基于GSM模塊的防盜報警系統(tǒng)-畢業(yè)論文設計終稿

I紅外防盜報警器論文題目：基于51單片機與GSM紅外防盜報警器學院：專業(yè)：姓名：指導教師：2015年4月5日

內容摘要隨著信息、電子、控制、通信等技術的迅速發(fā)展，健康、安全、舒適、便捷的生活品質成為人們的迫切需要。而且隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快以及大量家用電器和廚房設施的使用，家庭安全隱患隨之增多，同時社會轉型期的家庭不安全因素也日益凸現(xiàn)，傳統(tǒng)的安全防范措施已無法適應現(xiàn)代化社會的需求。本文鑒于以上因素，建立了一個基于GSM網(wǎng)絡及短信息平臺上的家庭安防系統(tǒng)，設計中采用了STC89C52單片機系統(tǒng)、無線GSM短信模塊及傳感器技術。本文給出了基于短信息平臺的家庭安防系統(tǒng)的設計思路和系統(tǒng)組成方案，對主控模塊、通信網(wǎng)絡、傳感器模塊、短信模塊及接口電路進行了較深入的分析研究。文中設計實現(xiàn)的家庭安防系統(tǒng)具有硬件結構簡單、性價比高等優(yōu)點。模塊化的程序結構，使系統(tǒng)功能的擴展非常方便。本文給出的基于短信息平臺的家庭安防系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程報警及控制功能，達到了遠程監(jiān)控家居的目標，具有較好的應用前景。關鍵詞智能家居；遠程監(jiān)控；GSM；短信息

基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)第1章緒論1.1前言隨著社會的不斷進步和科學技術、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本設計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設計的基于51單片機及GSM短信模塊的家庭式電子防盜系統(tǒng)。1.2防盜報警系統(tǒng)在國內外的發(fā)展從上世紀初，報警系統(tǒng)就已經(jīng)在北美稍具雛形。在北美，報警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術的發(fā)展，提供遠程通信服務的電報公司加入到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通達到更遠的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報警的方式得到了前所未有的發(fā)展。從以上過程來看，報警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術發(fā)展為基礎的，只有具備良好的通信手段，才能夠把各地的報警信息匯聚到相應的權威部門，然后由權威部門負責分配有限的警力來幫助到所有的社會個體。國外智能監(jiān)控防盜技術發(fā)展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美發(fā)展過程，可以清楚的看出世界智能監(jiān)控防盜技術的發(fā)展概況。其具有以下特點，值得我們借鑒。目前，對北美的安防產業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報警服務模式，聯(lián)網(wǎng)報警將整個北美的安防產業(yè)從橫向到縱向進行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產業(yè)化管理水準的一體化綜合性產業(yè)。比如世界排名第一，北美最大的安防跨國公司--美國棋諾亞公司，它在世紀年代開始搞簡單的防盜報警，其當時的業(yè)務范圍和技術水平跟中國現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當?shù)?。?0年代，它對其產業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報警服務商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其是在年代引用了大量的網(wǎng)管技術、系統(tǒng)集成技術和電子技術，現(xiàn)己成為十分先進的聯(lián)網(wǎng)報警服務平臺，它在美國、加拿大、英國、香港、臺灣等多個國家和地區(qū)都有分公司，北美的客戶數(shù)已超過600萬，2003年防盜報警收入總產值達105億美元。1.3防盜報警器的發(fā)展前景與趨勢隨著社會的發(fā)展，農村城鎮(zhèn)化和人員流動性增大，社會治安狀況更趨復雜，因此作為社會的基本單元“安全防范問題就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)在實際使用中暴露出一些明顯的問題，如：影響樓房美觀，市容整潔；影響火災救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時間久了會有高空墜物的危險等。所以作為新一代的智能安全防盜報警器系統(tǒng)就應運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設，建設部特別制定了智能小區(qū)的等級標準，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡等系統(tǒng)。因此，小區(qū)安全防范系統(tǒng)建設已逐漸納入許多小區(qū)建設的必備項目中。1.4設計任務與要求(1)該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、單片機控制、GSM短信報警等模塊子函數(shù)。(2)本紅外線防盜報警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、單片機控制電路、GSM短信模塊及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設定、報警信息告知用戶等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊等部分組成。(3)系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當人員外出時，可把報警系統(tǒng)設置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL電平至89C52單片機，經(jīng)單片機處理運算后驅動執(zhí)行短信報警電路使GSM模塊，向用戶發(fā)送短信息實現(xiàn)遠程防盜報警功能。

第2章系統(tǒng)方案設計2.1系統(tǒng)總體設計思路基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)組成如圖2-1所示。該系統(tǒng)結構組成為前端探測器（熱釋電紅外探測器）、單片機控制器、GSM短信模塊、用戶終端。用戶終端用戶終端GSM短信模塊單片機控制器前端探測器圖2-1基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)本系統(tǒng)由五路熱釋電紅外探測器采集五路（門、窗、陽臺等報警監(jiān)測點）報警信號，將報警信號送入89C52控制芯片，控制觸發(fā)GSM短信模塊向用戶發(fā)送防盜報警信息，從而實現(xiàn)家庭用防盜報警系統(tǒng)的功能。基本工作原理如下:利用被動式熱釋電型紅外傳感器檢測人體輻射的紅外線，當檢測到紅外信號變化時，將其轉化為微弱的電信號，經(jīng)過信號處理電路對電信號進行濾波、放大、比較、輸出高電平作為告警信息送給MCU，MCU判斷是否報警，如果滿足報警條件，就會發(fā)出控制信號，通過串行通信接口RS232，控制GSM短信模塊給用戶發(fā)短信息，實現(xiàn)防盜報警。2.2系統(tǒng)方案設計本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、單片機控制、GSM短信模塊報警等子模塊。電路結構可劃分為：熱釋電紅外傳感器、單片機控制電路、GSM短信模塊及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、短信報警等功能。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。從設計的要求來分析該設計須包含如下結構：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路、GSM短信模塊及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構成框圖如圖2-2總體設計框圖所示：復位電路信復位電路信號處理電路傳感器189C52單片機89C52單片機用戶終端（移動電話）......用戶終端（移動電話）......GSM網(wǎng)絡串口通信GSMGSM短信模塊傳感器5傳感器5時鐘電路時鐘電路圖2-2總體設計框圖處理器采用51系列單片機89C52。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL電平至51單片機。在單片機內，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動GSM模塊向事先設定好的用戶發(fā)送報警信息，從而實現(xiàn)相應報警功能。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位。2.3傳感器簡介2.3.1熱釋電紅外傳感器簡介被動式紅外探測器不需要附加紅外輻射光源，本身不向外界發(fā)射任何能量，而是由探測器直接探測來自移動目標的紅外輻射，因此才有被動式之稱。被動式紅外探測器是利用熱釋電效應進行探測的。被動式紅外探測器又稱為熱釋電紅外探測器，其主要工作原理便是熱釋電效應。熱釋電效應是指如果使某些強介電質材料(如欽酸鋇、欽錯酸鉛P(zT)等)的表面溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會產生電荷的變化，從而使物質表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出。熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉化為與人體運動速度，距離，方向有關的低頻電信號。當熱釋電紅外傳感器受到紅外輻射源的照射時，其內部敏感材料的溫度將升高，極化強度減弱，表面電荷減少，通常將釋放掉的這部分電荷稱為熱釋電電荷。由于熱釋電電荷的多少可以反映出材料溫度的變化，所以由熱釋電電荷經(jīng)電路轉變成的輸出電壓也同樣可以反映出材料溫度的變化，從而探測出紅外輻射能量的變化。紅外探測器的光學系統(tǒng)可以將來自多個方向的紅外輻射能量聚焦在探測器上，這樣紅外探測器就可以探測到某一個立體探測空間內熱輻射的變化。當防范區(qū)域內沒有移動的人體時，由于所有的背景物體(如墻壁、家具等)在室溫下紅外輻射的能量比較小，而且基本上是穩(wěn)定的，所以不能觸發(fā)報警器。當有人體突然進入探測區(qū)域時，會造成紅外輻射能量的突然變化，紅外探測器將接收到的活動人體與背景物體之間的紅外熱輻射能量的變化轉化為相應的電信號，電信號的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢，經(jīng)過后級比較器與狀態(tài)控制器產生相應的輸出信號U，送往報警器，發(fā)出報警信號。紅外探測器的探測波長為8~14um，人體的紅外輻射波長正好處于這個范圍之內，因此能較好的探測到活動的人體。被動式紅外探測器屬于空間控制型探測器，其警戒范圍在不同方向呈多個單波束狀態(tài)，組成錐體感熱區(qū)域，構成立體警戒。由于被動式紅外技術具有監(jiān)測距離較遠，靈敏度較高，節(jié)能價廉等優(yōu)點，本課題采用紅外探測器作為報警探測器，并在設計中增加了自動聲光報警的功能，使報警系統(tǒng)更加趨于完善。2.3.2熱釋電紅外傳感器電路圖熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。圖2-3為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。圖2-3熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖2.3.3被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性人體的體溫一般在37℃，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的紅外線通過菲尼爾濾光增強后聚焦到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測處理后就能產生報警信號民。該探頭具有如下特點：由于這種探頭是以探測人體輻射為目標的，所以熱釋電元件對波長為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。被動紅外探頭的傳感器包含兩個互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生的釋電效應相互抵消，因此探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理后即可報警。根據(jù)性能要求不同，菲尼爾濾光片具有不同的焦距（感應距離），從而產生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。2.451系列單片機的內部組成STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。主要特性如下：增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機）工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz用戶應用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個），復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片具有EEPROM功能具有看門狗功能共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）PDIP封裝STC89C52RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序空閑模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設備2.4.1STC89C52單片機的內部組成圖2-4畫出了STC89C52單片機的內部系統(tǒng)組成的基本框圖：外時鐘源外部事件計數(shù)2X16位定時/計數(shù)器時鐘電路2X16位定時/計數(shù)器時鐘電路4KBROM256BRAM89C5189C51單片機64KB總線控制器中斷控制并行接口64KB總線控制器中斷控制并行接口串行接口INT0INT1內中斷控制并行口串行通訊圖2-4STC89C52單片機系統(tǒng)組成基本框圖由圖2-4可以看出，MCS—51系列單片機89C52是由中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入/輸出（I/O）口電路、定時器/計數(shù)器等若干部件組成，再配置一定的外圍電路，如時鐘電路、復位電路等，即可構成一個基本的微型計算機系統(tǒng)。2.4.2STC89C52單片機引腳及功能共40條引腳，分為端口、控制、電源三類：(1)端口線：4個8位端口共32條引腳，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址、控制、狀態(tài)等信息。P0口（P0.0~P0.7）：多功能端口，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址。P0口在傳輸數(shù)據(jù)信息時，輸入帶緩沖、輸出帶鎖存，使用非常方便。P1口（P1.0~P1.7）：單功能端口，用于數(shù)據(jù)輸入/輸出傳輸。P2口（P2.0~P2.7）：多功能端口，用于傳輸?shù)刂沸畔⒒蜃鳛槠胀↖/O端口。P3口（P3.0~P3.7）：多功能端口，用于傳輸控制信息或作為普通I/O端口。傳輸控制信息時： P3.0：RXD，串口輸入 P3.1：TXD，串口數(shù)出 P3.2：INT0，外部中斷0輸入 P3.3：INT1，外部中斷1輸入 P3.4：T0，計數(shù)器0輸入 P3.5：T1，計數(shù)器1輸入 P3.6：WR，“寫”控制信號線 P3.7：RD，“讀”控制信號線(2)電源線：共2條，VCC、VSS(GND)。(3)控制線：共6條，傳送控制信號。ALE：地址鎖存，用于區(qū)分在多功能端口傳送的數(shù)據(jù)/地址信息，ALE=0/1：數(shù)據(jù)/地址。EA：允許訪問外程序存儲器。EA=0/1：片外/片內存儲器有效。PSEN：片外ROM選通。RST：芯片復位線。XTAL1、XTAL2：外接石英晶體輸入線。圖2-5為STC89C52單片機的引腳圖：圖2-5STC89C52單片機引腳結構2.5RS-232C接口 RS-232C通信接口是一種標準的串行接口，其通信標準在國際上得到了廣泛的應用。在電氣特性上RS-232C采用負邏輯，要求高、低兩信號間有較大的幅度，標準規(guī)定如下： 邏輯“1”：-5~-15V。 邏輯“0”：+5~+15V。 RS-232C規(guī)標準接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，他們的管腳分配如圖2-6，接口定義說明如下表2-1所示。圖2-6RS-232(DB9)的引腳圖表2-1RS-232(DB9)的接口定義編號名稱功能說明1DCD載波檢測2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR數(shù)據(jù)終端準備好5GND信號地6DSR數(shù)據(jù)準備好7RTS請求發(fā)送8CTS允許發(fā)送9RI振鈴提示 通常的應用系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設備之間傳送信息，兩者都是DTE，比如PC和色溫計，PC和單片機之間的通信，雙方都能發(fā)送和接收，它們的連接只需要使用三根線即可，即RXD,TXD和GND，連接方式見圖2-7。圖2-7“三線連接法”2.6TC35短信模塊簡介西門子公司TC35型GSM收發(fā)模塊是比較常用的GSM模塊，可工作在GSM900MHz和GSM1800MHz兩個頻段。TC35模塊體積小、安裝方便，可以根據(jù)具體需要很方便地嵌入應用系統(tǒng)中，通過40腳ZIF(零插拔力)連接器與應用電路連接，通過一個串行接口與應用電路實現(xiàn)信息交換。TC35結構如圖1所示。TC35模塊可以傳送語音、數(shù)據(jù)、sMs和傳真，單電源供電(3.3V～5.5V)，工作溫度范圍為-20°C~+55°C，串口可以工作于多種波特率：1.2kbit/s、2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s、19.2kbit/s、38.4kbit/s、57.6kbit/s和115.2kbit/s，使用AT命令集對串口進行操作，并對TC35進行編程，TC35可以工作于降功耗方式、休眠方式、軟件激活方式、通話方式等多種方式，具體應用如圖2-8所示。圖2-8TC35結構圖第3章硬件電路設計3.1電源電路設計電源電路的功能介紹：此電路在整個設計中起著很重要的作用，是提供器械運轉的原動力。此電源為直流穩(wěn)壓電源包括降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓三部分，最終將電網(wǎng)中220V的交流電壓轉換為5V的直流電壓提供給后面的工作電路。在整個電路中電源部分起到重要的作用，如果電源部分不能實現(xiàn)整個電路都不能運行。（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成較低的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=η，式中η是變壓器的效率。在本電源電路中取η的數(shù)值為22，故降壓后副邊電壓值為10V。（2）整流電路：利用D1～D44個二極管組成的一個橋式整流電路，將50Hz的正弦交流電轉化成脈動的直流電。整流后的電壓約為9V。（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分通過C101加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路：芯片7805穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓波動和負載電阻的變化而變化。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸也三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。LM7805簡介：LM7805是常用的三段穩(wěn)壓器，一般使用的是TO-220封裝，能提供DC5V的輸出電壓，應用范圍廣，內含過流和過載保護電路。圖3-1直流穩(wěn)壓電源電路3.2紅外探測信號輸入電路紅外探測信號輸入部分由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、數(shù)字信號輸入電路組成。當工作中的紅外線傳感器J1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由J1的S端引腳輸出微弱的電信號（1～10Hz）,經(jīng)三極管Q1等組成第一級放大電路放大（見圖3-2），再通過C2輸入到運算放大器U1A中進行高增益、低噪聲放大（見圖3-3），此時由U1A輸出的信號已足夠強。如圖3-4所示，U1B是電壓比較器，二級放大信號OUT2由運放芯片U1B中5腳輸入，R6、R7、R9、D1組成基準電壓電路，輸入信號與反向輸入端基準電壓比較，一旦有盜賊闖入監(jiān)控的范圍內，熱釋紅外線傳感器監(jiān)測到信號后，發(fā)出一個微弱的交變信號，經(jīng)兩級交流放大后，與基準電壓進行比較，此時，經(jīng)過放大的信號大于基準電壓。通過U1B的比較，其輸出電平為運放工作電壓高電平5V，三極管Q2導通，J2輸出為低電平；當OUT2端輸入沒有信號時，輸出為0V，所以三極管Q2截止，J2引腳輸出為高電平。調試時，在紅外線傳感器前人走動，調整R9，直到J2引腳輸出為低電平。各電路如圖3-2到圖3-5所示。圖3-2第一級放大電路圖圖3-2中，R1是源極電阻，其阻值可以根據(jù)實際情況進行調整；產生的微弱信號由S9014進行放大。S9014是NPN型三極管，其IC靜態(tài)工作電流達100mA，放大倍數(shù)最大可達1000倍。R3給S9014提供靜態(tài)基極電壓。放大后的信號由C2耦合到下一級。圖3-3二級放大電路圖圖3-4電壓比較器電路圖圖3-5中，用三極管S9013把OUT3的信號轉換成單片機的入口電平信號。其主要原因是，當產生報警信號后，OUT3輸出約為5V的工作電壓，需要用三極管將其轉換成低電平。這樣，當有報警信號時，J2引腳輸出低電平，將給單片機一個低電平，而這樣一個低電平信號將使單片機退出低功耗狀態(tài)，同時喚醒整個電路；而沒有報警時，將輸出持續(xù)的高電平。圖3-5數(shù)字信號輸入電路3.3時鐘電路的設計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。圖3-6為時鐘電路。圖3-6時鐘電路圖3.4復位電路的設計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后,在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續(xù)時間應不小于2us。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。圖3-7為復位電路。圖3-7復位電路圖3.5RS-232通信的設計3.5.1RS-232芯片選型由于PC機是系統(tǒng)的主控機，主機PC和單片機之間采用的是RS-232總線標準進行通信，所以在電路設計時采用RS-232通信收發(fā)器芯片為MAX232，它是美信（MAXIM）公司專為RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5V單電源供電。3.5.2MAX232簡介由于電腦串口RS232電平是-10V+10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0+5V,MAX232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成5-VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。圖3-8是MAX232的內部電路構造圖。圖3-8MAX232的內部電路構造圖下面是MAX232的引腳介紹：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構成。功能是產生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要

第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道；8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5V）。

第4章軟件設計4.1軟件的程序實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的相應子程序模塊就大體定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。下面分別說明各個子程序的編寫原理：短信報警子程序：當搜索到報警要求的信號后，調用報警子程序即可完成報警功能。其報警原理：控制三極管的導通和關斷時間來驅動GSM模塊向用戶發(fā)送報警短信，輸出高電平信號使發(fā)光二極管發(fā)光。串行口通信子程序：單片機和微機進行通信時，首先要設置串行口的波特率為9600,1位停止位，無奇偶校驗。串口通信程序可以采用查詢和中斷方式，由于單片機發(fā)送子程序的查詢和中斷方式的資源占用是一樣的，故發(fā)送采用查詢，接收子程序采用中斷。4.2主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結構分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖4-1所示：啟動短信報警電路開始報警開始檢測有無信號輸入系統(tǒng)初始化啟動短信報警電路開始報警開始檢測有無信號輸入系統(tǒng)初始化否是短信報警是否持續(xù)10秒短信報警是否持續(xù)10秒否是短信報警結束是否還有檢測信號等待下次報警是否還有檢測信號等待下次報警是結束結束圖4-1主程序工作流程圖4.3中斷服務程序工作流程圖本主程序實現(xiàn)的功能是：當單片機檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機內部程序處理后，驅動短信模塊報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止短信報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務程序工作流程圖，如下圖4-2所示；中斷源發(fā)出中斷請求中斷返回恢復現(xiàn)場、開中斷INT0端有輸入信號關閉短信報警關中斷、保護現(xiàn)場中斷源發(fā)出中斷請求中斷返回恢復現(xiàn)場、開中斷INT0端有輸入信號關閉短信報警關中斷、保護現(xiàn)場圖4-2中斷服務程序工作流程圖4.4報警電路流程圖報警電路控制端由單片機的P2.0端來完成，高電平有效。當P2.0輸出高電平時，NPN三極管導通，驅動GSM模塊發(fā)送防盜報警短信。短信報警電路流程圖如下圖4-3所示：開始開始初始化初始化P2.0P2.0是否為高電平否是電路啟動電路啟動短信報警模塊報警結束報警結束圖4-3報警電路流程圖4.5信號采集電路流程圖本設計需要采集五路報警信號（門、窗、陽臺等報經(jīng)檢測點），設計中采用了熱釋電紅外傳感器進行輸入信號的采集。圖4-4為信號采集流程圖。開始開始初始化初始化采集完畢？信號采集結束單片機INT0口數(shù)據(jù)采集信號經(jīng)處理輸出高電平盜賊入侵？否采集完畢？信號采集結束單片機INT0口數(shù)據(jù)采集信號經(jīng)處理輸出高電平盜賊入侵？是 否是 圖4-4信號采集電路流程圖

第5章結論與展望本設計研究了一種基于GSM短信模塊的家庭防盜報警器。該防盜報警器通過以89C52單片機為工作處理器核心，