毕业设计（论文）-新型家庭防盗报警系统的设计.doc

沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计（论文）摘要本系统主要由单片机、GTM900C模块和传感器构成。本文用华为生产的GTM900C模块，借用无线发送和接收、基带处理等功能，来实现无线数据传输和短信收发任务。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用被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。为了实现对家庭防盗的实时监控，利用被动式红外传感器，采用外部供电方式，结合AT89S52 单片机，外加串口电路，报警电路以及显示模块，设计了防盗检测并报警的硬件系统。实例表明，该系统工作稳定，操作方便，成本低廉，实现了家用防盗短信报警功能。该设计主要是被动式红外传感器相关技术的工作原理，分析实现功能要求电路的工作过程及设计，软件编程来实现家庭防盗报警系统的发送及接收。关键字：GTM900C模块；单片机；被动式红外传感器 AbstractThis system is mainly composed of MCU, GTM900C module and the sensor. In this paper, with Huawei production GTM900C module, borrow the wireless transmission and reception, baseband processing function, to realize wireless data transmission and messaging tasks. With the most reliable, most mature GSM mobile network, the most intuitive Chinese short message or telephone, directly to the alarm location is reflected onto your mobile phone screen. It uses a passive infrared sensor to detect, turned the traditional alarm net and alarm for the invisible window, fire escape to provide convenient. And equipped with smoke sensor and gas leakage sensors, to achieve fire, gas leakage prevention effect of. In order to achieve the anti-theft family of real-time monitoring, using a passive infrared sensor, the external power supply, combined with AT89S52MCU, plus serial circuit, an alarm circuit and a display module, design of detection and alarm system. Examples show that, the system is stable, convenient operation, low cost, realize the home burglar alarm message function. The design is mainly passive infrared sensor technology principle, analysis of the realization of the functional requirements of the working process of the circuit and design, software programming to achieve home burglar alarm system to send and receive.Keywords: GTM900C module ；Microcontroller ；Passive infrared sensor 目录第一章 前言1第二章 单片机概述22.1AT89S52的主要性能22.2AT89S52的功能特性描述22.3AT89S52各引脚功能介绍3第三章 GTM900C无线模块73.1 GTM900C模块简介73.1.1 GTM900C模块产品定位73.1.2 GTM900C模块产品特性83.1.3 GTM900C模块产品的应用93.1.4 GTM900C模块的业务演示框图93.2 GTM900C无线模块AT命令103.2.1 AT命令类型103.2.2 消息发送和写入命令113.3 GTM900C 信号连接器和天线接口143.3.1信号连接器143.3.2天线接口153.3.3接口信号163.4接口的使用183.4.1 UART 接口的功能特性193.4.2 UART 接口信号定义193.4.3 UART接口DCE-DTE 配线20第四章 系统硬件设计214.1 键盘显示214.1.1 HD7279键盘显示芯片214.1.2 HD7279的典型应用电路214.2铁电存储器224.2.1铁电存储器特点224.2.2二线制协议224.3实时时钟234.3.1 DS12887功能也特点介绍234.3.2时间，日历和定闹单元244.3.3 DS12887引脚定义254.4后备电源254.5复位电路264.6遥控布撤防电路26第五章 传感器285.1 被动式热释电红外传感器285.1.1 被动式热释电红外探头的工作原理及特性285.1.2 被动式热实地红外探头的优缺点295.1.3 被动式热释电传感器的安装要求295.2 人体热释电红外感应电路TX0001305.2.1人体热释电红外感应电路TX0001特点305.2.2人体热释电红外感应电路TX0001管脚图315.2.3人体热释电红外感应电路TX0001管脚说明315.2.4人体热释电红外感应电路TX0001工作原理325.3 烟雾传感器345.4 气体泄漏传感器35第六章 家庭防盗报警系统的软件设计366.1 程序框图设计366.2外部中断0中断服务子程序流程图376.3 系统组成框图37第七章 技术经济分析38第八章 结论39参考文献40致谢4143基于GTM900C的家用防盗短信报警系统设计第一章 前言目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，例如：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。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GTM900C的家用防盗短信报警系统设计。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。 本文介绍了用AT89S52单片机实现的基于GTM900C的家用防盗短信报警系统，以及AT89S52单片机的功能特点、GTM900C模块工作原理、传感器工作原理。第二章 单片机概述2.1 AT89S52的主要性能1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程序存储器（Flash）为 8KB4、内部数据存储器（RAM）为 256字节5、32 个可编程I/O 口线6、8 个中断向量源7、三个 16 位定时器/计数器8、三级加密程序存储器9、全双工UART串行通道2.2 AT89S52的功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.3 AT89S52各引脚功能介绍图2-1 AT89S52单片机引脚图VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以时分的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：/WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：/RD，外部数据存储器的读取信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。第三章 GTM900C无线模块3.1 GTM900C模块简介 GTM900C模块是华为公司最新推出的一款两频GSM/GPR无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。内嵌TCP/IP协议模块，使用简单，易于集成,GTM900C软件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用户不用作任何更改就可以使用。 华为GTM900C是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模块，是GTM900B的升级模块。内嵌TCP/IP协议模块，使用简单，易于集成，使用它您可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域您都能看到GTM900C无线模块在发挥作用，GTM900C软件、硬件兼容GTM900B、TC35i、MC39i，使用TC35i或MC39i的用户不用作任何更改就可以使用，以降低产品成本。 主要功能: GSM/GPRS Phase 2/2+ ；GSM 03.40短信业务；GPRS CLASS 10数据业务；支持Group3，Class2传真业务；电路交换业务(9.6kbps，14.4kbps)；分组交换数据业务(85.6kbps) ；FR/HR/EFR/AMR 语音编码；呼叫转移、等待、保持、呼叫前转；多方通话、来电显示、可选铃声 接口特性： 40pin zip连接器；红外串口接口；SIM 3.0V和1.8V接口；2路模拟音频输入输出接口；电源输入接口和充电管理；ADC输入；全双工串行接口，TTL电平；支持GSM07.05，GSM07.07；TCP/IP扩展AT指令集。3.1.1 GTM900C模块产品定位 华为GTM900-C 无线模块是一款两频段GSM/GPRS 无线模块。它支持标准的AT 命令及增强AT 命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。3.1.2 GTM900C模块产品特性表3-1 GTM900-C 的产品特性表工作频段EGSM900/GSM1800 双频最大发射功率EGSM900 Class4(2W)GSM1800 Class1(1W)接收灵敏度-106dBm工作温度 正常工作温度:-20C+70C扩展工作温度:-40C-20C 和 +70C to+80C电源电压3.4V4.7V（推荐值3.8V）平均待机电流3.5mA (DRX=5)关机漏电流50uA协议支持GSM/GPRS Phase2/2+支持华为GT800 协议AT命令GSM 标准AT 命令V.25 AT 命令华为扩展的AT 命令40PIN ZIF 连接器UART 接口（最大串口速率可达115200bit/s）标准SIM 卡接口（1.8V 或3V）两路模拟音频接口电源接口GSC 射频天线连接器50 GSC 射频天线连接器语音业务支持FR、EFR、HR 和AMR 的语音编码支持免提通话，提供回声抑制功能短消息业务支持MO 和MT点对点和小区广播短消息模式支持TEXT 和PDUGPRS 数据业务GPRS CLASS 10编码方式CS 1，CS 2，CS 3，CS 4最高速率可达85.6Kbit/s支持PBCCH内嵌TCP/IP 协议：支持多链接，提供ACK 应答，提供大容量缓存电路型数据业务支持CSD 数据业务，最高速率可达14.4Kbit/s支持传真：Group3，Class2.0支持USSD补充业务来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待和三方通话等集群功能组呼、广播和私密呼叫等（GTM900-C 模块支持）STK 功能通过增强的AT 命令支持STK 功能ROHS 环保符合ROHS 环保认证要求3.1.3 GTM900C模块产品的应用GTM900C 在Terminal 型固定台、Phone 型固定台、车载台、公用电话、电力无线抄表业务、远程信息服务台等方面被广泛的应用。3.1.4 GTM900C模块的业务演示框图图3-1 GTM900C业务演示框图3.2 GTM900C无线模块AT命令本章中的GSM模块包括移动设备ME（Mobile Equipment）、移动台MS（Mobile Station）、终端适配器TA（Terminal Adapter）、数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）和传真DCE（包括传真Modem和传真板）。通过串口发送AT命令，即可使用GSM模块。串行线对端的应用设备包括终端设备TE (Terminal Equitment）、数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）或其他应用设备。这些终端或应用设备可能运行在嵌入式系统里。系统结构图如图1-1：图3-2 系统结构图3.2.1 AT命令类型本手册中的所有命令行必须以“AT”或“at”为前缀，以结尾 一般来讲，AT命令包括四种类型，如表2-2所示：表3-2 AT命令类型类型说明实例设置命令该命令用于设置用户自定义的参数值。AT+CXXX=测试命令该命令用于查询设置命令或内部程序设置的参数及其取值范围。AT+CXXX=?查询命令该命令用于返回参数的当前值。AT+CXXX?执行命令该命令用于读出受GSM模块内部程序控制的不可变参数。AT+CXXX3.2.2 消息发送和写入命令 发送消息：AT+CMGS使用设置命令，可将SMS（SMS-SUBMIT）从TE发送到网络侧。发送成功后，消息参考值将返回给TE。在接收到非请求发送状态报告结果码时，使用该取值可进行消息识别。表3-3 AT+CMGS操作命令语法类型命令可能的返回结果说明设置命令 AT+CMGS=,text to send +CMGS: , ok使用文本模式（+CMGF=1）且发送成功ERROR/+CME ERROR: 使用文本模式（+CMGF=1）但发送失败AT+CMGS= PDU to send+CMGS: , ok使用PDU模式（+CMGF=0）且发送成功ERROR/+CME ERROR: 使用PDU模式（+CMGF=0）但发送失败 测试命令AT+CMGS=?OK-表3-4 参数的详细说明参数取值说明 - Gsm03.40 IP-Destination-Address中“地址-取值”字段，字符号；将BCD数值（或缺省GSM字母格式的字符）转换为当前选择的TE字符集中的字符，（ 请参考TS 07.07中的+CSCS命令）;给定的地址类型 -SMS情况下：GSM 03.40 TPDU,16进制，遵循GSM 04.11 SC地址；ME/TA把TP数据单元中的每个8位字符转换为包含2个IRA字符的16进制数 （如：整数取值为42的8位字符作为2位数字（2A，即IRA50和65）发送给TE）CBS情况下:使用16进制GSM03.41 TPDU-整数型取值；文本模式（+CMGF=1）下，用字符表示的（或）消息正文的长度；PDU模式（+CMGF=0）下，8位真实TP数据单位的长度（即：RP层的SMSC地址中的8位字符将不计算在该长度内） - 整数型的GSM03.40 TPmessagereference -时间字符型（请参考）的GSM03.40 TPservicecentreTimeStampe -时间字符型GSM03.40 TPDischargeTime“YY/MM/dd，hh：mm：sszz”,在该格式的消息中，字符部分表示年（最后2位）、月、日、小时、分钟、秒和地区。例如：6th of May 1995，22：10：00 GTM+2 Hours相当于“95/05/06,22:10:00+08”。 - RPACK PDU中的GSM03.40 RPUserdata元素；SMS情况下，与的格式相同，但没有GSM03.11 SC地址字段；该参数应放在双引号中，与普通的字符型参数相同。 -整数型的GSM04.11 TDDestinationaddress中的8位“类型地址”字段（当的首字符为+（IRA 43）时，缺省值为145；否则缺省值为129）举例：发送文本方AT+CMGF=1 NOTE：设置以文本方式发送短信 式的短信 OKAT+CMGSNOTE：输入对方号码 SMS NOTE：输入短信内容，以ctrl-Z发送；ESC取消 OK 举例：发送和接收PDU方式的短信AT+CMGF=0OKAT+CMGS=16 0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168 OKPDU编码解析：发送数据：0891683108200105F011000D91683118087981F60004000168 表3-5 PDU编码解析码段含义说明08SMSC地址信息的长度共8个八位字节（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI用国际格式号码（在前面加+）683108200105F0SMSC地址8613800210500，补F凑成偶数个11基本参数（TPMTI/VFP）发送,TPVP用相对格式00消息基准值（TP-MR）00D目标地址数字个数共13个十进制数（不包括91和F）91目标地址格式（TON/NPI）用国际格式号码（在前面加+）683118087981F6目标地址（TP-DA）8613800210500，补F凑成偶数个00协议标识（TPPID）是普通GSM类型,点到点方式04用户信息编码方式（TPDCS）8bit编码00有效期（TPVP）5分钟01用户信息长度（TPUDL）实际长度1个字节68用户信息（TPUD）068接收数据:0891683108200105F0040D91683184821969F2000470404271726423026869表3-6 接收数据码段含义说明08SMSC地址信息的长度共8个八位字节（包括91）91SMSC地址格式（TON/NPI)用国际格式号码（在前面加+）683108200105F0SMSC地址8613800210500，补F凑成偶数个04基本参数（TPMTI/VFP）0D回复地址数字个数91回复地址格式（TON/NPI）683118087981F6回复地址（TP-RA）8613800210500，补F凑成偶数个00协议标识（TPPID）是普通GSM类型,点到点方式04用户信息编码方式（TPDCS）8bit编码70404271726423时间戳（TPSCTS）07-04-24 17：27：4623表示时间区02用户信息长度（TPUDL）实际长度2个字节68用户信息（TPUD）068 0693.3 GTM900C 信号连接器和天线接口 GTM900-C 的信号连接器和天线接口，包括： 信号连接器接口； 天线接口。3.3.1信号连接器 GTM900-C的信号连接器是一个40 Pin 的ZIF 连接器，引脚间距为0.5mm，线距0.5mm，结构为单排弯式表贴型，带电缆锁紧机构，型号是Hirose 的FH12-40S-0.5SH。连接器外形如图2-3 所示。图3-3 连接器外形3.3.2天线接口 GTM900-C 提供的天线接口为GSC 射频连接器，外接天线通过电缆连接到该连接器上。该连接器是由HRS 公司提供的，器件编码是U.FL-R-SMT-1(10)，具体的图形和尺寸如图3-4 所示。图3-4 天线接口连接器尺寸图（单位：mm）3.3.3接口信号表3-7 信号连接器接口功能表序号信号名称I/O接口电平功能备注1VBATI3.44.7V电源建议典型值：3.8V2VBATI3VBATI4VBATI5VBATI6GND-地7GND-8GND-9GND-10GND-11USB_D+I/O仅用于模块调测,设计时悬空12USB_D-I/O仅用于模块调测,设计时悬空13VBUSI仅用于模块调测, 设计时悬空。注意：此管脚与GTM900-A/B 存在差异，不能兼容，GTM900-A/B为VDD 信号，用于模块正常启动指示信号。14ADCI01.75V模拟数字采样最高输入电压15PWONI-开/关机控制信号低电平有效16UART_DSR0O2.85V(0.1)数据准备就绪-17UART_RI0O2.85(0.1)振铃指示-18UART_RXD0O2.85V(0.1)GTM900 模块AT 命令串口发送信号（对端设备接收）用于GTM900-C 模块的AT 命令，TTL 电平19UART_TXD0I2.85V(0.1)GTM900 模块AT 命令串行接收信号（对端设备发送）用于GTM900-C 模块的AT 命令，TTL 电平20UART_CTS0O2.85V(0.1)清除发送GTM900-C上PIN 脚定义为输出信号21UART_RTS0I2.85V(0.1)请求发送GTM900-C上PIN 脚定义为输入信号22UART_DTR0I2.85V(0.1)数据设备准备就绪-23UART_DCD0O2.85V(0.1)载波检测-24SIM_CDI2.85V(0.1)SIM 卡在位信号目前软件尚不支持, 设计时悬空25SIM_RSTO2.85V(0.1)SIM 卡复位信号-26SIM_DATAI/O2.85V(0.1)SIM 卡数据传输接口-27SIM_CLKO2.85V(0.1)SIM 卡时钟信号-28SIM_VCCO2.85V(0.1)SIM 卡电源-29SIM_GND-SIM 卡地与通常的工作地：GND信号连接同时要求与SIM卡的GND信号连接30VbackupI/O3.0V备用电池电源信号参考后面章节的推荐设计31RSTI2.85V(0.1)复位信号低电平有效，对模块复位32LPGO2.85V(0.1)指示灯状态控制信号-33AUXO+O-第二路音频输出信号-34AUXO-O-第二路音频输出信号-35EAR+O-第一路音频输出信号-36EAR-O-第一路音频输出信号-37MIC+-第一路音频输入信号第一路音频单端输入正，内部已经带直流偏置38MIC-第一路音频输入信号第39AUXI+-第二路音频输入信号第二路音频单端输入正，内部已经带直流偏置40AUXI-第二路音频输入信号第二路音频单端输入负，内部已经带直流偏置3.4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；RTC Backup接口；Audio接口；LPG接口。3.4.1 UART 接口的功能特性 UART 接口与外界进行串行通信，支持3.00V 电平输入和输出。UART 接口的信号除了RXD0、TXD0 是高电平有效之外，其余所有信号均为低电平有效。UART 接口有512 byte 的发送FIFO（First In First Out）和接收FIFO，支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇/偶校验或者没有校验。UART 接口工作的最大速率为115.2kbit/s，默认支持9600bit/s 的速率，支持波特率掉电保存。3.4.2 UART 接口信号定义UART 接口信号定义如表3-8所示.表3-8 UART 接口信号定义序号信号名描述特性方向23UART_DCD0载波检测数据链路已连接DCE-DTE17UART_RI0振铃指示通知DTE 有远程呼叫DCE-DTE21UART_RTS0请求发送DTE通知DCE 请求发送DTE-DCE19UART_TXD0发送数据DTE 发送数据DTE-DCE16UART_DSR0数据设备就绪DCE 准备就绪DCE-DTE22UART_DTR0数据终端就绪DTE 准备就绪DTE-DCE20UART_CTS0清除发送CE 已切换到接收模式DCE-DTE18UART_RXD0接收数据DTE 接收串行数据DCE-DTE6GND地-3.4.3 UART接口DCE-DTE 配线DCE-DTE 的连接关系如图3-5 所示。图3-5 DCE-DTE 的连接关系 第四章 系统硬件设计4.1 键盘显示4.1.1 HD7279键盘显示芯片该芯片支持64键盘和8位数码管动态显示，与传统的键盘显示芯片8279相比，外围芯片少，与CPU仅有4线串行通信，大大的节省了CPU I/O口的资源；HD7279内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有两种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如左移、右移、闪烁、消隐、段寻址等；HD7279具有片选信号，可方便的实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。4.1.2 HD7279的典型应用电路4.2 铁电存储器4.2.1铁电存储器的特点为了实现对预设电话号码的存储和对报警信息的记录，本系统采用了能够保证掉电数据不丢失的铁电存储器，该类存储器相对于传统的EEPROM有许多优点：1 传统的EEPROM写入次数有限，一般为10万次，而铁电存储器有着近乎无限次擦写的特性；2 传统的EEPROM写入速度较慢，一般需要CPU延时几个NOP的时间来等待写入，而铁电存储器有着和RAM相同的操作速度；3 EEPROM需要较大的能量来完成一次擦写，而铁电存储器在写入时属于微功耗。本设计选用了FM24C16来作为非易失性数据存储器，其特点如下：1. FM24C16A是一种串行非易失存储器，它的结构容量为512*8位，接口方式为工业标准二线制造串行接口，与串行EEPROM的功能操作相似，与EEPROM具有相同的引脚排列，不同之处在于，FM24C16A具有非常出色的写操作性能；2.FRAM内部采用读恢复机制操作。所以读写次数与每一次读写都有关系。FRAM结构是基于行与列阵列排布，行由A8- A2定义。 每次访问都会使一行减少一次读写寿命。铁电的擦写次数几乎可以说是无限次。即使每秒访问3000次，连续使用十年，使用寿命仍未终止。4.2.2二线制协议FM24C16使用二线制协议串行总线及其传输规约进行双向传输，这种方式占用脚位少，占用线路板空间小，下图描述了FM24C16在微处理器系统中的典型配置：图4-1 FM24C16在微处理系统中的典型配置二线制协议即是总线上的所有操作都是由SDA和SCL两个脚位的状态来确定的，共有四个状态：开始，停止，数据以及应答，下图描述了四个状态的时序图。 图4-2 四个状态的时序图4.3 实时时钟为了实现发生警情时，对发生警情的时间进行记录，且为了保证系统的可靠运行，要求系统进行自检并定时上报系统运行状态，因此需要系统具有实时时钟功能。本设计选用了DS12887实时时钟芯片。4.3.1 DS12887功能与特点介绍DS12887采用CMOS技术制成，把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部。采用DS12887芯片设计的时钟电路勿需任何外围电路并具有良好的微机接口。DS12887芯片具有微轼耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。其主要功能如下：1内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。2计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。3二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹。412小时或24小时制，12小时时钟模式带有PWM和AM指导，有夏令时功能。5MOTOROLA5和INATAEL总线时序选择。6有128个RAM单元与软件音响器，其中14个作为字节时钟和控制寄存器，114字节为通用RAM，所有ARAM单元数据都具有掉电保护功能。7可编程方波信号输出。8中断信号输出(IRQ)和总线兼容，定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。4.3.2时间、日历和定闹单元时间和日历信息通过读相应的内存字节来获取，时间、日历和定时闹钟通过写相应的内存字节设置或初始化，其字节内容可以是十进制或BCD形式。时间可选择12小时制或24小时制，当选择12小时制时，小时字节高位为逻辑“1”代表PM。时间、日历和定闹字节是双缓冲的，总是可访问的。每秒钟这10个字节走时1秒，检查一次定闹条件，如在更新时，读时间和日历可能引起错误。三个字节的定闹字节有两种使用方法。第一种，当定闹时间写入相应时、分、秒定闹单元，在定时允许、闹钟位置高电平的条件下，定闹中断每天准时起动一次。第二种，在三个定闹字节中插入一个或多个不关心码。不关心码是任意从C到FF的16进制数。当小时字节的不关心码位置位时，定闹为小时发生一次由于相线小时和分钟定闹字节置不关心位时，每分钟定闹一次；当三个字节都置不关心位时，每秒中断一次。4.3.3 DS12887引脚定义图4-3 DS12887引脚图4.4 后备电源为了防止窃贼在进入防区之前将系统的供电交流电源切断，系统必须能够在交流电源被切断后继续正常运行一段时间，本系统采用12V/7AH的铅酸蓄电池作为后备电源，这就给系统设计提出了一个急需解决的问题：就是蓄电池的充电电源管理问题。由于铅酸蓄电池在过充情况下电解液会发生气化现象，导致蓄电池的寿命降低 ，蓄电池在充满电时，蓄电池的电压大概在13.6V左右，在欠压时电压大概在10.9V左右，根据这个特点，本人发现此充放电特性符合滞回比较器的传输特性，即将滞回比较器的上限阈值设为13.6V，下限阈值设定为10.9V，当充满电后，使滞回比较器控制继电器将充电限流电阻切换到较大的限流电阻上；当放电到10.9V时，滞回比较器控制继电器将限流电阻切换到较小的限流电阻上，并且保障系统正常工作电流要小于快充充电电路的电流，而大于慢充充电电路的电流。这样就能保证滞回比较器始终工作在10.9V13.6V的滞回带内，即保证蓄电池既不欠压又不过充。滞回比较器：有滞回特性，具有抗干扰能。从反相输入端输入的滞回比较器电路如下图所示，电路中引入了正反馈。图4-4 从反相输入端输入的滞回比较器电路4.5 复位电路该部分电路完成AT89S52的复位，采用按键复位的方式，它与单片机的RST引脚相连，当单片机出现死机或希望它复位的情况下，该电路就会起作用，同时它也具有上电复位的功能。其电阻R1为200欧姆，R2为1K欧姆，电容为22uF。 图4-5 复位电路4.6遥控布撤防电路为了实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变，本设计选用了315M调幅遥控器，该遥控器具有以下优点：1工作在业余频段，不用花钱购买频点；2有效距离远，一般可达2001000米；3有丰富的地址码供用户选择，由于遥控器和遥控器接收板上应用的PT2262/PT2272编解码芯片对都提供8位三态的编解码状态，也就是说有3的8次方地址码可供用户选择，足以满足小区内所有用户的防盗报警布、撤防应用。发射、接收电路无解码电路图分别如下