基于51单片机-GSM短信报警-烟雾报警毕业设计论文

曾繁政2011327讲 丁07106122282007 级电子信息工程物理与电子信息工程系GSM TC35无线报警系统独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年月日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签 名： 年 月 日指导教师签名： 年月日 摘要GSM TC35无线报警系统 摘 要 生活中存在各种安全隐患，如火灾、易燃易爆气体、有毒气体泄漏和各种盗窃等。目前市场上也有很多检测各种易燃易爆气体及检测温度的仪器，但是大多价格比较高，因此设计出性能可靠、经济实惠的防火灾、防盗报警系统很有必要。本文介绍了一种基于GSM TC35实现的无线报警系统的实现方法。系统采用AT89S52单片机为中心控制单元，DS18B20温度传感器采集环境温度，MQ-2烟雾传感器检测环境烟雾情况和红外检测实现防盗报警，并通过1730语音模块进行语音播报相关信息，采用QC12864作为信息显示。实践表明，系统可靠性高、低成本、使用方便，有一定的推广价值。关键词：无线报警；单片机；GSMTC35ABSTRACT The existence of various security risks in life, such as fire, flammable gas, toxic gas leaks and all kinds of theft. There are many currently on the market a variety of flammable and explosive gas detection instruments and testing temperature, but most of the higher prices, so designing a reliable, cost-effective anti-fire and burglar alarm system is necessary.This paper presents a realization based on GSM TC35 wireless alarm system implementation.the central system uses AT89S52 microcontroller as a control unit, DS18B20 temperature sensors collect temperature, MQ-2 smoke sensor and infrared detection of environmental tobacco smoke conditions to achieve anti-theft alarm, and by 1730 voice module for voice broadcast information, the use of QC12864 as an information display. Practice shows that the high reliability, low cost, easy to use, has some promotional value.Key words: Wireless alarm; SCM; GSMTC35III目 录贺州学院本科毕业论文 摘 要IABSTRACTII1 引 言11.1课题背景和意义11.2系统国内现状11.3本文研究的内容和特点22 系统方案论证32.1 系统的主要功能32.2 设计原理框图32.3 单片机的选择42.4 传感器的选择42.4.1温度传感器的选定42.4.2烟雾传感器选定62.4.3红外传感器的选定72.5 无线模块的选择92.6 显示模块选择103 系统硬件设计103.1 单片机最小系统的设计103.2信号采集及前置放大电路113.3 语音模块电路设计133.4 液晶接口设计143.5 红外传感器电路设计153.6 串口通信电路的设计174 系统软件设计174.1 主程序流程图174.2 数据采集设计184.3 人体红外软件设计184.4 语音模块程序流程195 系统调试205.1 硬件调试205.2 软件调式21总结22参考文献22致 谢1贺州学院本科毕业论文1 引 言1.1课题背景和意义当今，我们的生活中各种安全隐患需要我们时时注意提防，我们经常听到有关家庭火灾、易燃易爆气体和有毒气体泄漏、各种盗窃等。因此市场上各种各样的防火灾，防盗报警器应运而生，尤其是无线报警器的发展特别迅速。随着社会的发展，科技水平在不断的进步，无线通信网络发挥着越来越重要的角色。有部分科技含量高一点的报警器都会用上无线通信，以达到无线远程报警的目的。因此设计出性能可靠、经济实惠的无线报警系统已成为市场的需要。目前市场上也有很多检测各种易燃易爆气体及检测温度的仪器，但是大多价格比较高，消费者有所顾虑，因此本设计是面对广大民从，优点在于：1、成本合适，并对温度、烟雾、易燃易爆气体、有人闯入等准确报警。2、无须专业人员操作，只需要放在的位置，通电即可使用。3、能用在环境对温度要求比较高的地方，同时可以检测烟雾、可燃性气体，不必亲临现场查看，只要参数超标就会自动发短信告知，方便又快捷1.2系统国内现状目前国内外流行的防火、防盗报警系统按监控方式可分为三大类：1、无人值守自动报警系统（无监控）适合家庭使用的防火防盗报警系统，成本低，能起一定的报警作用，但无监控设备，不能还原情况现场。2、有人值守自动报警实时监控系统 适合单位机关、大型商场等需要专业防火防盗报警的机构，设备众多，体积庞大，一般配有专业监控人员，实时性高，可以还原犯罪现场。3、无人值守自动报警实时监控系统适合家庭使用的防盗报警系统，成本低，除了具备普通的防火灾防盗报警功能还具备智能监控设备，无需配备监控人员，设备体积小，可还原情况现场。上述三种报警系统类型中，前两种类型设备是市场上常见的形式。而第三中类型的设备，其要求智能话程度高，在无人值守的情况下，能自动识别入侵者和记录环境现场并采取相应的措施；同时是因为家庭使用，所以又要满足价格低廉、体积小巧、集成化程度高等要素。报警系统按信息传输方式又可分为：1、有线网路传输通过铺设专用线路网络来构成报警信息的传输，其优点是系统专用化，信息传输不受外界因素的干扰，值守人员保值警觉状态，做到专线专用，通信速度快，缺点是铺设线路工程量大，前期投资高。2、无线网络传输用电磁载波发射的方式传输报警信号，具有较强的抗破坏性，传输速度快，准确率高的优点，但发射距离受发射功率的限制，传输信道的选择是很大的问题，使用业余信道容易受其他发射机干扰。3、公共网络传输利用现有的公共网络（电话网，宽带网）进行信息传输。比如电话网有其十分优越的条件：（1）电话普及率高，不必重新建设专用传输网络，有效的降低了设备的成本和维护；（2）传输距离不受信道限制，只要有电话（手机、固定电话）的地方都可以传输纵观这三种传输方式，利用公共网络传输信息由于其工程费用低廉，易于维护，是相当可取的一种方式，成为目前国内外报警系统研究的发展潮流。1.3本文研究的内容和特点本文主要研究的是单片机与无线模块之间的通信技术，单片机控制技术，传感器技术，信号的采集，人体红外检测的电路设计，语音模块的控制，以及GSM无线通信模块的知识，本系统以AT89S52为中央处理单元，作为控制系统的核心，通过对烟雾信号的采集、温度的采集、人体红外的检测，把这些信号传送给到单片机进行处理；利用西门子TC35 GSM无线通信模块向预设的目的手机发送报警短信以及相关信息。无线报警系统运用非常广泛，并各具特色。本设计研究的无线报警系统，具有实用性高，反映灵敏，抗干扰能力强，能够实时采集温度数据，具体语音播报，人体红外检测，能准确进行无线报警等特点，是一款多功能的报警系统。 2 系统方案论证 2.1 系统的主要功能本无线报警器主要是针对火灾和防盗报警的监控，可以实现对烟雾、易燃易爆气体的的检测，同时也可以感应是否有人闯入的并进行报警功效，具有实时监控等有优点，备有语音播报环境状况功能；当温度超，烟雾浓度、易燃易爆气体浓度超限，语音就会自动播报情况，同时单片机控制GSM无线模块进行远程短信播报情况，提供相应数据给用户，以便用户做相应的处理。2.2 设计原理框图AT89S52 单片机温度传感器DS18B20放大电路放大电路GSM无线发射语音报警12864液晶显示手机MQ-2烟雾传感器人体热释电红外传感器AD转换图2-1 设计原理框图2.3 单片机的选择 单片机是无线报警器的核心部件，一方面接收来自传感器的模拟信号和信号的检测，另一方面又对信号进行分别进行处理，控制电路后续的相应工作，同时能够在满足报警器设计的计算速度及接口数的要求的同类单片机中，要考虑选择价格低廉且体积精巧的机型，在保证了报警器的精确性、可靠性及抗干扰性的基础上，能够不提高成本、缩小体积。本设计采用AT89S52作为整个设计的核心部分。AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS 8位处理控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司的高密度非易失存储器技术制造，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，在单片机上，拥有灵巧的的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为从多嵌入式控制应用系统提高灵活性，超有效的解决方案。AT89S52具有如下特点1：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序内存，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，6个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。2.4 传感器的选择2.4.1温度传感器的选定在火灾报警系统中，采用DALLAD公司生产的可编程单总线数字温度计DS18B20，它的特点如下：1、采用单总线的接口方式，既可通过串行口，也可以通过其他的I/O口与微处理器连接，无须经过其他转换电路，直接输出被测温度，经济性好、抗干扰能力强和使用方便；2、测量温度范围宽，精度高，测量温度范围为-55-+125；3、供电方式灵活，通过内部寄生电路从数据总线上获取电源；4、测量参数可配置，DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9-12位；5、有掉电保护功能，DS18B20内部含有EEPROM。DS18B20的内部主要包括64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器（TH、TL）和设置的寄存器4个部分，如图2-2所示。64位ROM电源感器存储器控制逻辑高速闪存8位CRC校验温度传感器高温触发低温触发设置寄存器图2-2 DS18B20内部结构根据DS18B20的协议规定，微控制器控制DS18B20完成温度转换必须经过一个4个步骤：1、每次读写前对DS18B20进行复位初始化。复位要求主CPU将数据线拉下500ms，然后释放，DS18B20收到信号后等待16ms-60ms左右，然后发出60ms-240ms的存在低脉冲，主CPU收到次信号表示复位成功；2、发送一条ROM指令；3、发送存储器指令；4、进行数据通信。对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测量结果，对多点测温时，要注意微处理器的总线驱动问题，在DS18B20测温程序中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序要等待DS18B20的返回信号。系统主要使用的命令位匹配ROM命令、温度变换命令及读暂存器命令。通过编程实现温度转换结果的位数（9-12bit）选择，其各自对应的分辨率为0.5、0.025、0.0625，其默认值位12，可在最多750ms内把温度值转换成数字且实现12位分辨率。DS18B20初始化子程序、DS18B20读子程序。综合考虑DS18B20在各方面的特点，所以我在无线报警系统中选用DS18B20作为温度检测部分。这种温度传感器的输出直接为数字信号，并且两次采样时间间隔时间满足火灾报警对温度的要求。2.4.2烟雾传感器选定烟雾检测主要应用在家庭生活、石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易发生可燃烟雾泄漏的场所，根据报警器检测烟雾种类的要求，一般选用接触燃烧式烟雾传感器和半导体烟雾传感器。使用接触燃烧式传感器，其探头的阻缓及吸毒，是不可避免的问题。阻缓是当存在烟雾与空气的混合物中含有硫化氢等含硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时有些固态物质附着在催化原件表面，阻塞载体的微孔，从而引起响应缓慢反应置缓，灵敏度降低。虽然将阻缓的传感器在放回新鲜空气环境中又得到某种程度的恢复的可能，但如果长期暴露在这样的环境中，其灵敏度会不断下降，导致传感器最终丧失检测烟雾的能力。中毒是环境空气中含有硅烷之类的物质时，则传感器将使催化原件产生不可逆转的中毒，以致灵敏度很快就丧失。当怀疑检测环境中存在这些物质时，经常对探测头进行标定，是必须且有效的办法。因此，经常对传感器进行标定，是保证其准确性的必要途径。一般使用两个月后应对传感器进行量程校准，这种经常性对传感器的维护，无行中就加大了工作人员的工作量，同时增加了报警器的维护成本。半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为灵敏体制作的烟雾传感器及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器，它具有灵敏度高、响应快、体积小结构简单、使用方便、价格便宜等优点，因而得到广泛的应用。半导体烟雾传感器性能主要看其灵敏度、选择性、稳定性经过比较对比上述两种烟雾传感器的应用特性，发现半导体烟雾传感器的优点更加突出：灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜，且不会发生探头阻缓及中毒现象，维护成本较低等。因此本设计采用半导体烟雾传感器作为报警器烟雾信息采集部分的核心，而在众多半导体传感器中，本设计选用MQ-2型烟雾传感器，这种型号的传感器具备一般半导体烟雾传感器的灵敏度高、相应速度快、抗干扰能力，寿命长等优点。MQ-2/MQ-2S烟雾传感器所使用的灵敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处的环境中存在可燃气体和烟雾时，传感器的电导率随空气中可燃气体和烟雾浓度的增加而曾大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相应的输出信号。MQ-2/MQ-2S烟雾传感器对液化气，丙烷、丁烷、氢气的灵敏度高，对烟雾和其他可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃行气体和烟雾，是一款适合做种应用的低成本传感器。外形接口如图2-3所示图2-3 烟雾传感器结构图2.4.3红外传感器的选定图2-4 红外传感器引脚图热释电红外传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器。现在，已得到与越来越广泛的应用，市场上出现的热释电人体红外传感器型号众多，但其结构、外形和电参数大致相同，大部分可以相互使用。本设计采用的是被动式热释电红外探头，型号为RE200B,这种探头是以探测人体辐射为目标，对波长为10um左右的红外辐射非常敏感。人体辐射的红外线中心波为812um，而探测器原件的波长灵敏度在0.220um范围内的几乎稳定不变。在传感器顶端装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可以通过光的波长范围为710um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专用作探测人体辐射的红外线传感器。被动式红外报警器的主要特点有以下3点：1、由于它是被动式的，不主动发射红外线，因其功耗非常小，安装方便。与微波报警器相比，红外波长不能穿越砖头水泥等一般建筑物，在室内使用时，不必担心由于室外的运动目标会造成误报。2、在较大面积的的室内安装多个被动红外报警器时，因为它是被动的，所以不会产生系统互扰的问题。3、工作不受声音的影响，及声音不会使他产生误报。热释电人体红外传感器只有配合菲捏尔透镜使用才能发挥最大的作用。不加菲捏尔透镜时，传感器的探测半径可能不足2m，加上菲捏尔透镜则可达10m，甚至更远。菲捏尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。下如2-5为菲捏尔透视镜的感应范围图2-5 菲捏尔透视镜的感应范围2.5 无线模块的选择市场上的无线发射模块众多，功能也各具特点：比如发射距离长短、性能的稳定性，功能特性、操作方式等各有不同。传统的无线遥控并无短信功能，新型的无线模块具有短信功能，如德国西门子、诺基亚、部分三星急MOTO、以及部分国产（中兴等）手机和其他标准的GSM手机。本设计采用的是德国西门子公司生产的TC35无线模块，该模块功能比较强大。TC35是西门子公司推出的的新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口，可以方便的与PC机、单片机连机通讯8。可以快速、安全、可靠的实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真。TC35的工作电压为3.3V5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W和1W。模块有AT命令接口，支持文本和PUD模式的短消息，模块还具有电话簿功能、多方通话、漫游检测功能，常用工作模式有空闲模式、休眠模式、关机模式等。通过独特的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。50天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。图2-6 TC35模块2.6 显示模块选择FYD12864B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其接口电路如图2-7所示。图2-7 液晶接口电路图3 系统硬件设计3.1 单片机最小系统的设计单片机最小系统是控制整个电路的核心电路，本设计的最小系统电路包含必备的内部时钟方式的时钟电路、按键复位电路；另外还加了液晶显示接口电路、AD转换接口电路。系统电路如图3-1所示，IO分配如表3-1所示。 表3-1单片机IO口分配芯片引脚功能描述P0.0-P0.3与P2口12864液晶数据接口及控制端接口P1.0P1.3口独立按键控制接口P0.4P0.6口预留接AD串行数据、AD时钟、AD片选P3.3P3.6口预留接语音芯片控制接口图3-1 AT89S52最小系统控制电路3.2信号采集及前置放大电路由于传感器输出信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求，本系统采用的半导体烟雾传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给AD采集。由于系统采用的是单级性供电所以采用同向比例放大电路，可减少硬件开销；常见运算放大器中，LM324价格比较低廉，使用简单等优点比较突出，所以本设计中的前置放大电路采用LM324作为电路的运算放大器。LM324是单片高增益四运算放大器，可在较宽电压范围内的单电源或双电源工作，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入偏流电阻是温度补偿的，也不需要外界频率补偿，可做到输出电平与数字电路兼容。下面介绍运算放大电路：如图3-2所示，从传感器的出来的信号Vi经过运算放大器的同相输入端,但为了保证引入的是负反馈，输出电压Vo通过电阻R3接到接到反相输入端，同时反相输入端的通过电阻R2接到参考电压Vref。本放大电路的放大倍数A=1+R3/R2,此放大电路为同相比例放大比例放大电路，放大倍数总是大于或等于。同相比例运算电路有以下几个特点：1、同相比例运算电路放大电路时一个深度的电压串联负反馈电路，2、因为不存在“虚地”，所以其输入端由较高的共模输入电压。3、电压放大倍数A=1+R3/R2，即输出电压与输入电压的幅值成正比，且4、相位相同，所以此电路实现了同相比例放大。如果不接R3、R2，电路就成了电压跟随器，本电路可减少电路模块间由于阻抗引起的干扰。由于引入了深度电压串联负反馈，因此电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低。高阻抗输入可以减少放大电路对前端电路的影响，同时低输出阻抗也可以提高自身的抗干扰性，这显然有利于电路中其他模块的设计。次此放大电路还加了参考电压，引入了零点调节功能，可以方便的调整由于不同传感器导致的零点变化问题。它利用可调电阻产生一个可调参考电压Verf,利用电压跟随器把电压输入到运算放大电路的电压参考端，所以调节可调电阻就可以改变放大电路的参考电压3。图3-2 前置放大电路3.3 语音模块电路设计语音芯片采用的是ISD1730，ISD1700系列是华邦公司推出的语音芯片，该芯片是一种高集成度，高性能的芯片，可以多段录音，采用频率在4K至12K调节，供电范围在2.4V5.5V之间。录放芯片可以工作在独立按键模式和SPI模式，芯片有内存管理系统来管理多段录音语音，这样可以在独立按键模式下也能进行多段语音录放。次芯片内有振荡器，可以通过电阻来调节其振荡频率，还带有自动增益控制的话筒运放，模拟线路输入，抗锯齿滤波器，多级存储阵列，音量控制，直接驱动喇叭的PWM输出与接外部功放的电流/电压输出。ISD1730还有心录音提示功能，当有新的录音，LED每几秒闪一次来提示用户有新的录音，此外有四种音效来提示用户的操作结果，如开始录音、停止录音、擦出、下一曲和全部擦出等。录音数据存储在芯片的FLASH内，没有经过任何压缩，所以有好的音质和断电存储。芯片有两路独立的语音信号输入通道，话筒输入与模拟信号输入。有如以下特点：1、录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年2、控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式3、处理多达159段以上信息4、丰富多样的工作状态提示5、多种采样频率对应多种录放音时间6、音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美7、工作电压：2.4V2.5V，最高不能超过6V语音电路如图3-3所示。图3-3 语音模块电路3.4 液晶接口设计本电路设计的液晶接口电路，即可以接液晶1602也可以接液晶12864，只需接一些跳冒即可，具体用哪种液晶可根据需要选择，本次我采用的是12864，原因在于该液晶带中文字库，方便显示一些中文汉字，同时也可以很方便的显示出一些相关数据，提供一个友好界面。采用8位并行方式连接，数据口接单片机的P2口，控制端口接单片机的P0口。接口电路如图3-4所示。图3-4 液晶接口电路3.5 红外传感器电路设计由于人体辐射的是红外线，信号是相对比较弱的，而且需要把红外信号转换为电平信号单片机才行进行检测，所以必须对信号进行相应的处理。我采用的是BISS0001处理器对红外线进行处理，其引脚如图3-5所示，主要特点有以下两点：1、 具有独特的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理。2、 双向鉴幅器，可有效抑制干扰，内设延时时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽。图3-5 BISS0001引脚图BISS0001分为不可重复触发和可重复触发方式。首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。 在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。人体红外传感器电路如图3-6所示。图3-6 人体红外传感器电路3.6 串口通信电路的设计串行通信接口标准经过使用和发展，目前有几种，但都是在RS232标准的基础上经过改进而来的。所以，以RS232C为主来讨论，RS232C标准是标准是美国电子ELA指定的一种串行通信接口标准6。串口通信电路图如3-7所示：图3-7 串口通信模块4 系统软件设计4.1 主程序流程图图4-1 主程序流程图4.2 数据采集设计当烟雾信号采集后超过报警设定值时，就会驱动语音报警，播报情况，同时通过单片机控制GSM模块发送短信告知环境情况，以便提示用户做好相应的处理，确保人身或财产安全，避免火灾和爆炸事故的发生。为了防止误报，在程序上快速重复检测和延时报警，报警子程序流程图如图4-2所示：图4-2 烟雾报警子程序4.3 人体红外软件设计人体红外检测主要的是检测是否有人闯入，当感应到人体传来的红外线后，红外线模块VO端输出是高电平，经过反相器反向后变成低电平，这样方便单片机中断引脚检测是有中断产生，本设计用到INT0，当接收到中断信号后，单片机进行中断处理1。程序流程如下图4-3所示：图4-3 热释外传感器程序4.4 语音模块程序流程语音模块的流程设计，所谓语音报警就是单片机控制语音芯片放音过程，达到报警的功效，语音芯片报警之前得必须先向芯片录入要播报的语音，单片机才能进行相应的处理。程序流程如图4-4所示：图4-4 语音录入过程5 系统调试5.1 硬件调试根据PCB焊好电路板，整个控制器的设计就进入了调试阶段，在上电之前，最重要的一个环节就是，先检测电路模块是否连接有错误，检测电源是否短路，免得上电后因电路短路造成芯片的烧坏。各模块调试过程如下：1、AD芯片的调试首先保证要有个基准电压提供给它，输入模拟量后才能正确的输出数字量，本次我在板上设计两个接口，能提供2.5V和5V的电压，本次我选择的是5V的基准电压，所以我就用万用表专门检测是否输入相应的基准电压，有了基准电压芯片才能正常工作。2、烟雾模块的调试，我本设计用上了放大器，把输出信号放大后送AD处理，电路模块还预设了可调电阻，这个方便电路信号的调节。首先我给烟雾传感器熏烟，用万用表测它输出端是否有电压变化，若有烟了电压变化明显说明电路是正常的。3、人体红外模块的调试，当传感器感应到人体散发来的红外线的时候，它就输出一个正脉冲，脉冲信号经过BISS0001放大后输出的是高电平，由于本次设计用到了中断来检测，所以输出的高电平需要经过反相后才能送给单片机，为了检测电路是否可用，我同样也是用到了万用表，让传感器对准没有人的地方，先测看输出的是否是低电平，还有当伸手过去的时候电平是否是变成了高电平，不断反复这样测试，看电平的变化是否正确，正确了后面的工作才好进行。4、语音模块的调式相对比较简单，模块留有麦克风，而且电路也增加了几个功能按钮，这几个按钮都一一对应相应的功能，有播放键、声音加减键，录音键、声音擦除键、复位键、直通键等。首先一直按下录音键，然后对准麦克风录入声音，当录入完毕后松开手，录音就停止了，要是想知道是否能正确录入声音，则只需按下播放键，按下播放键后，它就能自动播放出刚才录入的声音了，当然了还得加个小喇叭才能听到声音。总之硬件的调试，必须得一个个模块来调试，硬件的调试需要一定的过程，观察测量现象，通过现象进行分析结果是否合理，系统硬件调试过程中也碰上了不少的困难，通过慢慢测试，查找原因，最后都能准确的测试通过。5.2 软件调式软件调式主要是实现液晶12864显示、TLC549的AD采集、DS18B20温度采集、人体红外检测，语音播报。本设计的程序都是用C语言编写，C语言比较直观，而且容易修改。我在编写软件的时候是一个个模块分别编程调式的，这样效率比较高，要是先将所有程序编写出来才调式的话那样太麻烦，而且错