基于GSM的家庭安防系统毕业论文

河南理工大学毕业设计（论文）说明书I摘 要本系统采用嵌入式技术,主要由单片机和 GSM 短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM 移动网络发信息的数据融合与处理,以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。GSM 短信息模块执行发送短信息给用户手机和接收用户手机的短信息从而建立用户手机和单片机控制系统的远程通信功能，系统通过电力线载波实现子功能模块与主控模块之间的通讯。系统主控模块主要完成发送、接收、解释短信息，并实现对各功能子模块的控制。该系统软件采用汇编语言编制，基本实现了各系统功能。关键词：单片机 TC35I 模块 传感器 嵌入式技术 数据融合河南理工大学毕业设计(论文)说明书IIAbstractThe System adopts technology of inlay , It is made up of MCU and GSM Modem. It will display the alarm content in Chinese directly at your mobile screen, and it recurs to the most reliable GSM mobile network data combination and procession of short message of reception and sending. The system adopted initiative infrared sensor to detect, and it turned the traditional alarm net and alarm windows to immateriality. Besides, the system equipped the smog sensor and leakiness sensor of gas and guarded against fire and gas leakiness.Wireless module transits SMS to users mobile phone and receives SMS from users mobile phone，so connecting with telecommunication function between users mobile phone and microcontrol systemAnd the communication between the host control and several sub function modules is realized through the power line carrier waveThe host module mainly fulfils the function of sending SMS and receiving SMS and interpreting SMS，and then controlling the sub modulesIn the paper ,the system software is finished using the assemble language，and the function of the system is realizedKeywords： MCU TC35I modem Sensor Technology of inlay Combination of data河南理工大学毕业设计(论文)说明书III目录第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 家庭安防的发展与现状 .11.3 设计的目的和意义 .3第 2 章 系统功能及总体设计方案 .42.1 系统功能 .42.2 总体方案设计 .4第 3 章 硬件系统设计 .63.1 主控芯片的选择 .63.1.1 STC89C52 的功能特性简述 .63.1.2STC89C52 最小系统 .73.2 GSM 无线通讯模块 TC35I.93.2.1 GSM Modem 的主要功能 .123.2.2 GSM Modem 的硬件电路 .123.3 电源电路设计 .143.3.1 5V、4.17V 电源设计 .153.3.2 基于 NE555 智能自动充电后备电源系统 .163.4 存储电路设计 .183.4.1 FM24C62 功能及特点介绍 .193.4.2 二线制协议 .191.4.3 FM24C16 与单片机典型连接图 .203.5 实时时钟电路设计 .213.5.1 DS12887 功能与特点介绍 .213.5.2 DS12887 引脚定义 .223.5.3 DS12887 与单片机接口 .233.6 遥控布防与撤防设计及传感器 .233.6.1 SC2272.233.6.2 传感器选型 .263.7 键盘与显示 .283.7.1 4*4 矩阵键盘 .283.7.2 LCD1602.29第 4 章 家庭防盗报警系统的软件设计 .304.1 主程序流程图 .304.2 外部中断 0 中断服务子程序流程图 .314.3 串口通信的软件设置 .324.4 热释电红外 HC-SR501 的软件设计 .334.5 IIC 通讯协议 .334.7 GSM 模块中的 AT 指令 .35第 5 章 系统调试 .38河南理工大学毕业设计(论文)说明书IV5.1 GSM 模块调试 .385.1.1 设置短信中心号 .385.1.2 AT 指令调试 .385.2 防盗报警系统调试 .40第 6 章 总结 .426.1 设计总结 .426.2 展望 .42参考文献 .44致谢 .45附录：程序源代码 .46硬件系统总图 .53河南理工大学毕业设计（论文）说明书1第 1 章 绪论1.1 课题背景随着人们物质生活水平的不断提高，全国范围内建成了各式各样的现代化住宅小区。人们对家庭住宅的要求越来越高，特别是对个人安全和家庭财产安全的重视，人们不仅希望拥有一个舒适、温馨的住所，而且对家庭住宅的安全性等方面也提出了更高的要求。另一方面，经济的快速增长也带来了很多的负面社会效应，城市、农村之间收入差距进一步拉大，城市中的流动人口也随之急剧增加，盗窃、入室抢劫等案件呈现明显的增长趋势，因此人们希望有一个可以安全生活的住所。但是犯罪分子的作案手段越来越高明，这使得以往那种依靠专人看管、小区物业管理等防范方式，已不能满足人们对家庭住宅防盗的要求。此外，传统的家庭防盗监控方式需要耗费较大的人力、物力及时间，效率低又不能保证家庭住宅的安全。上述情况都使得现代防盗报警系统慢慢深入到人们生活当中。尤其是电子和通信技术的迅猛发展，各种新技术的不断涌现，传统的安防物防等形式已经不能满足要求，难以适应当今社会新形势发展的需求。随着电子通信技术的进步和普遍应用，实现了家庭安防系统的快速发展，基于通信设备的家庭防盗系统也迅速崛起。1.2 家庭安防的发展与现状随着信息社会的发展，计算机和信息家电已越来越多地出现在人们的生活之中，并提出了智能家居的概念。智能家居(Smart Home)系统是一个开放的、使用了多项高新技术的智能化、人本化的集成型家居系统“1，它把宽带互联网、信息家电、家居自动化和家庭安全防护防盗有机地结合到一起。智能化和网络化是未来家居发展的必然趋势。自从世界上第一幢智能建筑 1984 年在美国出现后，多年以来，人们对智能家居环境的研究和追求始终没有停顿过。1997 年，美国微软公司的总裁比尔盖茨的新居落成，不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具、电器都能够通过电脑控制，而且一个高性能的服务器作为管理整个系统的平台。1998 年 5 月新加坡举办的“98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家” ，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。1999 年的时候，在德国汉诺威举办的 Cebit 信息产品博览会确确实实展出了一所真正的信息住宅。国内的智能家居网络技术的发展始于上个世纪九十年代末。到 2000 年开始广泛介绍河南理工大学毕业设计(论文)说明书2和宣传智能家庭概念，使我国的居民了解智能家庭的概念，并感觉到我们在跨入新世纪的同时，自己的家居也将进入智能化的新时代。2001 年是各个科研机构和公司从规划到实际研发的关键一年。但由于没有智能家庭所需的接口标准，可选配的智能家用设备也很少，限制了智能家庭网络的发展。到 20022003 年有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网进入一般居民的住宅和小区。到 2003。2004 年，我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。美国和欧洲在 2003 年2004 年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器设备大量出现在市场上。国内自行设计和生产的可连网的家用电器设备也有相当的规模。到 2005 年2007 年，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主。国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。其真正智能家庭网络的大市场将在20042007 年中形成。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。对家庭设备进行远程监控也是智能家居一个分支。人们希望在回到家前启动家中的空调以调整到适当的温度：希望家中煤气泄漏、起火、小偷入侵时能够报警；希望人外出时能够查看窗户有没关好，基于这些考虑本课题研究建立一个采用 GSM 短信息对家居环境进行远程监控，实现家居智能化的系统。目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点：1.固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线，使其在关键时刻失灵。2.以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。3.集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要购买固定的频点。针对以上通信方式的优、缺点，我设计了基于 GSM 短信模块的家庭无线防盗报警系统。此系统可解决这些隐患，让家庭防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄河南理工大学毕业设计(论文)说明书3漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用，一步步实现“千里眼”智能家居的理念。1.3 设计的目的和意义随着时代的进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。同时，TC35i 型 GSM 模块自带 RS232 通信端口，能够方便地与单片机相连，可实现报警信号的无线快速传递，直接将报警信息传送到客户手机终端上，方便及时报警。通过 GSM 模块也能使该系统与 PC 终端相连，方便多系统的协调统一管理。目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射接收以及微波等技术为基础。本设计所用的热释电红外传感器能以非接触的方式检测出人体辐射的红外线，并将其转化为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。用热释电红外防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比：（1）不需要红外线或电磁波等发射源。（2）灵敏度高、控制范围大。（3）隐蔽性好，可流动安装。自然界中，不论任何物体，也不论其本身是否发光，只要其温度高于绝对零度都会一刻不停的向周围辐射红外线。红外线传感器是将红外辐射能转化为电能的一种光敏元件，通常将红外传感器分为热型和光子型，热释电红外传感器是利用红外辐射的热辐射作用引起元件本身的温度变化，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于热释电红外传感器可在室温使用，灵敏度与波长无关，所以广泛地应用于民用领域。河南理工大学毕业设计(论文)说明书4第 2 章 系统功能及总体设计方案2.1 系统功能该系统主要应用于家庭的室内或门窗上，具体安装位置还应结合房屋设计来选定。其价格低，抗干扰能力强，操作方便，工作环境温度为 040C。系统通过研究国内家庭防盗设备的特性与应用，考虑了干扰的消除措施，有效地避免干扰的产生。系统的器件需要采用高性能低价原件，降低开发成本，而且能够满足大多数用户的需求。本系统将对家庭环境中的异常情况进行智能控制，以期达到最佳的控制效果。本设计包括硬件、软件两部分。模块可划分为检测模块、报警模块和控制模块。电路结构可划分为热释电红外传感器、报警器、矩阵键盘、单片机控制电路。软件结构有循环检测、防盗报警两个功能。就此设计的核心模块来说，单片机是设计的中心元件，该系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括系统功能分析、硬件设计、软件设计等几个阶段。图 2-1 系统功能示意图 2.2 总体方案设计本系统以单片机 STC89C52 为控制中心，外接红外传感器。输入设备采用矩阵键盘，热 释 电 红 外气 体 泄 漏 传 感 器烟 雾 传 感 器 MCU GSM户 主河南理工大学毕业设计(论文)说明书5输出设备采用 LCD 液晶显示，通过键盘输入数字，可以设定接收报警信息的手机号码。当传感器检测到有异常情况入侵时，单片机会触发报警输出设备发出声光报警。并且可以通过 GSM 模块将报警信息发送到用户手机上，使用户对异常情况做出反应。系统结构图如 2-2 所示：图 2-2 系统结构图GSM 模块红外传感器烟雾传感器燃气泄漏传感