基于GTM900C的貴重物品移動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE62摘要貴重物品的小型化趨勢(shì)，使這些物品的體積越來越小。不幸的是，便攜性帶來的另一個(gè)問題就是物品很容易被盜。傳統(tǒng)的防盜方法主要是機(jī)械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設(shè)備拆卸下來也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。所以嵌入防盜系統(tǒng)成為我們的主要研究方向。本系統(tǒng)采用了由華為生產(chǎn)的GTM900-C模塊,借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和短信收發(fā)任務(wù)。系統(tǒng)中采用的振動(dòng)加速度傳感器具有制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便、防盜性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，采用外部供電方式，它的信號(hào)易于處理并經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信。可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的無線快速傳遞，同時(shí)能直接將報(bào)警信息傳送到客戶手機(jī)終端上，方便及時(shí)報(bào)警，通過GPRS模塊也能使該系統(tǒng)與PC終端相連，方便多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。GTM900-C借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和短信收發(fā)任務(wù)。結(jié)合AT89C51單片機(jī)，外加串口電路，報(bào)警電路以及顯示模塊，設(shè)計(jì)了防盜檢測(cè)并報(bào)警的硬件系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)主要是物品振動(dòng)加速度傳感器相關(guān)技術(shù)的工作原理，分析實(shí)現(xiàn)功能要求電路的工作過程及設(shè)計(jì)，軟件編程來實(shí)現(xiàn)物品報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)送及接收。關(guān)鍵詞：GTM900-C；報(bào)警器；振動(dòng)傳感器；單片機(jī)Abstractvaluablesminiaturizedtrends,madethevolumeoftheseitemsaresmaller.Unfortunately,portabilitybroughtanotherquestionisstolengoodsareveryeasily.Thetraditionalmethodismainlytoguardagainsttheftofmechanicalanti-theftlock,anti-theftlockthisaveryheavy,andtheequipmentisalsoremovedtrouble,soaffecteditemsofportability.Soembeddedsecuritysystemasourmainresearchdirection.ThesystemUSEStheproductionofGTM900byhuawei-Cmodule,usethewirelesssendandreceive,basebandprocessingfunction,torealizethewirelessdatatransmissionandtextmessagetosendandreceivetasks.Thesystemvibrationaccelerationsensorhaseasyfabrication,lowcost,easyinstallation,securityandstableperformance,etc,theexternalpowersupplyway,itiseasytodealwiththesignalandSCMsystemtreatmentconvenientandPCcommunications.Canrealizealarmsignalwirelessrapidtransfer,andatthesametimecandirectlywillalarminformationsenttocustomersmobilephoneterminal,convenienttimelyalarm,throughtheGPRSmodulecanalsomakethesystemandPCterminalconnected,moreconvenienttotheharmoniousandunifiedmanagementsystem.GTM900-Cusewirelesssendandreceive,basebandprocessingfunction,torealizethewirelessdatatransmissionandtextmessagetosendandreceivetasks.CombinedwithAT89C51single-chipmicrocomputer,plusaserialportcircuit,alarmcircuitanddisplaymodule,thesecurityandalarmtestdesignofhardwaresystem.Thisdesignismainlyvibrationaccelerationsensoritemsofrelatedworkprincipleandtheanalysisoffunctionrequirementcircuit'sworkprocessanddesign,softwareprogrammingrealizeitemssendandreceivethealarmsystemKeywords:GTM900-C；alarm；vibrationsensor；microcontroller目錄TOC\o"1-3"\h\u12837第一章前言 5214301.1課題研究的背景及意義 585841.2國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 523152第二章GTM900C無線模塊 7232462.1GTM900C模塊介紹 7250642.1.1GTM900C模塊產(chǎn)品定位 8224422.1.2GTM900C模塊產(chǎn)品特性 8107872.1.3GTM900C模塊產(chǎn)品的應(yīng)用 9227012.1.4GTM900C無線模塊的業(yè)務(wù)演示框圖 9224342.2GTM900C無線模塊AT命令 1114652.2.1AT命令類型 11231672.2.2消息發(fā)送和寫入命令 12243822.3GTM900C信號(hào)連接器和天線接口 16100452.3.1信號(hào)連接器 16282182.3.2天線接口 1759582.3.3接口信號(hào) 17208112.4接口的使用 20138702.4.1UART接口的功能特性 20305602.4.2UART接口信號(hào)定義 20108002.4.3UART接口DCE-DTE配線 216535第三章總體設(shè)計(jì) 2214073.1系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù) 22152453.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2222283.3系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)框圖 23316813.4系統(tǒng)原理圖 2422980第四章硬件設(shè)計(jì) 2515794.1AT89C51單片機(jī) 25107064.1.1AT89C51單片機(jī)管腳說明 2540244.1.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 27187244.1.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 286344.2傳感器的選型 29288924.3ND振動(dòng)傳感器 29135594.3.1ND系列振動(dòng)位移傳感電路 29196944.3.2ND-1全向振動(dòng)傳感控制電路 3019234.3.3ND-2全向振動(dòng)傳感控制電路 32125984.3.4ＮＤ專用傳感器 33193654.3.5ND-O振動(dòng)傳感控制電路安裝支架 33285434.4加速度傳感器ADXL202 3389934.5報(bào)警策略 38279935.1.1程序流程圖 39223465.1.2程序的主循環(huán)圖 4061105.2控制電路 414699第六章應(yīng)用情況和改進(jìn)設(shè)想 4327449第七章結(jié)論 4423708參考文獻(xiàn) 4616579致謝 47基于GTM900C的貴重物品移動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章前言1.1課題研究的背景及意義隨著人類科技的不斷向前發(fā)展，人們的生活變得更加富足了，擁有的各種物質(zhì)財(cái)富也與日俱爭(zhēng)?？呻S之而來就會(huì)產(chǎn)生一些其他問題，比如說物品的防盜問題。但一個(gè)人的精力有限，不可能每時(shí)每刻都能夠關(guān)注到自己財(cái)物的狀況。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套基于GTM900C模塊外加振動(dòng)加速度傳感器的物品防盜系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)物體被盜狀態(tài)的有效判別和控制中心對(duì)遠(yuǎn)程終端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信與定位。加速度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)的判斷，GPS可以提供終端的經(jīng)緯度坐標(biāo)，以及高度，速度等信息，對(duì)于移動(dòng)終端更能凸顯它的功能。該系統(tǒng)去掉加速度模塊也可以單獨(dú)使用,也可以與其他各種傳感器結(jié)合成為新的系統(tǒng)。該系統(tǒng)單獨(dú)使用時(shí)可以全程實(shí)時(shí)的對(duì)物體進(jìn)行跟蹤，顯示其位置，這樣可以應(yīng)用到客運(yùn)、物流行業(yè)、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、公交智能交通管理等不同的應(yīng)用領(lǐng)域，這就為個(gè)人及企業(yè)的使用和管理帶來了很大的便利。該系統(tǒng)與各種傳感器結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)各種功能，相應(yīng)的就可以應(yīng)用于像銀行、公安、防盜等不同領(lǐng)域。所以說本系統(tǒng)可以應(yīng)用到不同的監(jiān)控場(chǎng)合，社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，所以對(duì)于該系統(tǒng)的研究、開發(fā)與完善十分的有意義。1.2國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀由于在廣闊的市場(chǎng)去需求和成熟的技術(shù)支持以及提供日趨完善的服務(wù)的運(yùn)營商存在的市場(chǎng)環(huán)境下,很多個(gè)人、公司都已經(jīng)涉足基于加速度防盜在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。所以說該系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)比較成熟的系統(tǒng)，因此在對(duì)于基于加速度傳感器的防盜系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中，應(yīng)該充分的借鑒和采納其他開發(fā)的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和長處，是該系統(tǒng)擁有更加全面優(yōu)質(zhì)的功能從而更加方便用戶。本系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)傳輸單元幾乎在各個(gè)領(lǐng)域都有著非常廣泛的用途。也正是因?yàn)橐陨系膬?yōu)越而成熟的技術(shù)和比較大的需求量,已經(jīng)有公司把GPS和TCPIP集成化,生產(chǎn)出相應(yīng)的GPS模塊和TCPIP模塊,還有將GPS和TCPIP集成到一個(gè)模塊上的產(chǎn)品。這樣以來，這些集成化的產(chǎn)品會(huì)給該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)帶來很大的方便，也會(huì)大大降低該系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)成本。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容貴重物品的小型化趨勢(shì)，使這些物品的體積越來越小。不幸的是，便攜性帶來的另一個(gè)問題就是物品很容易被盜。傳統(tǒng)的防盜方法主要是機(jī)械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設(shè)備拆卸下來也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。所以嵌入防盜系統(tǒng)成為我們的主要研究方向。通常，由偷竊或其它設(shè)備的大幅度移動(dòng)造成的加速度信號(hào)變化與設(shè)備受到撞擊或被放在工作的機(jī)械設(shè)備旁邊時(shí)產(chǎn)生的加速度信號(hào)有著明顯的區(qū)別，這樣只要檢測(cè)加速度隨時(shí)間變化的變化率，便可判定設(shè)備是否處于被盜的狀態(tài)下，然后聲光報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)啟動(dòng)，提醒周圍的人注意小偷。該系統(tǒng)還設(shè)置了TCPIP、GPS模塊，使主人第一時(shí)間得到被盜信息并得到其具體位置。TOC\o"1-3"\f\h\u

第二章GTM900C無線模塊2.1GTM900C模塊介紹華為GTM900-C無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議模塊，使用簡(jiǎn)單，易于集成,GTM900C軟件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用戶不用作任何更改就可以使用。華為GTM900C是一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模塊，是GTM900B的升級(jí)模塊。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議模塊，使用簡(jiǎn)單，易于集成，使用它您可以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線POS終端等領(lǐng)域您都能看到GTM900C無線模塊在發(fā)揮作用，GTM900C軟件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用戶不用作任何更改就可以使用，以降低產(chǎn)品成本。主要功能:GSM/GPRSPhase2/2+；GSM03.40短信業(yè)務(wù)；GPRSCLASS10數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；支持Group3，Class2傳真業(yè)務(wù)；電路交換業(yè)務(wù)(9.6kbps，14.4kbps)；分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(85.6kbps)；FR/HR/EFR/AMR語音編碼；呼叫轉(zhuǎn)移、等待、保持、呼叫前轉(zhuǎn)；多方通話、來電顯示、可選鈴聲接口特性：40pinzip連接器；紅外串口接口；SIM3.0V和1.8V接口；2路模擬音頻輸入輸出接口；電源輸入接口和充電管理；ADC輸入；全雙工串行接口，TTL電平；支持GSM07.05，GSM07.07；TCP/IP擴(kuò)展AT指令集。2.1.1GTM900C模塊產(chǎn)品定位華為GTM900-C無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。2.1.2GTM900C模塊產(chǎn)品特性表2-1GTM900-C的產(chǎn)品特性表工作頻段EGSM900/GSM1800雙頻最大發(fā)射功率EGSM900Class4(2W)GSM1800Class1(1W)接收靈敏度<-106dBm工作溫度正常工作溫度:-20°C～+70°C擴(kuò)展工作溫度:-40°C～-20°C和+70°Cto～+80°C電源電壓3.4V～4.7V（推薦值3.8V）平均待機(jī)電流3.5mA(DRX=5)關(guān)機(jī)漏電流50uA協(xié)議支持GSM/GPRSPhase2/2+支持華為GT800協(xié)議AT命令GSM標(biāo)準(zhǔn)AT命令V.25AT命令華為擴(kuò)展的AT命令40PINZIF連接器UART接口（最大串口速率可達(dá)115200bit/s）標(biāo)準(zhǔn)SIM卡接口（1.8V或3V）兩路模擬音頻接口電源接口GSC射頻天線連接器50|?GSC射頻天線連接器語音業(yè)務(wù)支持FR、EFR、HR和AMR的語音編碼支持免提通話，提供回聲抑制功能短消息業(yè)務(wù)支持MO和MT點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和小區(qū)廣播短消息模式支持TEXT和PDUGPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRSCLASS10編碼方式CS1，CS2，CS3，CS4最高速率可達(dá)85.6Kbit/s支持PBCCH內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議：支持多鏈接，提供ACK應(yīng)答，提供大容量緩存電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持CSD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)14.4Kbit/s支持傳真：Group3，Class2.0支持USSD補(bǔ)充業(yè)務(wù)來電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待和三方通話等集群功能組呼、廣播和私密呼叫等（GTM900-C模塊支持）STK功能通過增強(qiáng)的AT命令支持STK功能ROHS環(huán)保符合ROHS環(huán)保認(rèn)證要求2.1.3GTM900C模塊產(chǎn)品的應(yīng)用GTM900-C在Terminal型固定臺(tái)、Phone型固定臺(tái)、車載臺(tái)、公用電話、電力無線抄表業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程信息服務(wù)臺(tái)等方面被廣泛的應(yīng)用。2.1.4GTM900C無線模塊的業(yè)務(wù)演示框圖圖2-1GTM900C業(yè)務(wù)演示框圖2.2GTM900C無線模塊AT命令在AT手冊(cè)中的GSM模塊包括移動(dòng)設(shè)備ME（MobileEquipment）、移動(dòng)臺(tái)MS（MobileStation）、終端適配器TA（TerminalAdapter）、數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicationEquipment）和傳真DCE（包括傳真Modem和傳真板）。通過串口發(fā)送AT命令，即可使用GSM模塊。串行線對(duì)端的應(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備TE(TerminalEquitment）、數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）或其他應(yīng)用設(shè)備。這些終端或應(yīng)用設(shè)備可能運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)里。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1-1：圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2.1AT命令類型本手冊(cè)中的所有命令行必須以“AT”或“at”為前綴，以<CR>結(jié)尾一般來講，AT命令包括四種類型，如表2-2所示：表2-2AT命令類型類型說明實(shí)例設(shè)置命令該命令用于設(shè)置用戶自定義的參數(shù)值。AT+CXXX=<….>測(cè)試命令該命令用于查詢?cè)O(shè)置命令或內(nèi)部程序設(shè)置的參數(shù)及其取值范圍。AT+CXXX=?查詢命令該命令用于返回參數(shù)的當(dāng)前值。AT+CXXX?執(zhí)行命令該命令用于讀出受GSM模塊內(nèi)部程序控制的不可變參數(shù)。AT+CXXX2.2.2消息發(fā)送和寫入命令發(fā)送消息：AT+CMGS使用設(shè)置命令，可將SMS（SMS-SUBMIT）從TE發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)。發(fā)送成功后，消息參考值<mr>將返回給TE。在接收到非請(qǐng)求發(fā)送狀態(tài)報(bào)告結(jié)果碼時(shí)，使用該取值可進(jìn)行消息識(shí)別。表2-3AT+CMGS操作命令語法類型命令可能的返回結(jié)果說明設(shè)置命令A(yù)T+CMGS=<da>[,<toda>]<CR>texttosend<ctrl-Z/ESC>+CMGS:<mr>[,<scts>]ok使用文本模式（+CMGF=1）且發(fā)送成功

ERROR/+CMEERROR:<err>使用文本模式（+CMGF=1）但發(fā)送失敗AT+CMGS=<length><CR>PDUtosend<ctrl-Z/ESC>+CMGS:<mr>[,<ackpdu>]ok使用PDU模式（+CMGF=0）且發(fā)送成功ERROR/+CMEERROR:<err>使用PDU模式（+CMGF=0）但發(fā)送失敗測(cè)試命令A(yù)T+CMGS=?OK-表2-4參數(shù)的詳細(xì)說明參數(shù)取值說明<da>-Gsm03.40IP-Destination-Address中“地址-取值”字段，字符號(hào)；將BCD數(shù)值（或缺省GSM字母格式的字符）轉(zhuǎn)換為當(dāng)前選擇的TE字符集中的字符，（請(qǐng)參考TS07.07中的+CSCS命令）;<toda>給定的地址類型<pdu>-SMS情況下：GSM03.40TPDU,16進(jìn)制，遵循GSM04.11SC地址；ME/TA把TP數(shù)據(jù)單元中的每個(gè)8位字符轉(zhuǎn)換為包含2個(gè)IRA字符的16進(jìn)制數(shù)（如：整數(shù)取值為42的8位字符作為2位數(shù)字（2A，即IRA50和65）發(fā)送給TE）CBS情況下:使用16進(jìn)制GSM03.41TPDU<length>-整數(shù)型取值；文本模式（+CMGF=1）下，用字符表示的<data>（或<cdata>）消息正文的長度；PDU模式（+CMGF=0）下，8位真實(shí)TP數(shù)據(jù)單位的長度（即：RP層的SMSC地址中的8位字符將不計(jì)算在該長度內(nèi)）<mr>-整數(shù)型的GSM03.40TP—message—reference<scts>-時(shí)間—字符型（請(qǐng)參考<dt>）的GSM03.40TP—service—centre—Time—Stampe<dt>-時(shí)間—字符型GSM03.40TP—Discharge—Time“YY/MM/dd，hh：mm：ss±zz”,在該格式的消息中，字符部分表示年（最后2位）、月、日、小時(shí)、分鐘、秒和地區(qū)。例如：6thofMay1995，22：10：00GTM+2Hours相當(dāng)于“95/05/06,22:10:00+08”。<ackpdu>-RP—ACKPDU中的GSM03.40RP—User—data元素；SMS情況下，與<pdu>的格式相同，但沒有GSM03.11SC地址字段；該參數(shù)應(yīng)放在雙引號(hào)中，與普通的字符型參數(shù)相同。<toda>-整數(shù)型的GSM04.11TD—Destination—address中的8位“類型—地址”字段（當(dāng)<da>的首字符為+（IRA43）時(shí)，缺省值為145；否則缺省值為129）舉例：發(fā)送文本方AT+CMGF=1NOTE：設(shè)置以文本方式發(fā)送短信式的短信OKAT+CMGS=NOTE：輸入對(duì)方號(hào)碼>SMSNOTE：輸入短信內(nèi)容，以ctrl-Z發(fā)送；ESC取消OK舉例：發(fā)送和接收PDU方式的短信AT+CMGF=0OKAT+CMGS=16>0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168OKPDU編碼解析：發(fā)送數(shù)據(jù)：0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168表2-5PDU編碼解析碼段含義說明08SMSC地址信息的長度共8個(gè)八位字節(jié)（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI用國際格式號(hào)碼（在前面加‘+’）683108200105F0SMSC地址8613800210500，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個(gè)11基本參數(shù)（TP—MTI/VFP）發(fā)送,TP—VP用相對(duì)格式00消息基準(zhǔn)值（TP-MR）00D目標(biāo)地址數(shù)字個(gè)數(shù)共13個(gè)十進(jìn)制數(shù)（不包括91和‘F'）91目標(biāo)地址格式（TON/NPI）用國際格式號(hào)碼（在前面加‘+’）683118087981F6目標(biāo)地址（TP-DA）8613800210500，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個(gè)00協(xié)議標(biāo)識(shí)（TP—PID）是普通GSM類型,點(diǎn)到點(diǎn)方式04用戶信息編碼方式（TP—DCS）8—bit編碼00有效期（TP—VP）5分鐘01用戶信息長度（TP—UDL）實(shí)際長度1個(gè)字節(jié)68用戶信息（TP—UD）0×68接收數(shù)據(jù):0891683108200105F0040D91683184821969F2000470404271726423026869表2-6接受數(shù)據(jù)碼段含義說明08SMSC地址信息的長度共8個(gè)八位字節(jié)（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI)用國際格式號(hào)碼（在前面加‘+’）683108200105F0SMSC地址8613800210500，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個(gè)04基本參數(shù)（TP—MTI/VFP）0D回復(fù)地址數(shù)字個(gè)數(shù)91回復(fù)地址格式（TON/NPI）683118087981F6回復(fù)地址（TP-RA）8613800210500，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個(gè)00協(xié)議標(biāo)識(shí)（TP—PID）是普通GSM類型,點(diǎn)到點(diǎn)方式04用戶信息編碼方式（TP—DCS）8—bit編碼70404271726423時(shí)間戳（TP—SCTS）07-04-2417：27：4623表示時(shí)間區(qū)02用戶信息長度（TP—UDL）實(shí)際長度2個(gè)字節(jié)68用戶信息（TP—UD）0×680×692.3GTM900C信號(hào)連接器和天線接口GTM900-C的信號(hào)連接器和天線接口，包括：信號(hào)連接器接口；天線接口。2.3.1信號(hào)連接器GTM900-C的信號(hào)連接器是一個(gè)40Pin的ZIF連接器，引腳間距為0.5mm，線距0.5mm，結(jié)構(gòu)為單排彎式表貼型，帶電纜鎖緊機(jī)構(gòu)，型號(hào)是Hirose的FH12-40S-0.5SH。連接器外形如圖2-3所示。圖2-3連接器外形2.3.2天線接口GTM900-C提供的天線接口為GSC射頻連接器，外接天線通過電纜連接到該連接器上。該連接器是由HRS公司提供的，器件編碼是U.FL-R-SMT-1(10)，具體的圖形和尺寸如圖2-4所示。圖2-4天線接口連接器尺寸圖（單位：mm）2.3.3接口信號(hào)表2-7信號(hào)連接器接口功能表序號(hào)信號(hào)名稱I/O接口電平功能備注1VBATI3.4－4.7V電源建議典型值：3.8V2VBATI3VBATI4VBATI5VBATI6GND-地7GND-8GND-9GND-10GND-11USB_D+I/O僅用于模塊調(diào)測(cè),設(shè)計(jì)時(shí)懸空12USB_D-I/O僅用于模塊調(diào)測(cè),設(shè)計(jì)時(shí)懸空13VBUSI僅用于模塊調(diào)測(cè),設(shè)計(jì)時(shí)懸空。注意：此管腳與GTM900-A/B存在差異，不能兼容，GTM900-A/B為VDD信號(hào)，用于模塊正常啟動(dòng)指示信號(hào)。14ADCI0－1.75V模擬數(shù)字采樣最高輸入電壓15PWONI-開/關(guān)機(jī)控制信號(hào)低電平有效16UART_DSR0O2.85V(±0.1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒-17UART_RI0O2.85(±0.1)振鈴指示-18UART_RXD0O2.85V(±0.1)GTM900C模塊AT命令串口發(fā)送信號(hào)（對(duì)端設(shè)備接收）用于GTM900-C模塊的AT命令，TTL電平19UART_TXD0I2.85V(±0.1)GTM900C模塊AT命令串行接收信號(hào)（對(duì)端設(shè)備發(fā)送）用于GTM900-C模塊的AT命令，TTL電平20UART_CTS0O2.85V(±0.1)清除發(fā)送GTM900-C上PIN腳定義為輸出信號(hào)21UART_RTS0I2.85V(±0.1)請(qǐng)求發(fā)送GTM900-C上PIN腳定義為輸入信號(hào)22UART_DTR0I2.85V(±0.1)數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒-23UART_DCD0O2.85V(±0.1)載波檢測(cè)-24SIM_CDI2.85V(±0.1)SIM卡在位信號(hào)目前軟件尚不支持,設(shè)計(jì)時(shí)懸空25SIM_RSTO2.85V(±0.1)SIM卡復(fù)位信號(hào)-26SIM_DATAI/O2.85V(±0.1)SIM卡數(shù)據(jù)傳輸接口-27SIM_CLKO2.85V(±0.1)SIM卡時(shí)鐘信號(hào)-28SIM_VCCO2.85V(±0.1)SIM卡電源-29SIM_GND--SIM卡地與通常的工作地：GND信號(hào)連接同時(shí)要求與SIM卡的GND信號(hào)連接30VbackupI/O3.0V備用電池電源信號(hào)參考后面章節(jié)的推薦設(shè)計(jì)31RSTI2.85V(±0.1)復(fù)位信號(hào)低電平有效，對(duì)模塊復(fù)位32LPGO2.85V(±0.1)指示燈狀態(tài)控制信號(hào)-33AUXO+O-第二路音頻輸出信號(hào)＋-34AUXO-O-第二路音頻輸出信號(hào)－-35EAR+O-第一路音頻輸出信號(hào)＋-36EAR-O-第一路音頻輸出信號(hào)－-37MIC+-第一路音頻輸入信號(hào)＋第一路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置38MIC--第一路音頻輸入信號(hào)－第一路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置39AUXI+-第二路音頻輸入信號(hào)＋第二路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置40AUXI--第二路音頻輸入信號(hào)－第二路音頻單端輸入負(fù)，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置2.4接口的使用GTM900-C各接口的使用，包括：UART接口；USB接口；SIM卡接口；RTCBackup接口；Audio接口；LPG接口。2.4.1UART接口的功能特性UART接口與外界進(jìn)行串行通信，支持3.00V電平輸入和輸出。UART接口的信號(hào)除了RXD0、TXD0是高電平有效之外，其余所有信號(hào)均為低電平有效。UART接口有512byte的發(fā)送FIFO（FirstInFirstOut）和接收FIFO，支持可編程的數(shù)據(jù)寬度、可編程的數(shù)據(jù)停止位、可編程的奇/偶校驗(yàn)或者沒有校驗(yàn)。UART接口工作的最大速率為115.2kbit/s，默認(rèn)支持9600bit/s的速率，支持波特率掉電保存。2.4.2UART接口信號(hào)定義UART接口信號(hào)定義如表2-8所示.表2-8UART接口信號(hào)定義序號(hào)信號(hào)名描述特性方向23UART_DCD0載波檢測(cè)數(shù)據(jù)鏈路已連接DCE-DTE17UART_RI0振鈴指示通知DTE有遠(yuǎn)程呼叫DCE-DTE21UART_RTS0請(qǐng)求發(fā)送DTE通知DCE請(qǐng)求發(fā)送DTE-DCE19UART_TXD0發(fā)送數(shù)據(jù)DTE發(fā)送數(shù)據(jù)DTE-DCE16UART_DSR0數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DCE準(zhǔn)備就緒DCE-DTE22UART_DTR0數(shù)據(jù)終端就緒DTE準(zhǔn)備就緒DTE-DCE20UART_CTS0清除發(fā)送DCE已切換到接收模式DCE-DTE18UART_RXD0接收數(shù)據(jù)DTE接收串行數(shù)據(jù)DCE-DTE6GND地--2.4.3UART接口DCE-DTE配線DCE-DTE的連接關(guān)系如圖2-4所示。圖2-4DCE-DTE的連接關(guān)系

第三章總體設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)包括：①主控器對(duì)GTM900-C模塊具有實(shí)時(shí)控制性；②確保GTM900-C工作的穩(wěn)定性；③要求系統(tǒng)的抗干擾性和報(bào)警功能齊全；④用戶可以對(duì)報(bào)警器進(jìn)行實(shí)時(shí)管理；⑤報(bào)警統(tǒng)具有靈活性、系降低產(chǎn)品成本。3.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)根據(jù)以上目標(biāo)任務(wù)，為了使系統(tǒng)具有靈活行，這里采用分體組合的方法，使得外部的傳感和報(bào)警裝置獨(dú)立起來，整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：=1\*GB3①主控器能及時(shí)地對(duì)GTM900-C模塊收到的短信息采取相應(yīng)的處理，保證了系統(tǒng)的抗干擾性。=2\*GB3②系統(tǒng)采用輪詢握手的方式保證模塊能夠正常工作，避免系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。=3\*GB3③用戶可以直接使用自己的收集和系統(tǒng)進(jìn)行控制，如設(shè)防、撤防、修改密碼、查詢狀態(tài)等。④系統(tǒng)具輸出有遠(yuǎn)程性，不受距離的影響。⑤多路傳感器和繼電器保證了系統(tǒng)的報(bào)警檢測(cè)方位的齊全和御警處理強(qiáng)大功能。⑥加設(shè)匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報(bào)警，確保車主的安全。3.3系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)以及總體設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)主要框圖如圖3-1，系統(tǒng)有主控機(jī)、傳感器、繼電器組、蜂鳴器、手機(jī)模塊構(gòu)成。各個(gè)部分重要功能如下：（1）控制主機(jī)，主控機(jī)核心為AT89C51單片機(jī)，主孔機(jī)負(fù)責(zé)接受傳感器的報(bào)警信號(hào)向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動(dòng)作控制命令。主控機(jī)和GTM900-C、Modem之間通過USB或者RS232串口進(jìn)行雙向通信，接受來自TM900-C的控制信息，根據(jù)車主的控制命令進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，當(dāng)接到傳感器的報(bào)警信號(hào)后主控機(jī)要控制GTM900-C撥打設(shè)定的電話號(hào)碼或發(fā)送短信息。（2）GTM900-C、Modem（手機(jī)），主要負(fù)責(zé)向主控機(jī)傳送控制信息、向主控機(jī)指定的電話號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信息。（3）蜂鳴報(bào)警器，繼電器在主控機(jī)的控制下執(zhí)行報(bào)警，，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。（4）報(bào)警傳感器，可以選配紅外報(bào)警探測(cè)器、振動(dòng)傳感器等，本系統(tǒng)最多允許接入4路報(bào)警傳感器。圖3-1系統(tǒng)總體框圖本系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)貴重物品遭受盜竊時(shí)，由于物品本身的異常運(yùn)動(dòng)情況被加速度傳感器所監(jiān)測(cè)到，系統(tǒng)CPU根據(jù)兩個(gè)加速度傳感器的三路加速度信息，通過系統(tǒng)設(shè)定的分析、處理和分類算法，生成若干類報(bào)警信息；同時(shí)，系統(tǒng)CPU控制GTM900-C模塊發(fā)出短信報(bào)警。本設(shè)計(jì)基于GTM900-C的貴重物品報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)情況：首先，利用加速度傳感器檢測(cè)物品的是否存在異常移動(dòng)、異常振動(dòng)、異常振動(dòng)、異常提升和物品異常切斜等等情況。其次，控制單元根據(jù)算法模型分析、報(bào)確認(rèn)上述異常情況的發(fā)生。最后，GSM模塊收到確認(rèn)的異常情況信號(hào)信息，便向預(yù)先設(shè)置的用戶發(fā)送警信息，如==部門、用戶及第二級(jí)用戶。用戶接到報(bào)警信息后還可以回?fù)鼙O(jiān)聽，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。3.4系統(tǒng)原理圖詳見附錄3

第四章硬件設(shè)計(jì)4.1AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51單片機(jī)的基本組成及功能方塊圖如圖4-1所示：圖4-1AT89C51單片機(jī)基本組成及功能4.1.1AT89C51單片機(jī)管腳說明ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出4.1.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)AT89C5l中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，時(shí)鐘電路如圖4-1所示。圖4-2單片機(jī)時(shí)鐘電路外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器應(yīng)選擇40pF±10F。本設(shè)計(jì)中由于使用ＣＡＮ總線的控制器SJA1000，因此單片機(jī)的時(shí)鐘電路可以和SJA1000共用，在這里只畫出了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。在SJA1000當(dāng)中，晶振的選擇為26mHz。4.1.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖4-3單片機(jī)復(fù)位電路當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。圖3.3中電容C3和電阻R2對(duì)電源十5V來說構(gòu)成微分電路。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。4.2傳感器的選型傳感器可利用加速度振動(dòng)傳感器。振動(dòng)傳感器可采用ND-l型高靈敏振動(dòng)位移傳感器。它是一種集振動(dòng)和位移測(cè)量于一身的全方位固態(tài)控制器件，對(duì)振動(dòng)有很高的檢測(cè)靈敏度，對(duì)周圍環(huán)境的聲音信號(hào)抑制并具有很強(qiáng)的抗干擾能力。其靈敏度通過電容可調(diào)。4.3ND振動(dòng)傳感器圖4-4ND振動(dòng)傳感器外型

4.3.1ND系列振動(dòng)位移傳感電路ND系列振動(dòng)位移傳感器,是一種集振動(dòng)和位移檢測(cè)于一身的全方信固態(tài)控制器件,是目前作為報(bào)警和狀態(tài)檢測(cè)的最佳選擇,傳感部分采用目前最先進(jìn)固態(tài)加速度檢測(cè)器件,既對(duì)振動(dòng)有很高的檢測(cè)靈敏度,又對(duì)周圍環(huán)境的聲音信號(hào)抑制,具有很強(qiáng)的抗干擾能力,可廣泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車,保險(xiǎn)柜,庫房門窗等場(chǎng)合的防盜裝置中,器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片,應(yīng)用非常方便,可直接帶動(dòng)小功率負(fù)載,用一只三極管進(jìn)行電流放大后,即可驅(qū)動(dòng)繼電器或報(bào)警器。由于ND系列器件工作在固態(tài)檢測(cè)方式,故不存在機(jī)械疲勞,靈敏度降低,誤觸發(fā)和受環(huán)境濕度溫度影響等不良現(xiàn)象,具有很好的一致性,器件根據(jù)控制芯片的不同分為以下兩種型號(hào):ND-1全向振動(dòng)傳感控制電路，特點(diǎn)：可調(diào)靈敏度和輸出延時(shí)長短。

ND-2全向振動(dòng)傳感控制電路，特點(diǎn)：超微功耗IO<1UA.

ND-1和ND-2的專用傳感器.4.3.2ND-1全向振動(dòng)傳感控制電路ND-1的外形及引腳見圖4-5，腳距：2.54mm,引腳功能見表4-1,內(nèi)部示意圖如圖4-6,在器件檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)時(shí),能夠輸出直流電壓信號(hào),經(jīng)外部元件電流放大后,即可驅(qū)動(dòng)報(bào)警器或繼電器，并受內(nèi)部定時(shí)器控制，具有報(bào)警一段時(shí)間后自動(dòng)復(fù)位功能。ND-1的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)見表4-2,應(yīng)用見圖4-7表4-1引腳功能引腳功能1地2懸空3輸出4延時(shí)設(shè)定5電源圖4-5外形及引腳圖4-6內(nèi)部示意圖圖4-7技術(shù)應(yīng)用圖4-8直接驅(qū)動(dòng)圖4-9三極管驅(qū)動(dòng)圖4-10人體驅(qū)動(dòng)檢測(cè)器表4-2ND-1的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)工作電壓3V-12V靜態(tài)電流3V時(shí)500UA靈敏度0.1g檢測(cè)方向全向位移檢測(cè)依據(jù)加速度工作溫度-30℃~+65℃體積12×22×32mm圖4-11ND-1輸出脈沖信號(hào)的應(yīng)用由于器件內(nèi)部集成度很高,外圍電路相當(dāng)簡(jiǎn)單,圖4-7中的C是延時(shí)控制電容,取值越大,延時(shí)就越長,反之則反,一般取值為0.1UF-10UF之間.R是外接靈敏度設(shè)定電阻,一般情況下懸空即可,這時(shí)ND-1靈敏度最高.當(dāng)晃動(dòng)或振動(dòng)(敲擊)ND-1時(shí),LED點(diǎn)亮(3腳輸出由低電平轉(zhuǎn)為高電平),延時(shí)過后自動(dòng)熄滅,由于音樂IC耗電很小,故可用ND-1直接驅(qū)動(dòng),見圖4-8.也可通過三極管電流放大后驅(qū)動(dòng)繼電器或大功率負(fù)載,見圖4-9.用ND-1制作的人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器,見圖4-10,當(dāng)人體在不斷運(yùn)動(dòng)時(shí),ND-1輸出為高電平,并通過內(nèi)部電路延時(shí),當(dāng)人體停止運(yùn)動(dòng)時(shí),ND-1的輸出轉(zhuǎn)為低電平,C8550導(dǎo)通,報(bào)警電路B開始工作,發(fā)出警報(bào)聲,此電路可開發(fā)成老人救護(hù)報(bào)警器,軍人戰(zhàn)地救護(hù)器,如將報(bào)警電路換成無線發(fā)射機(jī),可用于被盜物體跟蹤器或跟蹤觀察動(dòng)物的儀器及其它電子報(bào)警和檢測(cè)裝置.

用ND-1輸出脈沖信號(hào)的應(yīng)用,見圖4-11,這是一則可設(shè)置在門上的音樂門鈴(或報(bào)警)電路,當(dāng)客人敲門時(shí),ND-1可輸出一串脈沖觸發(fā)音樂ICKD9300工作,起到門鈴的作用,如果有人在撬鎖或擅自開門闖入時(shí),電路也會(huì)動(dòng)作,起到防盜作用,整個(gè)電路的耗電為UA級(jí),用示波器可看P2腳輸出波形。4.3.3ND-2全向振動(dòng)傳感控制電路ND-2是最新推出的產(chǎn)品,采用特別設(shè)計(jì)的低功耗檢測(cè)控制芯片,靜態(tài)耗電小于1UA,是目前振動(dòng)傳感器中耗電最小的器件.為了方便使用,采用引線方式,外形見圖4-12.引線連接方式:

紅線:電源正極,綠線:輸出端,黑線:地.

ND-2采用集電極開路輸出方式(見圖4-13),其內(nèi)部三極管的控制電流不小于10mA。受內(nèi)部定時(shí)器的控制,每檢測(cè)出一次振動(dòng)信號(hào),三極管導(dǎo)通5秒.負(fù)載得電工作.當(dāng)用量較大時(shí),用戶可向我廠定制任意延時(shí)參數(shù)(1-30秒范圍)

ND-2的技術(shù)參數(shù)見表4-3,其應(yīng)用見圖4-14.

當(dāng)ND-2受到振動(dòng)時(shí),LED會(huì)點(diǎn)亮5秒,之后熄滅,再次振動(dòng)則繼續(xù)點(diǎn)亮.如果外接一只PNP三極管(見圖4-15),則可帶動(dòng)繼電器,報(bào)警器等功率較大的負(fù)載.

注:1,ND-2在數(shù)只聯(lián)用時(shí)其輸出端可并聯(lián)使用.

2,ND-2的輸出端不允許與電源正極短路,否則會(huì)造成器件的永久損壞.表4-3ND-2的技術(shù)參數(shù)工作電壓2V-5V靜態(tài)電流1UA靈敏度0.1g檢測(cè)方向全向位移檢測(cè)依據(jù)加速度工作溫度-30℃~+65℃體積0.8×2×2.2mm圖4-12引線連接方式圖4-13集電極開路輸出方式圖4-14技術(shù)應(yīng)用圖4-15外接三極管報(bào)警4.3.4ＮＤ專用傳感器這是一種不被聲音控制的固態(tài)傳感器件,當(dāng)受到振動(dòng)或大幅度晃動(dòng)時(shí),其內(nèi)部阻值會(huì)快速變化,當(dāng)加入偏流電阻R時(shí),即可輸出一定幅值的電壓觸發(fā)信號(hào),此信號(hào)可驅(qū)動(dòng)音樂IC,控制電路等,體積:0.8×2×2.2cm,外形見圖4-16,實(shí)際應(yīng)用見圖4-17.圖4-16ND專用傳感器外形圖圖4-17實(shí)際應(yīng)用圖圖4-18安裝架外形和孔位4.3.5ND-O振動(dòng)傳感控制電路安裝支架為了便于ND系列振動(dòng)傳感控制電路的安裝和使用,特為其設(shè)計(jì)了ND-0安裝支架用它可以充分發(fā)揮傳感器的性能,并簡(jiǎn)化了安裝難度,其外形和孔位見圖4-18,使用時(shí)將ND傳感器用914膠或環(huán)氧樹脂固定在支架的平面上,另一面的兩個(gè)孔用于與被檢測(cè)體固定在一起。4.4加速度傳感器ADXL2024.4.1利用ADXL202進(jìn)行加速度測(cè)量的基本原理

ADXL202的模塊結(jié)構(gòu)如圖4-l8所示，它是在單一芯片上集成兩個(gè)相互獨(dú)立、測(cè)量方向相互垂直的敏感元的測(cè)量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器；由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個(gè)極板，電容的另一極扳固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對(duì)位置變化時(shí)，電容值也發(fā)生化；兩個(gè)敏感元的信號(hào)處理電路將各自的電容變化轉(zhuǎn)換成幅值與加速度成正比圖4-18ADXL202E模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的方波信號(hào)，經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后，就能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過引腳XOUTYOUT進(jìn)行輸出。另外，ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號(hào)。4.4.2ADXL202引腳功能簡(jiǎn)介

ADXL202的封裝形式為LCC-8，其封裝和引腳的示意圖如圖4-19所示。4-19ADXL202E封裝引腳結(jié)構(gòu)圖如上圖4-19中引腳ST用于芯片自測(cè)，VDD上電后，ST在靜電力的作用下，輸出的工作循環(huán)脈寬改變10％左右，相當(dāng)于作用800mg加速度的輸出信號(hào)，測(cè)試這個(gè)引腳就可以用于判斷芯片是否正常工作；引腳T2需外接RSET電阻，在0．5ms～10ms范圍內(nèi)設(shè)置工作循環(huán)周期T2；引腳COM作為公共接地端；引腳XOUT、YOUT用于輸出數(shù)字信號(hào)；引腳XFILT、YFILT外加濾波電容，用以設(shè)置檢測(cè)信號(hào)的帶寬范圍，VDD引腳作為芯片供電電源輸入端。

4.4.3加速度值的確定

加速度傳感器可以分別利用XOUT、YOUT引腳和XFILT、YFILT引腳進(jìn)行數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)輸出。

在采用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只要利用微處理器的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器端口分別采集信號(hào)的工作周期脈寬T1和工作周期的時(shí)間度T2，利用公式(1)就可以得出被測(cè)加速度的值。計(jì)算公式為：（1）在采用模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以直接采用從XFILT、YFILT引腳輸出的模擬信號(hào)，也可以將XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行RC濾波，重新恢復(fù)成模擬信號(hào)。第一種方法輸出的信號(hào)帶寬比較寬，但需外加電壓跟隨器才能帶負(fù)載；第二種方法可以對(duì)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大，但頻率響應(yīng)特性較低。采用何種輸出方式應(yīng)根據(jù)具體的使用條件來確定。4.4.4采用ADXL202的物品移動(dòng)設(shè)計(jì)方案

由于竊賊盜竊物品時(shí)會(huì)引起物體本身的振動(dòng)或傾斜現(xiàn)象，而ADXL202能夠測(cè)量0～5kHz、±2g范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)加速度。動(dòng)態(tài)加速度的測(cè)量可以用于振動(dòng)檢測(cè)；而利用靜態(tài)的重力加速度作為輸入矢量，就可以確定物體的空間方向。

ADXL202采用3V直流電源供電，為降低電源對(duì)傳感器的干擾，在引腳VDD和公共接地端COM之間需連接O．1μF的去耦電容。由于芯片與微處理器共用一個(gè)供電電源，在電源與VDD間需增加一個(gè)100Ω的電阻，以減小數(shù)字信號(hào)對(duì)傳感器輸出信號(hào)的干擾。

T2引腳外接625kΩ的RSET電阻，將輸出的數(shù)字信號(hào)周期確定為5ms，即頻率為200Hz。從XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號(hào)直接送到微處理器的計(jì)數(shù)器，定時(shí)器端口，以便進(jìn)行重力加速度的測(cè)量，以得出物品本身傾角的變化。從XEILT、YFILT引腳輸出的模擬信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器提高負(fù)載能力后，送入微處理器的A/D端口，以對(duì)物品本身微小振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。

貴重物品防盜中，物品本身傾斜角度的測(cè)量要求其信號(hào)的噪聲必須很小，這就要限制信號(hào)帶寬。而對(duì)于振動(dòng)的測(cè)量，則需要10～200Hz的較寬信號(hào)范圍。首先，將XFILY、YFILT引腳的濾波電容CX、CY設(shè)定為0．027μF，這樣輸出的數(shù)字、模擬信號(hào)的帶寬全都限制在200Hz以下，再將ADXl202輸出的帶寬為200Hz的數(shù)字和模擬信號(hào)分別經(jīng)過低通濾波和高通濾波，就可以獲得傾斜、振動(dòng)監(jiān)測(cè)所需帶寬的信號(hào)。將ADXL202同時(shí)作為振動(dòng)測(cè)量和傾角測(cè)量傳感器的方案原理圖如圖4-20所示。圖4-20ADXL202應(yīng)用方案原理圖4.4.5傾斜角度的測(cè)量

對(duì)于采用工程量大的整體搬運(yùn)的盜竊方式，如果物品的角度相對(duì)于初始狀態(tài)改變5°，就可判定有盜盜竊情況發(fā)生。

傾斜角度測(cè)量值通過XOUT、YOUT端口輸出的數(shù)字信號(hào)得到。由于經(jīng)XFILT、YFILT端口的電容低通濾波，信號(hào)帶寬為200Hz．則根據(jù)ADXl202的噪聲計(jì)算公式為：

（2）

其中，Noise為噪聲的幾何平均值，BW為信號(hào)帶寬，f(Hz)為頻率。則其噪聲平均水平為：

取置信區(qū)間95.4%，則信號(hào)噪聲的峰-峰值為：（3）

如果ADXl202的敏感軸從水平位置變化了5°，就相當(dāng)于ADXL202輸出的數(shù)字信號(hào)改變約87mg，這樣14．4mg的噪聲水平就顯得過高了。因?yàn)槠谕脑肼曀阶疃嗖荒艹^信號(hào)的十分之一，即8．7mg。將XOUT、YOUT端口輸出的200Hz數(shù)字信號(hào)進(jìn)行16次采樣，并將采得的信號(hào)取平均值，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字低通濾波，將信號(hào)的帶寬降為12．5Hz。此時(shí)的噪聲水平為：

取置信區(qū)5.4%，則信號(hào)噪聲的峰-峰值為：這種噪聲水平完全可以滿足系統(tǒng)要求。

ADXl202的溫度變化系數(shù)為2mg／℃，在監(jiān)測(cè)的0°～5°傾角范圍內(nèi)，每改變1°，輸出約改變17mg。由于室外晝夜溫差很可能達(dá)到8．5℃，溫度漂移很可能造成虛假報(bào)警，必須對(duì)其限制?？梢岳密浖⒎制鬟M(jìn)行信號(hào)處理，即如果ADXL202的輸出變化率大于87mg/min，就認(rèn)為有警情；如果小于這個(gè)數(shù)值，就可以認(rèn)為是由于溫度變化引起的溫度漂移，不予報(bào)警。4.4.6物品微小振動(dòng)的測(cè)量

通過對(duì)物品本身微小振動(dòng)的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)破壞物品行為的監(jiān)測(cè)。若在一個(gè)較短時(shí)間段內(nèi)，振動(dòng)的能量超過設(shè)定的閾值，就可以判定有破壞貴重物品的情況發(fā)生。

監(jiān)測(cè)貴重物品微小振動(dòng)所需信號(hào)由XFILT、YFILT端口獲得。雖然在XFILT、YFITL端口輸出的模擬信號(hào)已經(jīng)過200Hz低通濾波，但仍需將信號(hào)再經(jīng)10Hz高通濾波，才能達(dá)到振動(dòng)監(jiān)測(cè)所需的10~200Hz帶寬要求。另外，從XFILT、YFILT端口輸出的模擬信號(hào)負(fù)載能力很弱，可以將帶通濾波后的信號(hào)送入電壓跟隨器，以提高其負(fù)載能力，然后，將信號(hào)送微處理器內(nèi)部的A/D端口進(jìn)行模，數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)采樣定理(NyquistCriteria)，徽處理器采樣頻率定為400Hz，即每2．5ms采樣一次。

利用軟件積分器測(cè)量振動(dòng)的能量，是將微處理器記錄的16次振幅采樣值的絕對(duì)值求和，即可得到40ms內(nèi)振動(dòng)的能量。如果這個(gè)絕對(duì)值之和超過設(shè)定的數(shù)字閾值，微處理器就可以進(jìn)行報(bào)警。

利用振動(dòng)加速度傳感器ADXL202組成的防盜監(jiān)測(cè)裝置，不但擁有傳統(tǒng)物品防盜傳感器件的靈敏性，而且擴(kuò)大了物品防盜的監(jiān)測(cè)范圍(可以對(duì)大型整體搬運(yùn)的盜竊方式進(jìn)行預(yù)警)，而且還簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。ADXL202完全可以取代磁效應(yīng)傳感器等傳統(tǒng)敏感元件。成為物品防盜監(jiān)測(cè)信號(hào)的可靠敏感器件。另外，ADXL202在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、信息產(chǎn)品、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面也有著廣泛的應(yīng)用。4.5報(bào)警策略為了區(qū)分情況的緊急程度，可以設(shè)置兩條短信。若單一檢測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)則發(fā)送短信一；若兩個(gè)都檢測(cè)到信號(hào)則發(fā)送短信二。發(fā)出短信息以后，用戶只需撥號(hào)就可以報(bào)警并通知他人。若網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題則向用戶手機(jī)撥號(hào)。

第五章軟件設(shè)計(jì)在主程序中，AT89C51利用巧妙的算法對(duì)震動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，相當(dāng)于對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分。如果4秒內(nèi)80％（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié))的信號(hào)有效，則說明有非法人員入侵，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)以后通過程序控制，以保證15分鐘之內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生第二次報(bào)警信號(hào)。5.1.1程序流程圖5.1.2程序的主循環(huán)圖5.2控制電路當(dāng)用戶收到報(bào)警信息后，如需采取措施，可以向GTM900-C模塊撥號(hào)。單片機(jī)收到信號(hào)后，發(fā)出ATH指令將撥號(hào)掛斷，然后向P1．7口發(fā)出控制信號(hào)。控制信號(hào)通過運(yùn)放放大后，繼電器（ULN2003A）將啟動(dòng)蜂鳴器，從而達(dá)到警告震懾竊賊以保護(hù)物品的安全。如要恢復(fù)，再向GTM900-C撥號(hào)即可。繼電器的內(nèi)阻很小，須用OC門驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路如圖5-1所示。圖5-1驅(qū)動(dòng)電路圖系統(tǒng)程序采用匯編語言程序，主程序共調(diào)用了5個(gè)子程序?！ぴO(shè)置短信息格式子程序：用來進(jìn)行單片機(jī)GTM900-C模塊的握手過程和設(shè)置GTM900-C模塊發(fā)送短信息的格式·查已讀短信子程序：一般用于系統(tǒng)重新啟動(dòng)，設(shè)置系統(tǒng)密碼。·查未讀短信子程序：系統(tǒng)工作期間，用戶通過短信管理系統(tǒng)，主要功能是先檢測(cè)密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進(jìn)行修改密碼、撤防、設(shè)防、查詢狀態(tài)等功能?！ぐl(fā)送匪警短信息子程序：執(zhí)行發(fā)送匪警短信息功能·報(bào)警子程序：執(zhí)行控制報(bào)警喇叭、撥號(hào)、發(fā)送短信息報(bào)警。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用基于GPRS短消息的通信方式控制貴重物品報(bào)警系統(tǒng)，不僅可以提高報(bào)警系統(tǒng)的通信可靠程度，而且通信距離基本不受限制，從而實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)物品的長距離實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外本系統(tǒng)還可對(duì)入侵的緊急程度進(jìn)行區(qū)分，便于用戶根據(jù)情況采取措施，滿足了用戶對(duì)貴重物品防盜的要求。本系統(tǒng)成本不高，易于推廣。通過在多種汽車上的實(shí)際應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行良好。

第六章應(yīng)用情況和改進(jìn)設(shè)想如上所述，本設(shè)計(jì)主要是加速度傳感器的應(yīng)用?，F(xiàn)在就其在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況作個(gè)總結(jié)，并提出一點(diǎn)改進(jìn)設(shè)想。在本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)加速度傳感器的基本應(yīng)用，也體現(xiàn)了low-g加速度傳感器高靈敏度的特點(diǎn)。但是在應(yīng)用中存在許多不足，仍須改進(jìn)。為什么會(huì)產(chǎn)生這些問題呢？首先，振動(dòng)加速度傳感器有一定的感應(yīng)帶寬和其變化頻率，在設(shè)計(jì)中采用純軟件，也就是純數(shù)字的設(shè)計(jì)方法處在缺陷。數(shù)模轉(zhuǎn)換的速度有限，使得快變的加速度信號(hào)不能被很好的采集、利用。其次，對(duì)于連續(xù)變化的電壓模擬量做精度有限的數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換必然犧牲模擬量的精度，并且必須考慮數(shù)模轉(zhuǎn)換本身存在的誤差使得加速度的定標(biāo)變得很困難。在后續(xù)的研究工作中會(huì)在一下改進(jìn)。改變?cè)械募冘浖膶?shí)現(xiàn)方法，改為軟硬件并用的方法，把原本的純軟件的積分，也就是數(shù)字量的累加改成采用模擬積分器的方法，而且改用模擬方法的自矯正，增加模擬低通濾波器。本設(shè)計(jì)著眼于振動(dòng)加速度傳感器的振動(dòng)、震動(dòng)、傾斜、提升、移動(dòng)和玻璃破碎等防范信息的數(shù)字信號(hào)處理（包括區(qū)分、判斷、噪音濾除、形態(tài)綜合分析等等）算法的研究，并結(jié)合本公司的成熟技術(shù)——GPRS短信發(fā)送和報(bào)警技術(shù)，構(gòu)成新的應(yīng)用——貴重物品防盜GPRS報(bào)警系統(tǒng)，可望年內(nèi)向社會(huì)推廣。

第七章結(jié)論本課程設(shè)計(jì)采用ADXL202加速度傳感器，由單片機(jī)AT89C51控制，實(shí)現(xiàn)功能要求電路的工作過程及設(shè)計(jì)，軟件編程來實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)送及接收。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)貴重物品的加速度。通過各種方式大量收集資料，查閱相關(guān)論文，學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，有關(guān)振動(dòng)加速度傳感器的知識(shí)，和軟件編程。本設(shè)計(jì)采用ADXL202振動(dòng)加速度傳感器，具有線路簡(jiǎn)單、硬件少、成本低的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景比較廣泛，尤其其具有完善的單總線通信協(xié)議，無需復(fù)雜繁瑣的布線就可以構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，充分利用了AT89C51和ADXL202硬件接口電路簡(jiǎn)潔性。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)測(cè)溫范圍廣，精度高，具有廣泛的適用性。一份耕耘，一份收獲。通過兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)匯編語言有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。為了以后使自己能進(jìn)一步學(xué)好該門科以及其它的科目，我深深地感到要有科學(xué)的思維方法和學(xué)習(xí)方法是極其重要的。畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)期已經(jīng)很快的過去，驀然回首，深深的認(rèn)識(shí)到匯編的重要性。由于對(duì)微機(jī)原理的課程有點(diǎn)茫然，所以拿到這個(gè)題目時(shí)不知道是如何下手，一下子沒有頭緒。于是去圖書館查找了相關(guān)資料后開始理清了設(shè)計(jì)的思路。從程序設(shè)計(jì)到上機(jī)調(diào)試以及說明書的編寫，都花費(fèi)了不少的時(shí)間，還好課題能夠順利通過。小小的勝利給了我自己很大的信心。這其中也出現(xiàn)了不少的問題。比如調(diào)試過程中，使我花費(fèi)了不少工夫重溫系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，真是有種“才下眉頭，又上心頭”的感覺。盡管在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到了不少的問題，但在老師及同學(xué)的幫助下迎刃而解了。做完設(shè)計(jì)我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，任何事情，開始的時(shí)候，都感覺很難。但，只要有信心克服困難，堅(jiān)持到底，永不氣餒，就能達(dá)到勝利的彼岸。還有，在搞設(shè)計(jì)的時(shí)候，查閱資料也是很重要的，“他山之石，可以攻玉”，掌握足夠的信息，就是掌握成功的關(guān)鍵?；仡欉@段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，我的收獲很大，覺得以前所學(xué)的單片機(jī)這門課程的重要性以及靈活運(yùn)用，并且把以前所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)一遍，還自學(xué)了很多關(guān)于芯片的知識(shí)。認(rèn)為和以前進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)一樣，開始總是一片茫然，但在老師的指導(dǎo)下，將逐步打開思路，萬里長征終于走出了第一步，經(jīng)過同組同學(xué)的討論，仔細(xì)分析，終于定下了方案。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)貴重物品的移動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理和工作方式有了更深的理解，更多的是使我初步形成了一種全局考慮，對(duì)問題各個(gè)擊破的設(shè)計(jì)思路?？傊@次畢業(yè)設(shè)計(jì)相對(duì)來說比較成功，要感謝各位老師的耐心指導(dǎo)，我相信不管做什么畢業(yè)設(shè)計(jì)，只要自己進(jìn)入到其中為畢業(yè)設(shè)計(jì)到處找書籍，都將會(huì)有多的收獲，都能取得成功。并且讓你學(xué)到你在平時(shí)的課堂上學(xué)不到的知識(shí)！讓你對(duì)這門深?yuàn)W的知識(shí)更加有積極性。參考文獻(xiàn)[1]GTM900-C無線模塊說明書.華為技術(shù)有限公司.2009.3[2]童詩白.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》.高等教育出版社[3]晁陽.《單片機(jī)原理及應(yīng)用開發(fā)教程》.清華大學(xué)出版社[4]張國峰.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社[5]吳飛青.《單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo)》.機(jī)械工業(yè)出版社[6]AT命令手冊(cè).華為技術(shù)有限公司.2009.3[7]李海青.智能型檢測(cè)儀表及控制裝置.化學(xué)工業(yè)出版社[8]Raymondgcleod．Jr．《ManagementInformationSystem》ScienceResearchAssociates：Inc，1983[9]BijanJabbar．Intellinetworkconeptsinmobilecommunications．IEEECommunicMagazine．1992(2)

致謝我由衷的感謝我的指導(dǎo)老師張萬江對(duì)我的學(xué)習(xí)、工作、以及課題的研究和論文撰寫過程中面臨的問題所給的細(xì)心指導(dǎo)和無私幫助，沒有張萬江老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。感謝所有教過我的老師，是他們?cè)谶@四年的學(xué)期中為我提供無私的指導(dǎo)與鼓勵(lì)，我不僅學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)，更學(xué)到了人生的道理。感謝我在學(xué)校里結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友，你們讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)在我們的學(xué)習(xí)生活上也給予了很多的關(guān)懷，在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！謹(jǐn)向?qū)徳u(píng)本文的各位專家、老師致意！

附錄1：中文譯文第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的流媒體業(yè)務(wù)隨著第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)終端功能的增強(qiáng)和移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用內(nèi)容的豐富，各種無線應(yīng)用將極大地豐富我們的日常工作和生活。移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的一種頗具吸引力的新業(yè)務(wù)，它是流式傳輸支持的業(yè)務(wù)，主要面向UMTS和cdma2000等能提供較高空中接口帶寬的無線分組網(wǎng)絡(luò)。本文介紹了第三代移動(dòng)通信網(wǎng)中流媒體業(yè)務(wù)的基本概念和特點(diǎn)，闡述了移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及協(xié)議棧，并介紹了3G試驗(yàn)中移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)測(cè)試的基本情況，最后探討了移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展前景。

一、移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的基本描述

移動(dòng)流媒體技術(shù)是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到流媒體服務(wù)器上，讓移動(dòng)終端用戶能夠一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等到整個(gè)多媒體文件下載完成就可以即時(shí)觀看的技術(shù)。實(shí)際上，移動(dòng)流媒體技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)音視頻技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它是融合很多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后所產(chǎn)生的技術(shù)，它涉及到流媒體數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲(chǔ)、傳輸以及網(wǎng)絡(luò)通信等多項(xiàng)技術(shù)。移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)可以給移動(dòng)用戶提供在線的不間斷的聲音、影像或動(dòng)畫等多媒體播放服務(wù)。使用支持流媒體業(yè)務(wù)的終端用戶可以方便地從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取財(cái)經(jīng)信息、新聞和即時(shí)體育播報(bào)、天氣信息等信息服務(wù)；也可以進(jìn)行卡通、音頻、視頻以及電視節(jié)目的精彩片段下載播放和在線播放；還可以完成交通監(jiān)控和家庭監(jiān)控，即通過交通監(jiān)控來實(shí)時(shí)察看高速公路和主要道路的交通狀況，通過家庭監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)視家庭和辦公室的情況。

移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容的播放方式可以分為三種業(yè)務(wù)類型。

1.流媒體點(diǎn)播

內(nèi)容提供商將預(yù)先錄制好的多媒體內(nèi)容編碼壓縮成相應(yīng)格式，存放在流媒體內(nèi)容服務(wù)器上并把內(nèi)容的描述信息以及鏈接放置在流媒體的門戶網(wǎng)站上。最終用戶就可以通過訪問門戶網(wǎng)站，發(fā)現(xiàn)感興趣的內(nèi)容，有選擇地進(jìn)行播放。

2.流媒體直播

流媒體編碼服務(wù)器將實(shí)時(shí)信號(hào)編碼壓縮成相應(yīng)的格式，并經(jīng)由流媒體服務(wù)器分發(fā)到用戶的終端播放器。根據(jù)實(shí)時(shí)內(nèi)容信號(hào)源的不同，又可以分為電視直播、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

3.下載播放

用戶將流媒體內(nèi)容下載并存儲(chǔ)到本地終端中，然后可以選擇在任意時(shí)間進(jìn)行播放。對(duì)于下載播放，主要的限制指標(biāo)是終端的處理能力和終端的存儲(chǔ)能力，內(nèi)容提供商可以制作出較高質(zhì)量的視音頻內(nèi)容（高帶寬、高幀速率），但需要考慮內(nèi)容的下載時(shí)間及終端的存儲(chǔ)空間。

二、移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

典型的移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：流媒體終端（客戶端）、移動(dòng)通信接入網(wǎng)、移動(dòng)通信分組核心網(wǎng)、IP網(wǎng)絡(luò)、流媒體內(nèi)容服務(wù)器、流媒體內(nèi)容緩沖服務(wù)器、直播內(nèi)容采集服務(wù)器、用戶終端檔案服務(wù)器、接入門戶、綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、DRM（數(shù)字版權(quán)管理）服務(wù)器等。其中，流媒體內(nèi)容服務(wù)器（包括媒體制作和內(nèi)容管理）、內(nèi)容緩沖服務(wù)器和直播內(nèi)容采集服務(wù)器是移動(dòng)流媒體系統(tǒng)的核心功能實(shí)體，而用戶終端檔案服務(wù)器、綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)（或業(yè)務(wù)管理服務(wù)器）、DRM服務(wù)器以及接入門戶等作為公共的業(yè)務(wù)功能實(shí)體，構(gòu)成了流媒體服務(wù)器的外圍功能實(shí)體。

內(nèi)容服務(wù)器為移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)的服務(wù)器，是提供移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的核心設(shè)備，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)流媒體內(nèi)容的保存、編輯、格式轉(zhuǎn)換等，功能還應(yīng)包含SP/CP和用戶的管理等方面。

緩沖服務(wù)器用于在運(yùn)營商無法直接提供內(nèi)容，而需要在用戶訪問的時(shí)候向流媒體內(nèi)容服務(wù)器獲取內(nèi)容并進(jìn)行緩存。在用戶訪問并播放遠(yuǎn)端的流媒體內(nèi)容時(shí)，內(nèi)容緩沖服務(wù)器使得媒體內(nèi)容更靠近用戶，可以平滑IP網(wǎng)絡(luò)造成的時(shí)延抖動(dòng)。

直播內(nèi)容采集服務(wù)器對(duì)電視信號(hào)或?qū)崟r(shí)監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行編碼，將需要傳送的內(nèi)容自動(dòng)制作編碼成符合用戶使用要求的流媒體數(shù)據(jù)流，并轉(zhuǎn)發(fā)給流媒體終端。它可與內(nèi)容服務(wù)器合設(shè)，也可單獨(dú)設(shè)置。

用戶終端檔案也可以稱為用戶設(shè)備能力數(shù)據(jù)庫，主要用于終端的流媒體業(yè)務(wù)支持能力協(xié)商。

DRM服務(wù)器（數(shù)字版權(quán)管理）負(fù)責(zé)流媒體內(nèi)容的數(shù)字版權(quán)管理，可以是移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)專用的DRM服務(wù)器，也可以作為公共的DRM服務(wù)器為其他業(yè)務(wù)提供數(shù)字版權(quán)管理的功能。綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)負(fù)責(zé)SP/CP的管理，包括鑒權(quán)和認(rèn)證等。接入門戶可實(shí)現(xiàn)用戶瀏覽移動(dòng)流媒體內(nèi)容的入口和導(dǎo)航功能，可進(jìn)行用戶個(gè)性化設(shè)置、QoS設(shè)置等，并可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)推薦和排行、流媒體業(yè)務(wù)預(yù)覽和查詢界面等功能，還可為不同類型的終端提供不同的業(yè)務(wù)界面和業(yè)務(wù)集合。

三、移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)流程

移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)允許移動(dòng)通信網(wǎng)的合法用戶通過移動(dòng)終端以WAP或Web方式登錄到流媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)門戶網(wǎng)站上，對(duì)流媒體內(nèi)容進(jìn)行瀏覽或搜索并對(duì)指定內(nèi)容進(jìn)行下載播放或者在線播放，同時(shí)生成與之對(duì)應(yīng)的使用記錄用作服務(wù)計(jì)費(fèi)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)也可以與移動(dòng)通信網(wǎng)其他業(yè)務(wù)結(jié)合使用，使其他業(yè)務(wù)新增流媒體功能，比如可以為傳統(tǒng)的電話會(huì)議增加視頻流功能從而實(shí)現(xiàn)電視會(huì)議廣播服務(wù)等。移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)包括業(yè)務(wù)提供和業(yè)務(wù)使用兩大部分。

業(yè)務(wù)提供是指流媒體業(yè)務(wù)系統(tǒng)要處理不同類型、不同標(biāo)準(zhǔn)的流媒體格式文件，向不同需求和不同終端類型用戶提供個(gè)性化的流媒體點(diǎn)播或直播服務(wù)以及流媒體廣播服務(wù)。

業(yè)務(wù)使用包括內(nèi)容發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)使用兩個(gè)基本過程。內(nèi)容發(fā)現(xiàn)是指用戶使用支持流媒體業(yè)務(wù)的手機(jī)或其他移動(dòng)終端，訪問流媒體業(yè)務(wù)門戶網(wǎng)站，通過頁面瀏覽、分類查找或直接搜索等功能發(fā)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的過程；業(yè)務(wù)使用是指用戶