物品移动短信报警系统设计

物品移动短信报警系统设计摘要贵重物品的小型化趋势，使这些物品的体积越来越小。不幸的是，便携性带来的另一个问题就是物品很容易被盗。传统的防盗方法主要是机械式的防盗锁，这种防盗锁很笨重，而且要把设备拆卸下来也很麻烦，因此影响到了物品的便携性。所以嵌入防盗系统成为我们的主要研究方向。本系统采用了由华为生产的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。系统中采用的振动加速度传感器具有制作简单、成本低、安装方便、防盗性能稳定等特点，采用外部供电方式，它的信号易于处理并经单片机系统处理后方便和PC机通信。可实现报警信号的无线快速传递，同时能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GPRS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。GTM900C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。结合AT89C51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和软件系统。关键词GTM900C；报警器；振动传感器；单片机ABSTRACTGNARLWIRELESSRAPIDTRANSFER,ANDATTHESAMETIMECANDIRECTLYWILLALARMINFORMATIONSENTTOCUSTOMERSMOBILEPHONETERMINAL,CONVENIENTTIMELYALARM,THROUGHTHEGPRSMODULECANALSOMAKETHESYSTEMANDPCTERMINALCONNECTED,MORECONVENIENTTOTHEHARMONIOUSANDUNIFIEDMANAGEMENTSYSTEMGTM900CUSEWIRELESSSENDANDRECEIVE,BASEBANDPROCESSINGFUNCTION,TOREALIZETHEWIRELESSDATATRANSMISSIONANDTEXTMESSAGETOSENDANDRECEIVETASKSCOMBINEDWITHAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTER,PLUSASERIALPORTCIRCUIT,ALARMCIRCUITANDDISPLAYMODULE,THESECURITYANDALARMTESTDESIGNOFHARDWARESYSTEMTHISDESIGNISMAINLYVIBRATIONACCELERATIONSENSORITEMSOFRELATEDWORKPRINCIPLEANDTHEANALYSISOFFUNCTIONREQUIREMENTCIRCUITSWORKPROVALUABLESMINIATURIZEDTRENDS,MADETHEVOLUMEOFTHESEITEMSARESMALLERUNFORTUNATELY,PORTABILITYBROUGHTANOTHERQUESTIONISSTOLENGOODSAREVERYEASILYTHETRADITIONALMETHODISMAINLYTOGUARDAGAINSTTHEFTOFMECHANICALANTITHEFTLOCK,ANTITHEFTLOCKTHISAVERYHEAVY,ANDTHEEQUIPMENTISALSOREMOVEDTROUBLE,SOAFFECTEDITEMSOFPORTABILITYSOEMBEDDEDSECURITYSYSTEMASOURMAINRESEARCHDIRECTIONTHESYSTEMUSESTHEPRODUCTIONOFGTM900BYAWEIGHCMODULE,USETHEWIRELESSSENDANDRECEIVE,BASEBANDPROCESSINGFUNCTION,TOREALIZETHEWIRELESSDATATRANSMISSIONANDTEXTMESSAGETOSENDANDRECEIVETASKSTHESYSTEMVIBRATIONACCELERATIONSENSORHASEASYFABRICATION,LOWCOST,EASYINSTALLATION,SECURITYANDSTABLEPERFORMANCE,ETC,THEEXTERNALPOWERSUPPLYWAY,ITISEASYTODEALWITHTHESIGNALANDSCMSYSTEMTREATMENTCONVENIENTANDPCCOMMUNICATIONSCANREALIZEALARMSLICESANDDESIGN,SOFTWAREPROGRAMMINGREALIZESITEMSSENDANDRECEIVETHEALARMSYSTEMKEYWORDSGTM900CALARMVIBRATIONSENSORMICROCONTROLLER目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111课题研究的背景及意义112国内外研究发展现状213本文的主要研究内容3第二章GTM900C无线模块521GTM900C模块介绍5211GTM900C模块产品定位5212GTM900C模块产品特性6213GTM900C模块产品的应用622GTM900C无线模块AT命令623GTM900C信号连接器和天线接口7231信号连接器7232天线接口7第三章硬件设计931系统的总体设计932系统的工作原理及结构框图933系统原理图1034AT89C51单片机11341AT89C51单片机管脚说明12342时钟电路的设计13343复位电路的设计1435加速度传感器ADXL2021436报警策略1837控制电路1838液晶显示电路19第四章软件设计2141程序流程图21411程序的主循环图2242程序设计22第五章应用情况和改进设想24结论25致谢26参考文献27第一章绪论11课题研究的背景及意义随着电子技术的飞速发展，电子产品应用范围也进一步扩大。当今社会，人们更加重视生命和财产的安全，随之产生了家用报警系统，主要当发生火灾或煤气泄露或盗贼入室盗窃时，能及时告知主人或相关部门，使生命和财产的损失降到最低。报警系统也已从原来的简单化、局部化向智能化集成化发展。而这种系统的主要区别在于目前市场上常见的智能家居系统中主机与分机之间的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等，它们在可靠性，功耗和成本上分别有不同的缺点，固定电话拨号方式容易被盗贼入室之前将电话线剪断，以太网也容易被切断，集群系统功耗大，成本高，维护费用也比较高。同时，随着社会信息化程度越来越高，社会人口的流动性大大增加，社会治安日趋复杂，各种偷盗、抢劫事件频有发生，居民区、房车财产受到严重威胁，智能楼宇、房车中的安全成为了我们急需解决的问题。而无线GSM短信报警系统采用了GSM移动通讯公司提供的短消息业务传输更新数据，其数据传输可靠、迅速，设备低廉，具有很好的发展前景和市场需求。本次设计实现一套基于单片机和GSM短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，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的物品防盗系统。它能够实现物体被盗状态的有效判别和控制中心对远程终端进行远程通信与定位。如果加入GPS可以提供终端的经纬度坐标，以及高度，速度等信息，对于移动终端更能凸显它的功能。该系统与各种传感器结合可以实现各种功能，相应的就可以应用于像银行、公安、防盗等不同领域。所以说本系统可以应用到不同的监控场合，社会效益与经济效益十分明显，所以对于该系统的研究、开发与完善十分的有意义1。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。以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。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漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。12国内外研究发展现状由于在广阔的市场需求和成熟的技术支持以及提供日趋完善的服务的运营商存在的市场环境下,很多个人、公司都已经涉足基于加速度防盗在各个领域的应用的设计与实现。所以说该系统是一个相对比较成熟的系统，因此在对于基于加速度传感器的防盗系统进行设计和实现过程中，应该充分的借鉴和采纳其他开发的系统的优点和长处，是该系统拥有更加全面优质的功能从而更加方便用户。本系统中的无线数据传输单元几乎在各个领域都有着非常广泛的用途。也正是因为以上的优越而成熟的技术和比较大的需求量,已经有公司把GPS和TCPIP集成化,生产出相应的GPS模块和TCPIP模块,还有将GPS和TCPIP集成到一个模块上的产品。这样以来，这些集成化的产品会给该系统的设计与实现带来很大的方便，也会大大降低该系统的硬件实现成本。防盗报警系统在国内外的发展从上世纪初开始就已经在北美稍具雏形。在北美，报警呼救箱放置在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。随后，由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而使得报警信息可以通达到更远的地方；不过，这种电报方式毕竟难以普及，所以稍后出现的电话理所当然地成为报警通讯的主要手段。而此后自动拨号系统的出现以及电话普及到千家万户，更使得通过电话线报警的方式得到了前所未有的发展。从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。其具有以下特点，值得我们借鉴。目前，对北美的安防产业来说，最成功的经营模式就是联网报警服务模式，联网报警将整个北美的安防产业从横向到纵向进行整合串并，形成了一个集中许多高科技手段和产业化管理水准的一体化综合性产业。比如世界排名第一，北美最大的安防跨国公司美国棋诺亚公司，它在世纪年代开始搞简单的防盗报警，其当时的业务范围和技术水平跟中国现在很多安防企业是相当的。到70年代，它对其产业的整体发展方向做了很大的调整，变为联网报警服务商，建立了首家网管中心，尤其是在年代引用了大量的网管技术、系统集成技术和电子技术，现己成为十分先进的联网报警服务平台，它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都有分公司，北美的客户数已超过600万，2003年防盗报警收入总产值达105亿美元。13本文的主要研究内容贵重物品的小型化趋势，使这些物品的体积越来越小。不幸的是，便携性带来的另一个问题就是物品很容易被盗。传统的防盗方法主要是机械式的防盗锁，这种防盗锁很笨重，而且要把设备拆卸下来也很麻烦，因此影响到了物品的便携性。所以嵌入防盗系统成为我们的主要研究方向。通常，由偷窃或其它设备的大幅度移动造成的加速度信号变化与设备受到撞击或被放在工作的机械设备旁边时产生的加速度信号有着明显的区别，这样只要检测加速度随时间变化的变化率，便可判定设备是否处于被盗的状态下，然后声光报警系统便会启动，提醒周围的人注意小偷。该系统还设置了TCPIP、GPS模块，使主人第一时间得到被盗信息并得到其具体位置2。针对以上通信方式的优、缺点，本文介绍了基于单片机和GTM900C模块的智能家居系统。此系统可解决这些隐患，让家庭防火防盗更及时，使用更方便，功能更可靠，价格更低廉。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户主的手机屏幕上，户主可依据具体信息具体对待，或拨打110，119等电话，以及时到达现场进行抢险，同时与自动门窗相结合，可控制电机的转动，打开窗户或排风扇进行通风，以降低室内可燃气体浓度。它采用高灵敏度的温度传感器和烟雾报警器进行检测检测，设置多个采样点，当其中一处发生温度升高或烟雾浓度升高时，及时迅速的通过无线发射模块发给主机，主机通过GSM模块将信息发送到户主手机上，户主可以及时采取相应措施以减小损失。第二章GTM900C无线模块21GTM900C模块介绍华为GTM900C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。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。1主要功能GSM/GPRSPHASE2/2；GSM0340短信业务；GPRSCLASS10数据业务；支持GROUP3，CLASS2传真业务；电路交换业务96KBPS，144KBPS；分组交换数据业务856KBPS；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。2接口特性40PINZIP连接器；红外串口接口；SIM30V和18V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GSM0705，GSM0707；TCP/IP扩展AT指令集3。211GTM900C模块产品定位华为GTM900C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。212GTM900C模块产品特性表21GTM900C的产品特性表工作频段EGSM900/GSM1800双频最大发射功率EGSM900CLASS42WGSM1800CLASS11W接收灵敏度106DBM工作温度正常工作温度20C70C扩展工作温度40C20C和70CTO80C电源电压34V47V（推荐值38V）平均待机电流35MADRX5关机漏电流50UA协议支持GSM/GPRSPHASE2/2支持华为GT800协议AT命令GSM标准AT命令V25AT命令华为扩展的AT命令40PINZIF连接器UART接口（最大串口速率可达115200BIT/S）标准SIM卡接口（18V或3V）两路模拟音频接口电源接口GSC射频天线连接器50GSC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GPRSCLASS10编码方式CS1，CS2，CS3，CS4最高速率可达856KBIT/S支持PBCCH内嵌TCP/IP协议支持多链接，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144KBIT/S支持传真GROUP3，CLASS20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（GTM900C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213GTM900C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。22GTM900C无线模块AT命令在AT手册中的GSM模块包括移动设备ME（MOBILEEQUIPMENT）、移动台MS（MOBILESTATION）、终端适配器TA（TERMINALADAPTER）、数据通信设备DCE（DATACOMMUNICATIONEQUIPMENT）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TETERMINALEQUIPMENT）、数据终端设备DTE（DATATERMINALEQUIPMENT）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22图21系统结构图23GTM900C信号连接器和天线接口GTM900C的信号连接器和天线接口，包括；信号连接器接口；天线接口。231信号连接器GTM900C的信号连接器是一个40PIN的ZIF连接器，引脚间距为05MM，线距05MM，结构为单排弯式表贴型，带电缆锁紧机构，型号是HIROSE的FH1240S05SH。连接器外形如图23所示。图22连接器外形232天线接口GTM900C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UFLRSMT110，具体的图形和尺寸如图24所示。图23天线接口连接器尺寸图（单位MM）第三章硬件设计31系统的总体设计根据以上目标任务，为了使系统具有灵活行，这里采用分体组合的方法，使得外部的传感和报警装置独立起来，整个系统的优点如下1主控器能及时地对GTM900C模块收到的短信息采取相应的处理，保证了系统的抗干扰性。2系统采用轮询握手的方式保证模块能正常工作，避免系统进入死锁状态。3用户可以直接使用自己的收集和系统进行控制，如设防、撤防、修改密码、查询状态等。4系统具输出有远程性，不受距离的影响。5多路传感器和继电器保证了系统的报警检测方位的齐全和预警处理强大功能。6加设匪警按钮，遇匪可以直接向家人或者110报警4。32系统的工作原理及结构框图根据系统的目标任务以及总体设计方案，本系统主要框图如图31，系统有主控机、传感器、继电器组、蜂鸣器、手机模块构成。各个部分重要功能如下1控制主机，主控机核心为AT89C51单片机，主孔机负责接受传感器的报警信号向继电器和蜂鸣器发出动作控制命令。主控机和GTM900C、MODEM之间通过USB或者RS232串口进行双向通信，接受来自GTM900C的控制信息，根据车主的控制命令进行系统设置，当接到传感器的报警信号后主控机要控制GTM900C拨打设定的电话号码或发送短信息。2GTM900C、MODEM（手机），主要负责向主控机传送控制信息、向主控机指定的电话号码发送报警信息。3蜂鸣报警器，继电器在主控机的控制下执行报警，蜂鸣器发出报警声音。4报警传感器，可以选配红外报警探测器、振动传感器等，本系统最多允许接入4路报警传感器。图31系统总体框图本系统的工作原理是当贵重物品遭受盗窃时，由于物品本身的异常运动情况被加速度传感器所监测到，系统CPU根据两个加速度传感器的三路加速度信息，通过系统设定的分析、处理和分类算法，生成若干类报警信息。33系统原理图图32系统原理图34AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案5。AT89C51单片机的基本组成及功能方块图如图33所示图33AT89C51单片机基本组成及功能341AT89C51单片机管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式，因为受引脚数目的限制，所以不少引脚具有第二功能。1P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。2P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。3P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。4P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。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。1PSEN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。2EA/VPP当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000HFFFFH），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）6。342时钟电路的设计AT89C5L中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，时钟电路如图34所示。图34单片机时钟电路外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，电容使用30PF10PF，而如使用陶瓷谐振器应选择40PF10F。本设计中由于使用CAN总线的控制器SJA1000，因此单片机的时钟电路可以和SJA1000共用，在这里只画出了单片机的时钟电路。在SJA1000当中，晶振的选择为26MHZ。343复位电路的设计图35单片机复位电路当单片机的复位引脚RST全称RESET出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。图35中电容C11和电阻R12对电源十5V来说构成微分电路。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值7。35加速度传感器ADXL2021利用ADXL202进行加速度测量的基本原理ADXL202的模块结构如图36所示，它是在单一芯片上集成两个相互独立、测量方向相互垂直的敏感元的测量模块，是由多晶硅微加工表面工艺制成的电容式加速度传感器；由硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附电容的一个极板，电容的另一极扳固定。图36ADXL202E模块结构简图2ADXL202引脚功能简介ADXL202的封装形式为LCC8，其封装和引脚的示意图如图37所示。图37ADXL202E封装引脚结构图如上图37中引脚ST用于芯片自测，VDD上电后，ST在静电力的作用下，输出的工作循环脉宽改变10左右，相当于作用800MG加速度的输出信号，测试这个引脚就可以用于判断芯片是否正常工作；引脚T2需外接RSET电阻，在05MS10MS范围内设置工作循环周期T2；引脚COM作为公共接地端；引脚XOUT、YOUT用于输出数字信号；引脚XFILT、YFILT外加滤波电容，用以设置检测信号的带宽范围，VDD引脚作为芯片供电电源输入端。3加速度值的确定加速度传感器可以分别利用XOUT、YOUT引脚和XFILT、YFILT引脚进行数字信号或模拟信号输出。在采用数字信号进行测量时，只要利用微处理器的计数器/定时器端口分别采集信号的工作周期脉宽T1和工作周期的时间长度T2，利用公式31就可以得出被测加速度的值。计算公式为512/0/21TGA（31）在采用模拟信号进行测量时，可以直接采用从XFILT、YFILT引脚输出的模拟信号，也可以将XOUT、YOUT引脚输出的数字信号进行RC滤波，重新恢复成模拟信号。第一种方法输出的信号带宽比较宽，但需外加电压跟随器才能带负载；第二种方法可以对输出的模拟信号进行放大，但频率响应特性较低。采用何种输出方式应根据具体的使用条件来确定。4采用ADXL202的物品移动设计方案由于窃贼盗窃物品时会引起物体本身的振动或倾斜现象，而ADXL202能够测量05KHZ、2G范围内动态或静态加速度。动态加速度的测量可以用于振动检测；而利用静态的重力加速度作为输入矢量，就可以确定物体的空间方向。ADXL202采用5V直流电源供电，为降低电源对传感器的干扰，在引脚VDD和公共接地端COM之间需连接01F的去耦电容。由于芯片与微处理器共用一个供电电源，在电源与VDD间需增加一个100的电阻，以减小数字信号对传感器输出信号的干扰。T2引脚外接125K的RSET电阻，将输出的数字信号周期确定为5MS，即频率为200HZ。从XOUT、YOUT引脚输出的数字信号直接送到微处理器的计数器，定时器端口，以便进行重力加速度的测量，以得出物品本身倾角的变化。从XEILT、YFILT引脚输出的模拟信号经电压跟随器提高负载能力后，送入微处理器的A/D端口，以对物品本身微小振动进行测量。贵重物品防盗中，物品本身倾斜角度的测量要求其信号的噪声必须很小，这就要限制信号带宽。而对于振动的测量，则需要10200HZ的较宽信号范围。首先，将XFILY、YFILT引脚的滤波电容CX、CY设定为01F，这样输出的数字、模拟信号的带宽全都限制在200HZ以下，再将ADXL202输出的带宽为200HZ的数字和模拟信号分别经过低通滤波和高通滤波，就可以获得倾斜、振动监测所需带宽的信号。将ADXL202同时作为振动测量和倾角测量传感器的方案原理图如图38所示。图38ADXL202应用方案原理图5倾斜角度的测量对于采用工程量大的整体搬运的盗窃方式，如果物品的角度相对于初始状态改变5，就可判定有盗盗窃情况发生。倾斜角度测量值通过XOUT、YOUT端口输出的数字信号得到。由于经XFILT、YFILT端口的电容低通滤波，信号带宽为200HZ则根据ADXL202的噪声计算公式为6120/20FGRMSNOIE（32）其中，NOISE为噪声的几何平均值，BW为信号带宽，FHZ为频率。如果ADXL202的敏感轴从水平位置变化了5，就相当于ADXL202输出的数字信号改变约87MG，这样144MG的噪声水平就显得过高了。因为期望的噪声水平最多不能超过信号的十分之一，即87MG。将XOUT、YOUT端口输出的200HZ数字信号进行16次采样，并将采得的信号取平均值，就可以实现数字低通滤波，将信号的带宽降为125HZ。此时的噪声水平为MGFGRMSNOIE906152/20（33）ADXL202的温度变化系数为2MG/，在监测的05倾角范围内，每改变1，输出约改变17MG。由于室外昼夜温差很可能达到85，温度漂移很可能造成虚假报警，必须对其限制,可以利用软件微分器进行信号处理。6物品微小振动的测量通过对物品本身微小振动的测量，可以实现对破坏物品行为的监测。若在一个较短时间段内，振动的能量超过设定的阈值，就可以判定有破坏贵重物品的情况发生。监测贵重物品微小振动所需信号由XFILT、YFILT端口获得。虽然在XFILT、YFITL端口输出的模拟信号已经过200HZ低通滤波，但仍需将信号再经10HZ高通滤波，才能达到振动监测所需的10200HZ带宽要求。另外，从XFILT、YFILT端口输出的模拟信号负载能力很弱，可以将带通滤波后的信号送入电压跟随器，以提高其负载能力，然后，将信号送微处理器内部的A/D端口进行模，数转换。根据采样定理SYQUESTCRITERIA，徽处理器采样频率定为400HZ，即每25MS采样一次。利用软件积分器测量振动的能量，是将微处理器记录的16次振幅采样值的绝对值求和，即可得到40MS内振动的能量。如果这个绝对值之和超过设定的数字阈值，微处理器就可以进行报警。利用振动加速度传感器ADXL202组成的防盗监测装置，不但拥有传统物品防盗传感器件的灵敏性，而且扩大了物品防盗的监测范围可以对大型整体搬运的盗窃方式进行预警，而且还简化了系统的电路结构，提高了系统可靠性。ADXL202完全可以取代磁效应传感器等传统敏感元件。成为物品防盗监测信号的可靠敏感器件。36报警策略为了区分情况的紧急程度，可以设置两条短信。若单一检测器检测到信号则发送短信1；若两个都检测到信号则发送短信2。发出短信息以后，用户只需拨号就可以报警并通知他人。若网络出现问题则向用户手机拨号。37控制电路当用户收到报警信息后，如需采取措施，可以向GTM900C模块拨号。单片机收到信号后，发出ATH指令将拨号挂断，然后向P1、7口发出控制信号。控制信号通过运放放大后，继电器将启动蜂鸣器，从而达到警告震慑窃贼以保护物品的安全。如要恢复，再向GTM900C拨号即可。继电器的内阻很小，须用OC门驱动。38液晶显示电路液晶显示模块选用LED1602即DM162型。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能显示图形。1602的管脚功能第3脚V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（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1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作。第6脚E或EN端为使能ENABLE端。第714脚D0D7为8位双向数据端。LED液晶显示电路如图310所示，P10P17口作为8位数据线，P35到P37作为LCD的片选线。图310显示电路图第四章软件设计在主程序中，AT89C51利用巧妙的算法对震动信号进行采样，相当于对信号进行积分。如果4秒内80（可根据实际情况调节的信号有效，则说明有非法人员入侵，产生报警信号以后通过程序控制，以保证15分钟之内不会产生第二次报警信号。41程序流程图图41系统程序流程图411程序的主循环图图42程序主循环图42程序设计系统程序采用汇编语言程序，主程序共调用了5个子程序。1设置短信息格式子程序用来进行单片机GTM900C模块的握手过程和设置GTM900C模块发送短信息的格式。2查已读短信子程序一般用于系统重新启动，设置系统密码。3查未读短信子程序系统工作期间，用户通过短信管理系统，主要功能是先检测密码，密码正确后，判断用户的指令，进行修改密码、撤防、设防、查询状态等功能。4发送匪警短信息子程序执行发送匪警短信息功能。5报警子程序执行控制报警喇叭、拨号、发送短信息报警。所以采用基于手机短消息的通信方式控制贵重物品报警系统，不仅可以提高报警系统的通信可靠程度，而且通信距离基本不受限制，从而实现用户对物品的长距离实时监控。此外本系统还可对入侵的紧急程度进行区分，便于用户根据情况采取措施，满足了用户对贵重物品防盗的要求。本系统成本不高，易于推广。通过在多种汽车上的实际应用，系统运行良好。第五章应用情况和改进设想如上所述，本设计主要是加速度传感器的应用。现在就其在本设计中的应用情况作个总结，并提出一点改进设想。在本设计中实现了振动加速度传感器的基本应用，也体现了加速度传感器高灵敏度的特点。但是在应用中存在许多不足，仍须改进。为什么会产生这些问题呢首先，振动加速度传感器有一定的感应带宽和其变化频率，在设计中采用纯软件，也就是纯数字的设计方法处在缺陷。数模转换的速度有限，使得快变的加速度信号不能被很好的采集、利用。其次，对于连续变化的电压模拟量做精度有限的数模数转换必然牺牲模拟量的精度，并且必须考虑数模转换本身存在的误差使得加速度的定标变得很困难。在后续的研究工作中会继续改进。改变原有的纯软件的实现方法，改为软硬件并用的方法，把原本的纯软件的积分，也就是数字量的累加改成采用模拟积分器的方法，而且改用模拟方法的自矫正，增加模拟低通滤波器。本设计着眼于振动加速度传感器的振动、震动、倾斜、提升、移动和玻璃破碎等防范信息的数字信号处理（包括区分、判断、噪音滤除、形态综合分析等等）算法的研究，并结合GPRS短信发送和报警技术，构成新的应用贵重物品防盗GPRS报警系统，可望年内向社会推广。结论本课程设计采用ADXL202加速度传感器，由单片机AT89C51控制，实现功能要求电路的工作过程及设计，软件编程来实现加速度报警系统的发送及接收。实现远距离检测贵重物品的加速度。通过各种方式大量收集资料，查阅相关论文，学习系统开发环境，有关振动加速度传感器的知识，和软件编程。本设计采用ADXL202振动加速度传感器，具有线路简单、硬件少、成本低的优点，应用前景比较广泛，尤其具有完善的单总线通信协议，无需复杂繁琐的布线就可以构成多路传感器监测，充分利用了AT89C51和ADXL202硬件接口电路简洁性。毕业设计实习期已经