界面顯示，使得顯示容豐富，易于人機(jī)交流。帶中文字庫的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線

54、或3 線串行多種接口方式，部含有國標(biāo)一級、二級簡體 中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4 行16×16 點 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于一樣點陣的圖形液晶模塊。 圖3.12 12864液晶電路圖3.10通信模塊3.

55、10.1 TC35模塊簡介TC35是西門子公司推出的一種完整的無線GSM模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口、SIM卡支架七部分組成。它可以快速、安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）。模塊的工作電壓為3.34.8V。該模塊有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息第三組的二類 等。此外，該模塊還具有簿功能、多方通話、漫游檢測等功能。常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨特的40管腳ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、與控制信號的雙向傳輸?；鶐幚砥髯鳛門C35的核心，主要處理GSM終端的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音編碼。圖3.13 TC35的實物圖3.10.2 TC35模塊與系統(tǒng)主機(jī)連接方式TC35模塊主要通過串口與系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行連接，從而系統(tǒng)主