毕业设计（论文）-家庭防盗系统的软件设计与制作.doc

泉 州 师 范 学 院毕业论文（设计）题 目 家庭防盗系统的软件设计与制作 学 院 物理与信息工程学院 专 业 电子信息科学与技术1班学 号 学生姓名 指导教师 职 称 讲师 完成日期 2011年4月13日 教务处 制家庭防盗系统的软件设计与制作物理与信息工程学院 电子信息科学与技术1班指导老师 【摘 要】随着社会经济的不断发展，温馨、安全、舒适的家庭生活，俨然已成为人们一直关注的问题，如何更安全的提高防盗水平，也成为人们关注的一个焦点。本文在单片机stc89c52、红外热释电传感器和芯片biss0001，结合驻极话筒以及三极管开关特性，并利用语音芯片isd1720和西门子tc35i的gsm模块作为报警部分所设计的防盗系统的硬件基础上，对该家庭防盗系统的软件部分做出设计和分析，使得其既能够实现远程报警，又能够逆向控制停止报警的功能，所设计的软件部分结合硬件稳定可行。【关键词】家庭防盗系统；stc89c52；红外热释电传感器；biss0001；isd1720；tc35i第一章 绪论1.1 研究背景的发展概况随着社会经济的不断发展，科技的不断进步，单纯依靠安装防盗门、防盗网及人工防范来防止犯罪分子对住宅的入侵已远远满足不了人们的需求，而且目前我国大多数家庭都是双职工，当发生异常情况时也不能及时的处理，于是，人们开始利用常用电子技术与网络技术来设计新的防盗系统，各种防盗报警系统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。当固定电话普遍使用的时候，人们开始利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，适用于家居安全技术防范，可单家独户使用，但是固定电话拨号时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；市场上常见的还有以太网、集群系统等报警系统，但是以太网也同样会面临线路被切断的隐患，而且不易普及，集群系统功耗又很大，网络架设和维护费用很高，而且需要购买固定的频点。随后，人们又开始利用智能拨号防盗报警系统来实现家庭防盗报警、智能拨号防盗报警系统，配合各种无线探测器，可实现智能化防盗、防火、防燃气泄露、紧急求救等功能。当有人非法进入设防区域时，系统将鸣响警笛报警，并自动拨打预先设置好的16组报警电话，可通过面板的八个防区显示准确知道报警位置，并且能够设置在家布防此时家中有人走动不会报警，周围有人进入会立即触动，并且离家布防时所有的探测器处于警戒状态，可以联网报警。它设有8个有线防区/16个无线防区兼容，自录语音，语音分防区拨号报警，识别各种警情键盘面板操作，“黑匣子“功能、撤防、报警等事件，随时查阅，现场报警，启动内置警号，恐吓窃贼，拨号报警，电话键控，异地监听，安防定时巡视，自动显示和打印警情，数据永久保存备查。这些都只是科学技术发展中的一小部分成果，家庭防盗报警系统已经逐渐向智能化发展，出现了各种各样的只能的防盗报警系统，在以后的发展中，将会出现越来越高级使用的家庭防盗报警装置，也是我们这一代人所研究的方向1。1.2 设计背景目的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。目前传统的机械式（防盗网、防盗窗、防盗门）安防系统已不能满足人们需求，本系统的设计是对家庭防盗报警系统的研究。随着信息时代的到来，手机通讯工具越来越普及。本文所设计的内容正是利用这一点，展开对家庭防盗报警系统的研究，解决了传统的机械式安防系统中存在的隐患，如为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。它用at89s52单片机实现基于gsm短信模块的家庭防盗报警系统，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主人的手机屏幕上，这使家庭防盗使用起来更及时、更方便。1.3 研究背景的应用本文设计是用单片机atstc89c52作为控制芯片，以及通过红外热释电传感器和芯片biss0001设计红外信号检测电路，通过驻极话筒和利用三极管开关特性来设计声音信号检测电路，结合语音芯片isd1720设计声音警报电路和西门子tc35i的gsm模块作为远程报警装置，是基于gsm短信模块的家庭防盗报警系统。根据防盗报警系统的要求，通过传感器检测到家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制gsm向预先设定好的手机号码发送警报信号，接收人再根据实际情况判断可取消报警，实现双向控制。1.4 家庭防盗小常识 邻里和睦：天时不如地理，地利不如人和，邻里和睦，相互关照，小偷自然无机可乘。 不轻易透露行踪：不要轻易对他人透露自己的行踪，长时间外出时应请亲朋好友代为守家，晚上临时外出时可将室内的灯打开，使小偷不敢轻易光顾。 注意门窗等出入口安全：出门时关好窗户、锁好门，防盗门一定要将门反锁，靠近室外水（天燃气）管道的窗户、阳台做好防护。 不要在家中存放现金和贵重物品：大量现金应存放在银行，并将存折与身份证、户口簿分开存放；金银手饰等贵重物品随身携带，有条件的，可购买（租用）保险柜用于保管贵重物品及有价证券。 注意妥善保管钥匙：新房装修完毕或发现钥匙丢失时，建议你立即换门锁，不要轻易将钥匙借给他人，防止钥匙被复制。 发现家中被盗不要慌张：发现家中被盗时，不要急于清理物品，应立即报警并保护好现场，若现场抓住小偷，千万不要被小偷的花言巧语蒙骗，或抱定自己反正没有财物损失，多一事不如少一事的心理而将小偷放走，而应立即报警，将小偷交给警察处理，因为小偷一般都是惯犯，通过警察的调查工作往往能破获其它的案件。第二章 系统的整体设计方案2.1 设计要求(1) 调试gsm模块确定能正常工作，即拨打电话与发短信的功能(2) 单片机最小系统部分能够正常工作及下载功能(3) 确定录放音功能能够符合要求(4) 声控及红外采集部分能够正常采集信号，并具体体现出来。(5) 声音报警部分能够按正常要求发出警报2.2 方案选择2.2.1 关于gsm的选择西门子tc35i是simens公司推出的无线通信gsm模块，本身自带rs232通讯接口，可以方便地与pc机、单片机联机通讯，并能快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据与语音传输、短消息服务和传真。2.2.2 单片机部分stc89c52的应用程序空间容量大，且完全兼容传统的8051单片机，编程实现容易。2.2.3 录放音部分 放音所用喇叭主要选用大口径的类型，使声音相对更清晰，录音部分主要与声音信号采集有关。2.2.4 声控及红外部分声音信号采集部分选用驻极体话筒，它具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，是很常用的电容话筒，且可调灵敏度高；红外信号采集部分选用一款具有较高性能的传感信号处理集成电路芯片biss0001结合热释电红外传感器及少量外接元器件，电路简易，报警较容易实现。2.2.5 声音报警部分主要是针对语音芯片的选择，市场上录音芯片有isd1400、isd1700系列、isd1800、isd2500等，最后定在isd1700系列的isd1720上，其录放电路简单且性价比高，通过按键就可实现录放音的功能。2.3 系统工作原理该系统利用热释电红外传感器及驻极体话筒采集信号，当红外传感器检测到红外变化的信号后会产生很小的电信号，经过芯片biss0001处理后会转换成一个低电平，且驻极话筒检测到外界信号声音的变化之后经过相应的处理后也会输出一个低电平，如果单片机检测到红外部分或声音部分中的一个或者全都检测到有低电平输出时，就会相应的产生一个低电平去触发录放音部分的放音引脚，触发喇叭播放事先录好的警告，达到相应的报警功能，并通过相应的编程可以设计所要警告的次数，超过一定次数后就会控制gsm模块打电话或者发短信通知给预先设置好的手机号码，也可以直接在单片机检测到变化时就利用gsm模块立即通知。2.4 系统的组成部分及框图所设计的系统主要由单片机部分、声音信号采集、红外信号采集、录放音以及gsm模块这五部分构成，其框图如图1所示。单片机部分：由芯片stc89c52、max232和下载口组成，其主要目的是程序的下载及保证整个系统的正常运行。声音信号采集部分：由驻极话筒采集声音信号形成微小电信号，再经过两个三极管以及芯片74ls08处理形成一个低电平，并设计一led指示灯在其为低电平时发亮作为检测红外信号采集部分：由热释电传感器检测到红外信号的变化之后产生一个很小的电信号，经过芯片biss0001内部的运算放大器对所接收到电信号进行放大并延时处理后输出，再经过三极管的特性转换为单片机可用的信号。录放音部分：主要由语音芯片isd1700系列的isd1720组成，具有录放音、音量控制、擦除和快进等功能。gsm模块部分：主要由西门子tc35i组成，可实现打电话及发短信的功能。单片机部分gsm模块部分声音信号采集部分红外信号采集部分录放音部分图1 系统的框图第三章 系统的硬件组成部分3.1 单片机最小系统部分所用芯片是stc89c52，并结合11.0592mhz的晶振，stc89c52是属于stc89c51rc/rd+系列的单片机芯片，具有超强抗干扰、低功耗、超可靠等功能，且本身stc单片机不仅成本低、性能高，而且原有的程序也可以直接使用，硬件无需改动，指令代码完全兼容传统的8051单片机，有传统的周期12时钟和增强型的周期6时钟，并具有最新的d版本内部集成内部集成max810专用复位电路。具有以下特点2,3：u 除传统的12 时钟/ 机器周期，还新增增强型6 时钟/ 机器周期8051 cpu，有效的降低单片机时钟对外界的辐射。u 工作电压5v：5.5v3.8v，乃至3.4v；3v：3.6v2.4v，乃至1.9v。u 工作频率：0 - 40 mhz，相当于普通8051 单片机的 080mhz.实际工作频率可以达到48mhz。用户应用程序空间有 4k / 8k / 13k / 16k / 20k / 32k / 64k 字节。u 片上集成 1280 字节sram / 512 字节 ram。u 通用i/o 口（32/36 个），都经过特殊处理，每个i/o口均有对vcc/对gnd二极管箝位保护，复位后为： p1/p2/p3/p4 是准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统i/o 口）。u p0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为i/o 口用时，需加上拉电阻。u 具有在系统可编程（isp）特性和在应用可编程（iap）特性，省去购买编程器的费用。u 可通过串口（p3.0/p3.1）直接下载用户程序，8k 程序3 秒即可完成一片eeprom 功能。u rc/rd+ 系列为真正的看门狗，缺省为关闭（冷启动），启动后无法关闭，可放心省去外部看门狗。u 内部集成max810 专用复位电路（d 版本才有），外部晶体20m 以下时，可省外部复位电路。3.2 单片机下载部分主要功能都集中在芯片max232上，它是由德州仪器公司（ti）推出的一款兼容rs232标准的芯片由于电脑串口max232封装尺寸rs232电平是-10v+10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0+5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供tia/eia-232-f电平。该芯片主要特点：l 单5v电源工作。l linbicmostm工艺技术。l 两个驱动器及两个接收器。l 30v输入电平。l 低电源电流：典型值是8ma。l 符合甚至优于ansi标准eia/tia-232-e及itu推荐标准v.28。l esd保护大于mil-std-883（方法3015）标准的2000v4。3.3 红外信号采集部分主要由信号处理集成电路结合热释电红外传感器及少量外接元器件组成，再加上报警电路，就构成一个简单的热释电红外报警器，其组成框图如图2所示。目标区域光学系统（菲涅尔透镜）热释电红外传感器信号处理报警电路图2 热释电红外报警结构框图此结构框图中目标区域就是红外所能感应到的范围；菲涅尔透镜就是通常所用的菲尼尔滤光片，主要是增强红外感应的灵敏度；信号处理主要由芯片biss0001来完成，biss0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路，是一款高性能的传感信号处理集成电路，其静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器，广泛用于安防、自控等领域，具有独立的高输入阻抗运算放大器，并且具有双向鉴幅器可有效抑制干扰，内设延时定时器和封锁时间定时器5，电路原理图如图3所示。图3 热释电红外报警电路原理图如图3所示，最左边的是感应部分，一般来说，人体都有恒定的37体温，所以会发出特定波长10um左右的红外线，通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，其主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检验处理后即可产生报警信号,一般在探测器的前方设置一菲涅尔透镜，菲涅尔透镜是由聚烯烃材料注压而成的薄片，可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，提高探测器的灵敏度和增大探测距离，且利用透镜特殊光学原理，在探测器前方会产生交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式产生变化热释红外信号，从而适应信号不断变化的特性6，运动物体对两个反向串联的热释电元件的轮流冲击下，就会使得人体的红外信号以红外脉冲的形式不断的去改变热释电元件的温度，从而输出一连串脉冲信号，再经过相应的处理触发报警，若在传感器前静止不动，则不会有输出。上图中最右边则是电路的输出部分，主要是根据三极管的开关特性来实现功能，当芯片中v0为低电平时，三极管处于截止状态，此时三极管q1的集电极处于高电平状态，指示灯d1是灭的状态，输出端j2为高电平，总体为一般状态；当v0输出为高电平时，q1导通，则d1处于亮的状态，集电极为低电平，由j2输出，总体为报警状态。3.4 声音信号采集部分该部分主要由驻极体话筒及三极管构成，驻极体话筒作为声音传感器，利用三级管的开关特性，实现报警的功能，电路原理图如图4所示。图4 声音信号采集电路原理图电路中的r4阻值将近3m，它是三极管q1静态工作点的偏置电阻，xtal是一声音传感器（驻极体话筒），负责采集外界的声音信号，再经过相应的处理转变为电信号送入电路中，驻极体话筒内设一个场效应管作为阻抗转换器，并由特殊处理的高分子材料组成，这些材料膜上从一生产出来时就在其表面上注入永久的电荷q，驻极体结构中包含振膜、背极、空隙这三部分，其中振膜会在声波的作用下产生振动，引起其和背极的距离d发送变化，根据电容公式c=*s/d就会导致电容也发生相应的变化，由q=c*u且电荷q是稳定不变的，得知电容两级间的电压也会发生变化，在高阻抗的结型场效应管的作用下，电容两端的电压被提取出来并进行相应的放大，就可以得到与声音相对应的电压。三极管是两个pn结共居于一块半导体上材料上，形成三个参杂区域，并分为基极、发射极和集电极。三极管有开关控制的作用，也就是说，一般状态下三级管处于截止状态时集电极是处于高电平状态，当基极的电压增大到一定程度时，致使三级管导通，集电极的电压会被迅速的下拉到低电平，图中三极管q1集电极与可变电阻vr1相连，vr1与电路的灵敏度相关联，即可以在调节vr1电阻阻值的作用下使集电极的初始电压在与与门u1a的另一输入端（阈值端）的比较下处于劣势的状态。三极管q2的基极是与门的输出端，是有与门输出的高低电平来控制q2的状态，集电极的输出直接与信号输出端口j2相连。导通时，集电极输出为低电平，指示灯d2亮；截止时，集电极输出高电平，d2处于灭的状态。当输出端为低电平时，电阻r7和极性电容c2是延时电路，且可改变其不同的值来设置所要延时的时间。由于r7的一段并连着电源的正极，另一端又与输出端相接，故c2下端的低电位持续时间并不能够一直持久着，会通过r7慢慢的把低电位重新拉高。如图4所示，当外界有一定的声响时，首先会通过驻极体话筒感应到，其输出的电话由于电容c1耦合到三极管q1的基极，从而造成基极的电压变低，使得三级管q1的集电极与发射极之间的电阻增加，造成集电极的电位逐步变高，当达到其电位超过与门的阈值电压时，与门的输出端是高电位，从而引起三级管q2导通，指示灯d2亮，且电路的输出端口j2处于低电平状态，此时为报警状态，单报警结束即指示灯d2灭回到一般状态时。由于电容c2和电阻r7的延时作用，在j2的输出端口上还会保持一小段的时间为低电平状态。当外界无声响时，此时三极管q1处于导通状态，集电极输出为低电平送入与门的输入端，并经过与门的作用下，与门的输出端及三级管q2的输入端也为低电平状态，此时三级管为截止状态。指示灯d2灭，集电极为高电平，即端口j2输出高电平，此时整个电路为一般状态。3.5 录放音部分该部分主用利用语音芯片isd1720结合相应的电路构成警报电路的部分，isd1720是属于isd1700系列，其不仅在录音时间上有更多的选择(从20秒到240秒)，而且在功能上继承14及25系列的所有录放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能及对存储地址的精确操作，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示(valert),双运作模式(独立&嵌入式)，以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。具有如下特点： 可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年。 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式。 可处理多达 255 段以上信息。 有丰富多样的工作状态提示。 多种采样频率对应多种录放时间。 音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。 工作电压：2.4v-5.5v,最高不能超过6v。 静态电流：0.5 - 1 a。 工作电流：20ma对于芯片工作模式的选择，采用的是独立按键工作模式，录放电路非常简单，而且功能强大，不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成7，可以结合led的状态来给出芯片相应的工作情况。电路原理图如图5所示，最左端端口j3是麦克风插口，是录音的通道，所接的两个开关是麦克风输入或anain输入(直通放音)，芯片的左边连接复位按钮以及led指示灯，当其为放音状态时指示灯会保持亮的状态；芯片的右边有四个按键，从上到下分别是快进、录音、擦除、音量控制，端口j4是输出部分，外连喇叭播放事先录制好的警报音；端口j5是放音功能，低电平时就处于放音状态，主要与单片机的引脚相连；当芯片处于直通放音状态时其第22引脚ft也必须一致为低电平状态。对于整个系统，在事先录制好警报音之后，将端口j5与单片机i/o口之中的一个引脚相连，通过相应的程序结合单片机来控制其工作状态，在该芯片中，需要注意的几个引脚情况如表1所示：表1 芯片isd1720的引脚功能miso425spi接口的串行输出。isd1700在 sclk下降沿之前的半个周期将数据放置在miso端。数据在sclk的下降沿时移出mosi526spi接口的数据输入端口。主控制芯片在sclk上升沿之前的半个周期将数据放置在mosi端。数据在sclk上升沿被锁存在芯片内。此管脚在空闲时，应该被拉高sclk627spi接口的时钟。由主控制芯片产生，并且被用来同步芯片mosi和miso端各自的数据输入和输出。此管脚空闲时，必须拉高。/ss728为低时，选择该芯片成为当前被控制设备并且开启spi接口。空闲时，需要拉高ft2215在独立按键模式下，当ft一直为低，anain直通线路被激活。anain信号被立刻从anain经由音量控制线路发射到喇叭以及aud/aux输出。不过，当在spi模式下，spi无视这个输入，而且直通线路被apc寄存器的d0所控制。该管脚有一个内部上拉和防抖动设计，允许使用按键开关来控制开始和结束。/play2316播放控制端，有电平触发和脉冲触发两种模式/rec2417录音控制端，低电平有效/erase2518擦除控制端，低电平有效/fwd2619快进控制端，低电平有效rdy/int2720一个开路输出。ready(独立模式)该管脚在录音，放音，擦除和指向操作时保持为低，保持为高时进入掉电状态interrupt(spi 模式)在完成spi命令后，会产生一个低信号的中断。一旦中断消除，该脚变回为高。图5 录放音部分的电路原理图3.6 gsm模块部分该部分选用的是西门子系列的tc35i的gsm模块，如图6所示图6 西门子tc35i西门子tc35i短信模块是一款双频900/1800mhz高度集成的gsm短信模块，其信息传送内容可以为语音和数据，工作电源为单电源 3.3v 4.8v，具有体积小、重量轻、低功耗的特点是一个支持中文短信息的工业级gsm模块，,电流消耗休眠状态为3.5ma，空闲状态为25ma，发射状态为300ma(平均)，2.5a峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在egsm900(4类)和gsm1800(1类)分别为2w和1w ,通过接口连接器和天线连接器分别连接sim卡读卡器和天线。sim电压为3v/1.8v，tc35i的数据接口(cmos电平)通过at命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s , 自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持text和pdu格式的sms(short message service,短消息),可通过at命令或关断信号实现重启和故障恢复8。3.7 整个硬件系统的情况图7 整个系统硬件如图7所示，整个系统的硬件主要有单片机部分、红外感应部分、声音感应部分、录放音部分及gsm模块这5部分组成，通过红外或者声音检测模块检测到外界的信号有变化时，就会产生一个低电平送入单片机stc89c52所连的引脚中，通过相关程序的编写，单片机检测到该引脚的变化时，就会送入另外一个接报警部分的引脚一个低电平，通过喇叭放出警报音，并且在程序上还可设置所需要的警报次数，若超过之后还继续检测到有信号的变化时，单片机就会触发gsm模块实行打电话的功能，打给事先在程序中已设计好的号码，并在打完电话之后再发送一条短信到目标号码上，从两方面提示警报。当所设定的接收人确定是安全信号时，可以通过打电话或者发短信到gsm模块上，结合程序可以触发单片机将报警部分的引脚拉高，喇叭停止播放警报，实现双向控制的功能。第四章 系统的调试4.1 整个硬件模块的调试在全部焊接完以后，对照原理图及相应的pcb，用万用表检查电路是否存在短路、断路的现象，且必须保证无虚焊的问题存在，以及芯片的引脚之间是否与原理图中的连接一致，在全部检查工作完成之后，确保所焊接的电路无任何不良情况之后，再接上电源对组成系统的各个部分进行调试。4.2 单片机部分的调试主要是单片机最小系统部分和下载部分，也就是检查芯片stc89c52及max232是否能够正常工作。对于下载部分，可以拿一段经过伟福编译好的程序后，结合stc-isp v39的下载程序软件看是否能够进行下载，若下载成功则表明下载部分无异样；对于最小系统部分，可以编写一个简单的小程序，例如置某个引脚在一段时间内发生变化，然后用万用表检查是否属实，如果没有则检查芯片是否发生异常，也有可能是芯片连接的问题；因为芯片的引脚功能有些只有在特定的场合才能够检测出来，如果有发生变化，则表明最小系统部分也能正常工作。4.3 红外信号部分的调试在上电之后，首先应先用手摸下芯片是否有存在发热的现象，一段时间后确定没有此现象时，在检测热释电红外传感器部分，它主要感应的人体信号，可以让人体在其感应到的距离内来回移动几次，传感器感应到之后，若正常指示灯就会亮，当人体静止时，指示灯也在一小段时间内熄灭的时候，表明热释电红外传感器正常工作，也可以利用万用表进一步确定，将万用表的红表笔接在电源的正端，黑表笔接在信号的输出引脚上，先观察静止时的电压是否为高电平，当人移动时电压发生变化变成低电平时，也可以说明红外信号部分可以正常工作。4.4 声音信号部分的调试接上电源之后，检查录放音的功能，将麦克风插孔接上麦克风，然后按住录音键开始录制音乐，按键按住时指示灯会一直保持亮的状态，当录好音乐以后，按下放音键，则会通过喇叭播放出刚才所录制的音乐，看是否与电脑上播放的音质一样，主要是杂音的现象，并且在放音状态时检查芯片的引脚ft是否一直处于低电平状态，如果音质和电位都保持正常，则表示录放音功能可以正常工作。在放音上也可以调整音量，正常情况下按一下音量的按键时，音乐会慢慢变小，随着按键按着不放，音量就会慢慢增大；也可以按快进按键，正常情况下音乐也会随之快进一小段时间；如果对所录制的音乐不满意，也可以按擦除键，当指示灯闪两下时，则擦除的是刚才所录制的音乐，需要注意的是，由于一直处于录放音、擦除等操作，会造成芯片功能的紊乱，造成录音未能录制进去，也就引起放音时无任何声音，这时候必须擦除所有音乐，按住擦除按键不放直到指示灯闪了两下之后又闪了七下，则表明芯片又能正常工作。4.5 gsm模块部分的调试采用的西门子tc35i的gsm模块，对其调试时需要借助电脑及串口调试助手，串口调试助手有网上下载的软件，也可以通过电脑上自带的超级终端，开启方式可以通过电脑坐下方的开始按钮，具体流程是开始菜单程序附件通讯超级终端，然后再设置波特率，首次与tc35i连接可以从240057.6k不断调试，tc35i的默认波特率是19.2k，可以直接设置好看是否tc35i有反应，如果没有，再慢慢左右调试知道有反应为止。最终采用的是网上的调试助手，简单方便且快捷，容易调试。gsm对电源的要求非常高，刚开始直接用电脑上的usb串口，在调试界面上很容易发生不稳的现象，如图8所示，后来直接用附带的5v稳压电源，就没有这种现象发生。图8 电源不稳调试状况插上手机sim卡通电后，观察指示灯的状态，当指示灯从1s亮1s的状态过渡到0.75s亮，3s灭时，表明sim卡已成功注册网络，可以随时用电脑实现打电话和发短信的功能。接着用串口向gsm发送at的系列指令看应答情况是否正常。首先，最好先格式化下gsm模块，用指令at&f后，如果返回ok就表明已成功格式化。之后发送at,返回atok则正常，如果看到返回的指令中只有单纯的ok，说明gsm模块的回显被关闭了，可以用ate1重新开启回显，就可以看到所有的内容了。再接着发送at+cmgf=1，返回at+cmgf=1ok则表明正常，该条指令是说明gsm模块所接收到的短信只能text模式，也就是说所发送或接收的短信只能是字母或者数字二者的组合，at+cmgf=0的模式是pdu模式，可以发送或接收英文、汉字，但是合成pdu码比较复杂，为了方便实验的快捷操作，故采用text模式。设置好短信的方式之后，还要先设置好所在地区的中心号码，不然短信也不会正常发送到对方的手机上，串口向gsm模块发送at+csca=+86号码，号码就是sim卡所在地区中心号，可以咨询相关业务中心，已查泉州移动的中心号如果返回at+csca=+86号码ok，就表示已设置好成功，就可以发送接收短信。发送指令at+cmgs=号码,号码就是你所要发送短信的接收方的手机号码，如果返回at+cmgs=号码 ，则表示已设置好所要发送给对方的手机号码。当由出现时，就可以写上要发送短信的内容，注意必须是字母或者数字，不能为汉字，当写好所要发送的内容之后，不要按键盘上的回车键，直接点串口调试助手上的发送后，则会返回在之后添上刚才你所写的内容。最后，再发送1a，但是此时必须是已十六进制的形式发送，必须将串口调试上的十六进制打钩之后点发送按钮才有效，否则就要重新沿着at+cmgf=1继续下去，如果返回+cmgs:xxxok,xxx为阿拉伯数字，该数字是随机的，则表明一条短信已成功发送出去，具体操作见图9：图9 短信发送调试所接收到的短信如图10所示图10 手机接收到短信时的界面关于短信的读取方法，也是用at指令实现，利用串口向gsm模块发送at+cmgr=x，x代表的是第几条信息，一定是不大于40的信息，如果有接收到短消息，则模块就会在串口上返回入如下指令：at+cmgr=1+cmgr：rec unread10/04/1,22：00：32+02testokok其中rec unread表示的是短信息未读过，如果是已经读过的信息则会显示的是rec read示的是接收的手机号码；”10/04/1,22：00：32+02”表示的是短信息发送的时间；testok表示的是短信的内容，可以通过at+cmgd=1删除所不要的短信，如果卡上无信息时则返回的是at+cmgr=3+cmgr：0,0第五章 系统的软件部分对于程序部分，采用的c语言的编程，通过wave软件编译无误之后，再结合stc89c52芯片以及下载口，就可以实现软件的功能。由于整个系统的工作原理都是在低电平的情况下才能正常实现，所以各个模块部分可以用单片机外部中断进行程序的编写，也可以直接通过扫描程序实现，整个程序的流程图如图11所示。开始初始化判断是否有低电平送到单片机52的引脚上播放警报打电话警报次数n=1？延时一段时间发短信yn逆向停止报警图11 系统的程序流程图5.1 红外、声音信号检测部分及报警部分的程序编写主要编写程序的结果都是最终能够让报警部分能够在发生事故的第一时间内进行报警发出警告，结合红外、声音信号检测模块的电路原理图，设计三根引脚(p1.5、p1.6、p1.7)就可以控制其电平的变动，整个程序流程可以采用扫面的方法执行，相对简单快捷，其大致的c语言程序如下所示，并附上部分说明。#include reg52.hsbit p15=p15;/三个引脚定义sbit p16=p16;sbit p17=p17;int i; void mydelay(unsigned long int times)while(times-); /延时main()/主程序for(i=0;i1;i+)if(!p15|!p16)/判断红外和声音信号检测模块输出是否为低（即是否有检测到信号）mydelay(60000);p17=0;/播放报警声音mydelay(60000);/延时2.4sp17=1;/停止警报，可以根据实际情况调整延时时间mydelay(60000);mydelay(60000);mydelay(60000);mydelay(60000);mydelay(60000);mydelay(60000);5.2 gsm模块部分程序的编写由于gsm模块本身就带有串口，如何设计好串口之间的数据传送所涉及到的一系列的操作，也是该部分所要编写程序的重点和难点。5.2.1 串口初始化的程序编写void uart_init() scon=0x50; /选用方式1 tmod=0x20; th1=0xfd; /波特率为9600 tl1=0xfd; pcon=0; tr1=1; /enable timer1 ea=1;/开中断es=1; /开串口该段程序主要在于串行控制寄存器scon的编写，并最终选择用串行通信方式1，关于scon的相关设置，如下所述。scon寄存器用于选择串行通信的工作方式和某些控制功能，其格式及各位如表2所示。表2 位地址位符号说明位地址 9fh 9eh 9dh 9ch 9bh 9ah 99h 98h 位符号 sm0 sm1 sm2 ren tb8 rb8 ti ri 其中sm0、sm1按表3确定串行通信的工作方式表3 sm0、sm1组合方式sm0sm1工作方式功能说明 波特率00方式0移位寄存器方式1/12fosc01方式18位uart方式可变10方式29位uart方式1/64或1/32fosc11方式39位uart方式可变sm2 ：允许方式2或方式3多机通信控制位。在方式2或方式3时，如sm2位为1，ren位为1，则从机处于只有接收到rb8位为1(地址帧)时才激活中断请求标志位ri为1，并向主机请求中断处理。被确认为寻址的从机则复位sm2位为0，从而才接收到rb8为0的数据帧。在方式1时，如果sm2位为1，则只有在接收到有效的停止位时才置位中断请求标志位ri为1；在方式0时，sm2应为0.ren：允许/禁止串行接收控制位，由软件复位ren，即ren=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器rxd，开始接收信息。软件复位ren，即ren=0，则禁止接收。tb8 ：在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0.例如，可用作数据的校验位或多级通信中表示地址帧/数据帧的标志位。rb8 ：在方式2或方式3，是接收到的第9位数据。在方式1，若sm2=0，则rb8是接收到的停止位。方式0不用rb8。ti : 发送中断请求标志位。在方式0，当串行发送数据第8位结束时，由内部硬件自动置位，即ti=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，及ti=0，在其他方式中，则再停止位开始发送时由内部硬件置位，必须用软件复位。ri ：接收中断请求标志位。在方式0，当串行接收到数据第8位结束时由内部硬件自动置位ri=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，及ri=0，在其他方式中，串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位，即ri=1(例外情况见sm2说明)，必须由软件复位，即ri=09。5.2.2 串口中断程序void uart_isr() interrupt 4 using 1if(ti) /判断是否可以发送数据if(txmax) /判断数据发送是否完毕sbuf=txbufftx+; /数据装入串行数据缓冲器sbuf中if(tx=max) sendok=1; /数据发送完毕，数据发送结束标志位置1ti=0; /在方式1中，在停止位开始发送时由内部硬件置位，则用软件复位if(ri&tt) p17=1;while(1); /停止报警功能对于本段程序，主要是串口中断入口interrupt 4 using 1要注意，它所代表的意思就是用串行口中断方式1，是c语言程序中的中断表达方式，格式为函数类型 函数名(形式参数) interruptn，n代表4个工作寄存器组，每个工作寄存器组包含8个工作寄存器(r0r7)。5.2.3 串口数据发送程序void senddat(unsigned char *p)int i; while(sendok=0); sendok=0;/发送开始 i=0; while(*(p+i)!=0) txbuffi=*(p+i); i+; /在数据寄存器中有数据时，把数据一位一位装入移位寄存器 if(message_count=0) /判断有短信时 txbuffi+=0x0d; /回车 txbuffi+=0x0a; /发送 else if(message_count=1) /判断打电话时txbuffi+=0x1a; /；（分号） txbuffi+=0x0d; /回车 txbuffi+=0x0a; /发送 message_count=0; /短信结束标志位置0 max=i;tx=0; sbuf=txbufftx+; /sbuf控制数据输出该段程序的关键点在于如何读取寄存器中的数据以及在sbuf控制下如何进行移位寄存器的输出，经过比较及分析，采用数组结合指针的方式来进行数据的传说，简单且清晰易懂，且在设置打电话的程序中，其at指令为atd目标号码; 后，点发送就可以实现打电话功能，故在程序中还有一个分号，其十六进制为0x1a，如果没有该符号，则就不会有电话报警的功能。5.2.4 短信的发送程序void send_message() message_count=0; /短信标志位 senddat(at); /连机 mydelay(4900); senddat(at+cmgf=1); /短信模式为text模式 mydelay(4900); senddat(at+csmp=17,167,0,0); /设置text方式参数 mydelay(4900); senddat(at+cmgs; /短信发送目的号码 mydelay(4890); message_count=1; senddat(back!); /短信内容本段程序主要在于设计延时的把握上，在结合硬件演示实验时，延时太长或太短都会导致所接收到的短信会产生乱码，由于在未实验时已经在电脑通过串口调试过tc35i，导致模块里面数据过多且冗杂，容易产生数据之间的串扰，就会导致短信有时会产生乱码，经过格式化指令at&f 后，再结合多次实验，最终调试好时间，所发送的短信无乱码。5.3 整个系统主程序的编写main () /主程序uart_init();while(1)if(p37=0) /按键发短信mydelay(4900);send_message();if(p36=0) /按键拨号mydelay(4900);senddat(at);if(!p15|!p16) /如果引脚p1.5 p1.6为低电平shengyin(); /播放警报if(dianhua=0) / 警报拨一次后 打电话 发短信duanxin();elsedianhua+;ri=0;mydelay(40000);mydelay(40000);ri=0; /接受标志位清零tt=1; / 接受电话中断电话报警/ri=0;tt=0; / 为零时不能接受电话中断报警整个系统的主程序的相关功能如上所示，在超过一次警报之后还检测到有信号异变时，系统就会自动拨打设计好的目标电话警示危险，并且为了以防万一，在拨打电话一段时间后再发一条短信提醒。5.4系统的调试过程整个系统的核心主要是gsm模块部分，其他硬件和软件部分调试都很简单完成，刚开始接触gsm的时候，资料不是很全也不是很清楚，所以在用串口试用其功能的时候发现都不能达到要求，而且sim卡也一直不能注册到网络，经过对该模块电路上的排查，发现电路上有个地方短接，改善之后虽然开始能够返回指令，但是sim还是未能驻车到网络，在一系列的尝试和相关资料的查阅之后，最终发现是模块上的天线出了问题，这样就不能够进行其他的实验，只能重新买块tc35i，并最终确定该模块能够正常工作。除了前文提到过的电源不稳的问题外，还有就是一个短信发送接收的问题，短信发送时的乱码问题虽已在前文提过，但是还是会偶尔产生乱码，再发一次短信时乱码现象又会消失，经过排查还是主要由于电源有时不稳定，换成与其相配的电源之后短信的发送就很正常，无任何杂余信息，界面如图7所示。再一个就是收短信的问题，刚开始实验时能通过回拨电话让其停止报警，短信一直不能停止报警，经过一系列的调试与网上关于tc35i的资料查找之后，终于发现主要是由于sim卡的信息最多只能存储40条，当把sim卡插到gsm模块上时，此时给sim卡发送短信已不能通过sim卡收到储存，故而不能让其停止报警，将sim卡重新插回手机上时就能收到该条短信，但此时短信的储存位置是在手机