基于GSM远程短信防盗报警系统毕业论文.doc

基于GSM远程短信防盗报警系统毕业论文1 绪论1.1 课题的背景随着现代电子技术和通信技术的迅速发展，人们的家居生活正在变得越来越舒适便利。然而，生活中总存在一些这样那样的安全隐患，如匪盗等，这些都已经严重危害到了人们的家庭幸福。于是关于GSM短信防盗报警器应运而生，早前的家庭安全报警系统都是针对某个具体的安全隐患进行设计的红外线防盗报警器等，这些报警装置基本能够满足一般的需求，然而它功能比较单一、无二次报警功能，性价比也不是很高。例如无人在家时发生匪盗，单纯的警铃报警失去了意义，这显然不能很好的满足家庭综合报警的使用要求。而全智能家庭防盗报警采用的是ADT全球安防系统。它的特点是功能强大、技术成熟，但是价格昂贵，故没有被大量的普及使用。从中我们也可以看出随着互联网技术的不断发展，将家庭安全报警系统进行区域的联网，安全系数大大提高。GSM报警系统采用工业级无线移动通讯网络及相关的数字处理技术，已逐步应用于技术安全防范领域，广泛应用于家庭，商用，小区物业，电力，交通，石油，煤炭，铁道，市政，公安等部门行业的安防装置，数据监测以及远程监控系统等等。它利用GSM无线移动通讯网络短信息数据传输模式平台，真正实现了超远距离方便、灵活的无线报警处理及控制，解决了固定电话或有线宽带网络有线数据传输模式报警的局限性，真正做到全无线报警。本系统就是利用GSM来完成检测区的远程报警设计，设计中我们使用热释电红外传感器，同时可以根据用户需要设置手机号功能。未来的发展趋势将以智能、短信为主流，使GSM智能家居警仪的发展更人性化。1.2 研究的意义随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。家庭安全显得越来越重要。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多,。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的电话防盗报警系统，必将在私人财产的防盗、家居安全领域起到巨大作用。1.3 研究的主要内容设计制作GSM短信防盗报警器系统，具有红外报警，将报警信息通过GSM模块发短信到指定手机报警报警。如当进入设防模式时通过热释电传感器就可以检测到是否有人进入并进行电话报警和语音提示。1、 通过热释电检测人体信息；2、 1602液晶；3、 通过设防可以在有人闯入时向指定手机发送报警信息。2 总体方案设计 按照系统设计功能的要求，确定系统由模块组成：主控制器、热释电防盗电路、显示电路和按键电路。系统结构框图如图1所示STC89C52单片机时钟电路1602显示电路复位电路电源电路按键电路传感器电路图1系统总体框图电路设计部分以单片机控制电路为核心由时钟电路，复位电路，电源电路，按键电路，1602显示电路，GSM模块电路和传感器电路共同组成GSM短信防盗报警器系统电路。2.1 方案的选择2.1.1 主控芯片方案 方案1： 采用TI公司生产的MSP430F149系列单片机作为主控芯片。此单片机是一款高性能的低功耗的16位单片机，具有非常强大的功能，且内置高速12位ADC。但其价格比较昂贵，而且是TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和开发周期。 方案2： 采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案3： 采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，充分分析我们的系统，其关键在于实现系统的传感器信号处理与控制TC35模块短信报警，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。因此，这种方案是一种较为理想的方案。从方便使用的角度考虑，我们选择了方案3。2.1.2 GSM通信模块方案 常用的GSM模块有TC35、TC35I、MC35、MC35I。方案1：采用TC35系列模块。TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。模块的工作电压为3.3 5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和1W（1800M）。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测等功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的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。通过ZIF连接器及50天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。TC35I和TC35的区别在于外形、体积、电压都不同，TC35I的功耗比TC35要小一些，价格比TC35贵一些。方案2：采用MC35系列模块。MC35是西门子公司的第一款GPRS模块，MC35 包括了TC35 的所有功能，支持GPRS 技术，MC35I比MC35的速度要快，价格比TC35I、MC35贵！综上所述，方案1适合做智能家居安防报警系统，它不仅价格便宜，而且性能稳定，足以胜任远程遥控！由于对MCU的运行速度、容量要求不高，为此，我选择单片机STC89C52作为主控芯片。2.1.3 防盗传感器方案方案1： 采用超声波传感器，利用超声波测距原理，把超声波传感器固定安装在需要布防的区域，安装好之后超声波会测得一个距离值，如果有人经过布防区域，超声波发射到人身上反射回来，这时测得的距离值会发射变化。根据这个变化判段出是否有人进入。超声波检测准确及时，但是超声检测范围窄，只有在正前方经过才会感应到，不是适合防盗要求高的场合。方案2： 采用图像处理技术，用摄像机采集布防区域图像，分析图像数据。判断是否有人闯入布防区。图像处理非常精确，但成本高傲，技术难度较高，不利用普及，因此放弃了次方案方案3：采用热释电红外传感器，热释电红外传感器它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为710-um，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门用作探测人体辐射的红外线传感器，并且探测范围宽，价格便宜，精确度高，非常利于防盗报警器的啤机。综上所诉，我们采用方案3作为本系统的报警感应模块。2.1.4 按键设计单片机使用的键盘分为独立式和矩阵式两种。方案1： 采用矩阵式薄膜键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目。方案2： 采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多，优点为电路设计简单，且编程相对比较容易。综合考虑两种方案及题目要求，考虑到系统资源有限，本安防系统需要设定电话号码等，键盘要求输入的数字较多，故采用第1种方案。 2.1.7 电源选取 我们考虑了如下几种方案为系统供电。方案1：采用9V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。方案2：采用9V做电源，经过7805的电压变换后为单片机，传感器供电。经过实验验证小车工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。综上所述采用方案22.2 最终方案经过反复论证，我们最终确定了如下方案：1、采用STC89C52单片机作为主控制器。2、用热释电红外线传感器防盗报警。3、显示用1602液晶显示。4、矩阵式薄膜按键做键盘5、9V电源供电6、TC35 GSM模块电话报警 2.3 系统的组成及功能介绍本系统由单片机外围电路和GSM模块电路组成。单片机外围电路除了包括单片机正常工作所必须的元件外，还包括键盘、复位及继电器控制电路等，GSM模块电路由TC35及其外围电路组成。在此处理红外热释电传感器信号，此系统功能： 一、热释电红外传感器检测是否有人进入，当有人进入时给指定电话发短信报警（报警内容为：请注意，有人进入。系统具体实现过程如图2所示：有人进去单片机处理TC35模块发短信告知图2 系统框图2.4 TC35的工作原理TC35模块板通过它的串口通讯脚（18脚RXD、19脚TXD）与AT89S52串行口通信引脚（10脚P30_RXD、11脚P31_TXD）相连接进行通信。AT89S52串行口的结构由串行口控制寄存器SCON、发送和接收电路等组成。SCON各位定义：（见图3）位地址9F9E9D9C9B9A9998SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI接收中断标志发送中断标志接收数据第9位发送数据第9位接收控制0：禁止接收1：允许接收多机通信0：单机对单机0：多机通信见表2-1图3 SCON各位定义 SM0和SM1：串行方式控制位，用于设定串行口的工作方式，如表1所列：表1 串行口的工作方式和所用波特率对照表SM0 SM1相应工作方式说明所用波特率0 0方式0同步移位寄存器fosc/120 1方式111位异步收发（双机通信）由定时器控制1 0方式212位异步收发（多机通信）fosc/32或fosc/641 1方式312位异步收发（多机通信）由定时器控制SM2：多机通信控制位，主要在方式2和方式3下使用。REN：允许接收控制位。TB8：发送数据第9位，用于在方式2和方式3时存放发送数据第9位。RB8：接收数据第9位，用于在方式2和方式3时存放接收数据第9位。TI：发送中断标志位，用于指示一帧数据发送是否完成。RI：接收中断标志位，用于指示一帧数据接收是否完成。PCON各位定义：（见图4）位地址8E8D8C8B8A898887PCONSMOD-GF1GF0PDIDL空闲控制位0：单机对单机0：多机通信掉电控制位0：单机对单机0：多机通信波特率选择位0：单机对单机0：多机通信通用标志位图4 PCON各位定义SMOD：为波特率选择位，在方式1、方式2和方式3时，串行通信波特率和成正比。PCON中的其余各位用于STC89C52的电源控制。串行口的通信波特率计算：本系统中52单片机选择11.0592 MHz晶振，TC35模块的波特率选择9600 bps。单片机与TC35的波特率一定要匹配：波特率/32(fosc/12)(1/( -初值)SMOD0（波特率不加倍），fosc=11.0592MHz，K=8（定时器T1为方式2），初值253，即TH1TL10xfd。3 硬件系统的设计与实现 3.1 单片机主控主控制最小系统电路如图5所示。 图5 单片主控电路3.1.1 STC89C52单片机简介 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器。使用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允许程序存储器在线可编程，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STC89C52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。STC89C52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，STC89C52 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。这一模块以单片机为中心把程序代码烧进去然后外围接上复位电路、振荡电路、键盘控制、LED显示电路、报警电路等子模块。3.1.2 单片机的引脚功能描述 下面对STC89C52各引脚的功能进行较为详细的介绍：1)电源引脚Vcc和Vss Vcc(40脚)：电源端为+5V Vss(20脚)：接地端。 2)时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL2(18脚)：接外部晶体和微调电容的一端。在单片机内部它是振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时针电路时，该引脚输入外时钟脉冲。要检查89C52的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。 XTAL1(19脚)：接外部晶体和微调电容的另一端。在片内，它是振荡电路反向放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。 3)控制信号脚 RST ALE PSEN 和EA。 RST(9脚)：RST是复位信号输入端，高电平有效。在此输入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。 ALE/PROG（30引脚）：地址锁存允许信号端。当STC89C52上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号。此频率为振荡器频率fosc的1/6，当CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。在CPU访问片外数据存储时，每取值一次（一个机器周期）会丢失一个脉冲。平时不访问片外存储时，ALE端也以1/6的振荡频率固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果你想看一下STC89C52芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出，如有脉冲信号输出，则STC89C52基本上是好的。ALE的负载驱动能力为8个LS型TTL（低功耗高速TTL）。 PSEN（29脚）；程序存储允许输出信号引脚，在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引脚接ERROM的OE端。PSEN端有效，即允许读出ERROM/ROM中的指令码。CPU在从外部ERROM/ROM取指令期间，每个周期PSEN两次有效。不过，在访问片外RAM时，要少产生两次PSEN负脉冲信号。要检查一个STC89C52小系统上电后CPU能否正常到ERROM/ROM中读取指令码，也可用于示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有，说明基本上工作正常。 EA/VPP（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA引脚接高电平时，CPU只访问片内ERROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令。但在PC（程序计数器）的值超过OFFFH（对8751/8051为4k）时，将自动转向执行片外存储器的程序。当出入信号EA引脚接低电平（接地）时，CPU只访问外部ERROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于无芯片内的ROM的8031或8032，须外扩ERROM，此时必须将EA引脚接地。如果使用有片内ROM的AT89C52，外扩ERROM也是可以的，但也要使EA接地。4)I/O（输入/输出端口，P0，P1，P2，P3）P0口：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。P1口：8位准双向I/O端口。P2口：即可以做地址总线输出地址高8位，也可以做普通I/O用，（此时为准双向口）。P3口：双功能口，即可以做普通I/O口用（此时为准向口，也可以按每位定义实现第二功能操作）。见表3。表2 P3口的第二功能表引脚第二功能P3.0RXD （串行输入口）P3.1TXD （串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部中断）P3.5T1（定时器1外部中断）P3.6WR（外部存储器写选通）P3.7RD（外部存储器读写通）3.1.3 单片机的时钟电路与复位电路设计 本系统采用STC系统列单片机，相比其他系列单片机具有很多优点。一般STC单片机资源比其他单片机要多，而且执行速度快；STC系列单片机使用串口对单片机进行烧写,下载程序较为方便；STC89C52单片机内部集成了看门狗电路；且具有很强抗干扰能力。本系统采用内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，如下图6图7所示：图6 时钟电路图7 复位电路由于单片机P0口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高/低电平，因而该组I/O口在使用时必须外接上拉电阻。3.2 TC35通信模块及外围电路3.2.1TC35模块内部结构TC35模块是德国SIEMENS公司生产的高性能通信模块，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。GSM 模块电流变化非常大，空闲时电流小于 3mA，在通话期间电流最大可达到2A，这就对供电电路提出了较高的要求。TC35模块的内部结构如下图3-2所示：天线接口闪存 flashGSM射频模块40 PINZIF连接器GSM基带处理器供电模块(ASIC)SIEMENS GSM模块 TC35图8 TC35模块的内部结构3.2.2TC35模块引脚功能介绍TC35共有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force)连接器引出。1-14脚为电源部分，其中1-5为电源电压输入端VBATT十，6-10为地GND,11、 12为充电引脚，13对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU/TEMP接负温度系数的热敏电阻。16-23脚为数据输入/输出，分别为DSRO、 RINGO、 RXDO、 TXDO、CTSO、 RTSO、DTRO和DCDO。24-29为SIM卡引脚，分别为CCIN、 CCRST、CCIO、CCCLK、 CCVCC和CCGND。33-40为语音接口用来接电话手柄。15、 30、31和32脚为控制部分，15为启动线IGT(Ignition)，当TC35通电后必须给IGT一个大于100ms低电平，模块才启动， 30为RTC backup, 31为Power down, 32为 SYNC。具体引脚图如下图9图所示：图9 TC35引脚图3.2.3TC35外围硬件TC35外围电路主要由电源电路、IGT启动电路、数据通信电路、语音电路和SIM卡电路组成。1、电源电源电路分为单片机电源和开关稳压电源模块两部分 1）单片机电源LM7805：单片机电源主要为整个系统提供5V工作电压，同时产生其他电路所需要的高电平，它由三端电源模块LM7805将外部双9V直流电变成5V直流。如图10所示：图10 LM7805电源2、启动（IGT）对于TC35控制，IGT信号非常重要，只有正确的IGT信号才可以使TC35正常运行。系统加电后，为使TC35进入工作状态，必须给IGT (15脚)加一个延时大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。驱动IGT时，TC35供电电压不能低于3. 3V，否则TC35不能激活。如图11所示：图11 IGT启动电路3、数据通信（与PC机调试用）数据通信电路主要完成短消息收发、与PC机通信、软件流控制等功能。TC35数据接口采用串行异步收发，符合RS-232接口电路标准，工作在CMOS电平(2. 65V)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps-115kbps的波特率下运行。 实际上RS-232C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用39条引线。RS-232C最常用的9条引线的信号功能见表3所示。表3 RS-232接口9针串口 (DB9)25针串口 (DB25)针号功能说明缩写针号功能说明缩写1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD2接收数据RXD3接收数据RXD3发送数据TXD2发送数据TXD4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR5信号地GND7信号地GND6数据设备准备好DSR6数据设备准备好DSR7请求发送RTS4请求发送RST8清除发送CTS5清除发送CTS9振铃指示DELL22振铃指示DELL跟电脑通信时只用到“发送数据” 、“接收数据”和“信号地”三根线 ，故采用DB-9的9芯插头座。(3）电平转换芯片MAX232MAX232内部有电压倍增电路和转换电路，只需+5V电源便可实现TTL电平与RS-232C电平转换，使用起来十分方便。一个MAX232可连接两对收/发线，从而完成双向电平转换，其中TTL / CMOS电平为OV-5V, RS-2323C电平为一IOV-+IOV. TC35数据通信电路以TI公司的MAX232芯片为核心，实现电平转换及串口通信功能。现选用其中一路发送/接收，R20UT接AT89S52的TXD, T2IN接STC89S52的RXD,T20UT接PC机的TXD, R2IN接PC机的发送端RXD。因为MAX232具有驱动能力，所以不需要外加驱动电路。在MAX232与ZIF连接器相应引脚连接时，要注意发送、接收引脚连接正确。TC35模块通过RS-232接口各引脚输出的信号有RXDO、 CTSO、DSRO、DCDO、RINGO，输入的信号为TXDO、RTSO、DTRO。如图12所示：图12 MAX232电平转换电路 4、SIM卡基带处理器集成了一个与ISO 7816-3 IC Card标准兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。但是目前移动运营商所提供的SIM卡均无CCIN引脚，所以在设计电路时将引脚CCIN与CCVCC相连。SIM卡引脚定义图如下图14所示： 连结方式- （接27脚）CLK（接26脚）I/O（斜角）|1、CCVCC 4、CCGND | （接25脚）RST（悬空）VPP|2、CCRST 5、CCVPP | （接28脚）VCC（接29脚）GND|3、CCCLK 6、CCIO / - 注：CCVPP不接。 图14 SIM卡引脚定义图具体电路如图14所示：图14 SIM卡电路3.2.4 TC35连机通信1、TC35跟PC机连机调试TC35模块通过AT命令与单片机通信。本系统中用到的AT指令如表4所示：表4 AT指令表指令缩写指令功能ATTC35连机指令，如：AT回车ATD拨号电话，如：ATD10086；回车ATH挂机，如：ATH回车ATA接电话，如：ATA回车AT+CREG获得手机的注册状态。如：AT+CREG? 回车AT+CSCA短信息中心地址，如：AT+CSCA？回车AT+CMGF短信格式，如：如：AT+CMGF=1回车（文本） AT+CMGF=0回车（PDU）AT+CNMI新信息指示，如：AT+CNMI=2,1回车AT+CMGL列出存储的信息，如：AT+CMGL回车AT+CMGS发送信息，如：AT+CMGS=28回车AT+CMGD删除短信息，如：AT+CMGD=1回车AT+CLCC读取来电，如：AT+CLCC回车任何一个TC35首次使用时，必须要测试其工作是否正常，由于其自带RS232接口，所以我们要用PC机的串口调试软件调试。（1）启动串口调试软件串口调试软件有很多，可以使用任意一款软件，也可以使用WINDOWS自带的“超级终端” 。设置波特率为19.2Kbps，这是TC35的默认波特率，首次连机也可从2.4K57.6Kbps不断测试，直到TC35应答。（2）发送“AT” AT回车（3）改变波特率“AT+IPS=XXXX” TC35的默认波特率是19.2Kbps，实际使用时，可以改成9.6K或38.4Kbps，方法如下：AT+IPS=9600回车2、TC35跟单片机AT89S52连机（1）设置单片机和TC35模块的通信波特率9600bps。（2）发送握手命令，ATrn（3）读取注册状态，AT+CREG?rn（4）读取短信中心号码，AT+CSCA?rn（5）读取来电，AT+CLCCrn3、短信消息与Unicode编码方式 GSM移动电话有三种接口协议控制SMS功能，分别为Block Mode(阻塞模式)、Text Mode(ASCII模式)、PDU Mode(二进制模式)。阻塞模式适用于连接不是非常可靠的情况。ASCII模式是基于AT命令的接口协议，适用于非智能的终端和一些基于命令结构的应用软件。PDU 模式是以16进制编码传输消息块的接口协议，在此模式中，短消息(包 括短消息的头部分)都是经过16进制编码的，只有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、 A、B、C、D、E、F这些字符是允许的。Unicode是一种统一字符编码标准，采用双字节对字符进行编码，汉字的十六进制PDU编码直接采用汉字的Unicode编码，由于汉字的编码是十六位的，当中英文出现在同一短消息的时候，中文每个汉字是十六位的，但是字母和数字是八位的编码，这时统一采用十六位编码，也就是在八位的ASCII码前面补0。61H是“a”的ASCII码，补齐+六位后的Unicode编码为0061H。本系统采用PDU模式进行收发短消息，统一使用Unicode的编码形式。下面举例说明PDU串的结构和编排方式：例如，需要发送信息 “成功开启”到手机单片机首先通过串口向模块发送数据串AT+CMGS=22，然后单片机等待模块返回 ASCII 字 符 “”，然后输入PDU数据： 0891683108704705F011000B813174411078F60008A7086210529F5F00542F。 对各个数据域进行分析如下表5所示：表5 发送信息的PDU串分析数据说明08短信服务中心所占字节数91国际格式号码(在前面加“+”)683108704705F0短信中心号码为 “8613800774500 ，经过了位移处理，将相邻的两位数字颠倒，如86换为68, 13换为31, 80换为08等，可将号码还原。字母F是指字符串长度要减111文件头字节，一般设为1100模块使用SIM卡中己存的短消息中心号码0B发送方地址信息81国内格式号码3174411078F6短信目标号码为 “8613471401876 ，经过了位移处理，将相邻的两位数字颠倒，如86换为68, 13换为31, 47换为74等，可将号码还原。字母F是指字符串长度要减100协议标志，一般设为0008编码方案，使用Unicode编码类型A7短消息有效日期08实际短消息内容长度6210529F5F00542F短消息内容“成功开启”，如:“成”的Unicode编码为 “6210”，“功”的Unicode编码为 “529F”, “开”的 Unicode编码为“5F00”，“启”的 Unicode编码为“542F” 。结束符0X1A单片机可以通过读指令 AT+CMGL来读取 SIM未读短消息。例如读取的短消息是由手机号码用户发送的“一” 。 则 模 块 返 回 给 单 片机 的 PDU 串为：0891683108704705F0240D91683174411078F6260890016202538223024E09对各个数据域进行分析如下表6所示：表6接收信息的PDU串分析数据说明08短信服务中心所占字节数91国际格式号码(在前面加“+”)683108701705F0短消息服务中心号码24信息头字节0D发送方地址信息91国际格式号码(在前面加“十”)683174411078F6发送方手机号码26协议标志08编码方案，使用Unicode编码类型90016202538223时间表示2009年10月26日20点35分28秒，+8时区02信息长度4E09短消息内容 “三”3.4 显示模块3.4.1 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图16所示。 图16 LM016L结构图LCD1602主要技术参数：容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1所示： 表7引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。 3.4 显示模块采用1602液晶显示接口电路图17 1602液晶显示接口3.5 键盘模块系统设置参数采用薄膜矩阵键盘设置，电路图如图18图18 火源检测电路3.7 热释电防盗报警电路 如图19为热释电防盗报警电路，传感器信号指示灯图19 防盗电路4 系统软件设计单片机系统除了必要的硬件支持外，还需要进行软件设计。主要由主程序、数据查询程序、按键处理程序等组成。4.1主程序设计主程序是对整个系统框架的描述。本系统的主程序的功能是上电后，完成系统的初始化，等待控制端信息命令的到达，并根据信息内容完成响应的动作。主程序流程图如下图22所示：开始串口初始化程序LCD初始化程序启动TC35程序TC35注册程序清除缓存程序按键处理程序接收数据程序数据查询程序YN串口中断处理程序图22 主程序流程图4.4.1 显示程序设计如图24所示为LCD1602显示流程图图24 LCD显示流程5 系统测试及分析5.1 系统测试整个系统设计完成后，要进行运行调试，排除软件和硬件的故障，同时验证系统的可靠性及稳定性，使系统符合设计要求。本系统的调试主要分两个步骤：单片机系统调试及整个控制系统运行调试。结合系统软件测试，利用硬件平台进行功能性检测，即验证系统软硬件综合测试正常。主要包括了热释电传感器、键盘输入、液晶显示等，并实现各部分功能的综合测试。该综合测试主要在系统调试正常的情况下，验证在液晶上显示，通过一些特殊手段，当室内有人入侵时，系统发出“请注意，有人进入”短信报警。实现了险情识别报警，同时减小了误报的几率，使得设计更加人性化。5.2 测试数据及分析5.2.1热释电感应距离测量在主人外出模式下，当室内有人入侵的时候，热释电可以感应到人的存在，同时发出远程报警。在调节好红外热释电模块的灵敏度后，通过测量，我们可以测得热释电的感应有效范围，并实现语音报警和远程短信报警，数据记录于表8：表8 热释电感应有效范围范围/m 序号 2.5 3.4 3.8 4.3 4.9 5.4 5.7 6.3 6.5 7. 0 1 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 无报警 2 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 3 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 无报警 4 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 无报警 5 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 无报警 6 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 7 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 报警 无报警 无报警 分析：理论上红外热释电的有效感应范围应该为0-7m，通过测试，从0m开始到7m,其中到6.3m的范围都能感应到，但是到6.5m的时候开始出现感应不灵，主要可能是出现些电子干扰，及线路误差。5.3 不足与展望本设计经过硬件与软件的调试运行，基本完成了对智能住宅盗情进行自动监测，并实现了自动报警功能。运行结果表明该装置在技术上有一定的可靠性，但也存在着一些问题。例如有人放置信号干扰器，则GSM报警可能不能发出短信，就研究和发展状况来看今后仍需在以下几个方面努力：1.热释电红外传感器的检测能力会随着距离的增加而减弱，因而可以在门窗增加电磁阀控制器，当有人破门而入时，就可以及时检测到有人入侵，然后通过单片机控制系统发出短信报警。总结本文从整体到部分详细介绍了智能家居报警控制器的设计。通过查阅大量资料，本文提出了几种可行性方案，对硬件电路的实现方案进行了分析对比，并最终选择了基于GSM模块的实现方案。在比较重要的部分进行了详细的论述，并且给出了程序及说明，其可靠性和稳定性都达到了很好的效果。本设计已经完成了对智能住宅盗情进行自动监测并实现了自动报警功能。经测试，热释电红外传感器的感应范围为6.3m左右；基本实现预期目的，方便主人正确处理险情，使设计跟家智能化、人性化。在现代电子科技的高速发展过程中，微型化、集成化、高密度化以及设备的高精度化已经成为一种长期的趋势，这就要求我们力求使用更精确的设备。本设计中使用的芯片只是当前电子科技发展的一般产物，随着科技的不断发展，更高密度，更高精度的芯片将会取代现有的产品，所以我们还要不断的学习，不断的丰富和更新我们的产品，提出更高的要求。致谢接近两个月的毕业设计结束，在这段时间的设计和学习过程中，我得到了很多人的帮助，学到了很多东西。在此我要感谢罗锦彬老师和任志山老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业设计及论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深地敬意。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 参考文献1 冯娟，曾立华基于GSM 的住宅智能报警系统的设计J微计算机信息，200824：100-1012 韩斌杰GSM原理及其网络优化M机械工业出版社，20013 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