家庭无线报警器概要.docx
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家庭无线报警器概要
1专业承接电子毕设
本科毕业论文论文题目
专班姓学业级名号指导教师
2011年4月
2专业承接电子毕设
摘要
近些年来，电子产品越来越多的进入人们的生活。
手机作为通信工具已经融入到人们的生活中。
近些年无线通信基站覆盖范围大大的扩展，基本上覆盖了所有人们居住的区域。
那我们就可以利用手机的远程通信的功能实现对家庭内部环境的实时监控，实现家庭防盗的功能。
传感器技术的快速也大大的降低了一些传感器的价格。
采用光照传感器里感知被检测环境的光照；利用热释电传感器来检测是否有人闯入；可以采用声音传感器来检测屋内是否发生异常情况。
当控制器从这些传感器里检测到信号，通过逻辑关系的设定判断是否有报警情况。
当有报警信号时就通过GSM模块来向预先设定的户主手机号发送报警短信。
发送完报警信息以后模块启动自身的声光报警，这样就实现的户主不在家时也可以对室内的情况进行监控。
单片机作为核心控制芯片，主要用来检测传感器的信号。
根据检测到的信号开始逻辑判断，从而确定是否有报警信息，如果有报警信号则通过GSM模块发送出去。
这样就实现了户主不在家的情况下的监控室内的状态。
关键词：
无线通信；光敏传感器；热释电传感器；单片机
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ABSTRACT
Inrecentyears,electronicproducts,moreandmoreintopeople'slife.Mobilephonebecomeindispensablecommunicationtoolinpeople'slife.Inrecentyears,wirelesscommunicationbasestationcoveragegreatlyextended,basicallycoversalltheareawelivein.Wecanusecellphonesoftherealizationofthefunctionoftheremotecommunicationreal-timemonitoringofdomesticenvironment,realizethefunctionoffamilysecurity.Thedevelopmentofsensortechnologyandreducethepriceofthesensortothepointofpeoplecanaccept.Usingphotosensitivesensortodetectlightenvironment;Usingthepyroelectricsensordetectionifanyoneenterindoor;Usesoundsensorsdetectwhethersomeonetodestroyfamilies.Whenthesesensorsdetecttheeffectivesignal,throughtheGSMmobilephonemoduletothehouseholdersendalarmmessageonyourmobilephone.Aftersendingalarmmessagemodulelaunchtheirownsoundandlightalarm,thusrealizethehouseholderwasnotathomewhencanalsotomonitortheconditionoftheinterior.
Single-chipmicrocomputerasthemaincontrolchip,thedetectionsensoroutputsignal.WhendetectedeffectivesignalsviaaserialporttosendtheinformationtotheGSMmodule.Thustorealizetheremotemonitoring,allowhouseholdersreal-timeunderstandingofthestateofindoor.
Keywords：
Wirelesscommunication,Photosensitivesensor,Pyroelectricsensor,Microchip
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前言
手机已经在人们的日常生活非常普及，能不能利用手机的某些功能开发出其他产品呢！
GSM模块就是集成了这方便的功能来开发出来其他用途的产品。
这类产品极大了方便了人们的生活。
随着无线技术设备在人们生活中的应用，人们对于无线设备的需求也越来越大。
大量的无线通信的设备走进了人们的生活，像蓝牙、wifi等无线通信在人们生活中变成了不可缺少的。
蓝牙和wifi的通信方式之适合短距离的通信，在家庭网络中较为普及。
GSM网络具有覆盖范围广，只要有移动基站的地方都可以进行通信。
而且信号质量好，不容易受到干扰，保密性也好。
在人机接口方面也具有容易操作的优点。
GSM设备在一些偏远地区，例如高山上的检测站，湖泊中的测量装置，尤其是在海岛等偏远地区就能更加突出了它的优势。
它所既有远程通信和监控的功能就更加使其他的通信方式难以望其项背。
由于现在的GSM模块上都集成了GPRS功能，这样拥有一个GSM模块的同时还可以实现定位的功能。
GSM网络的通信有很多优点，但是这种通信成本比较高。
每一个接入到GSM网络的设备都必须有一张GSM卡，没一次通信都必须付费才能完成通信。
在GSM网络越来越普及，覆盖范围越来越大，也同时基站的布局越来越密集。
在这种大背景下越来越多的人开始投入到基于GSM网络的产品开发之中。
利用GSM模块的远程通信功能来进行功能扩展，开发出使人们生活更加方便的产品。
应用GSM模块功能最为普及也更有市场的是智能家居。
在将来的家庭中的电饭煲里嵌入GSM模块的功能，这样就可以实现主人只需要把米放到锅里，等到主人快要下班时往家里发送一条煮饭的命令短信。
电饭煲就可以开始煮饭，等到主人到家时就可以吃饭了。
以上只是举了一个比较简单的例子来说明GSM模块在未来的智能家居中的应用。
以后每一个家庭都有一个GSM的数据终端，把家中大部分的家用电器都加入到GSM数据终端的控制。
这样就在人们不在家的时候也可以了解家里的很多情况，实时的了解家里是否发生异常情况。
这种设备就给我们居家生活带来了很大的方便，大大的提高了我们的生活质量和生活环境。
在本设计中就是采用GSM模块具有的短信收发能力，选用华为的SIM900型号的GSM模块在单片机平台上开发出一套监控系统。
该系统就是实时的检测屋内的抢矿的变化，并把检测到的信号经逻辑判断，然后用过GSM模块以短信的方式发送到户主手机。
随着现代社会生活节奏的加快，人们对于生活品质要的要求也在不断的增
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加。
家居的安全成为了人们生活比较关注的话题。
能不能有一种无线报警单元来实现对于家庭的防盗报警的一些功能。
早期的家庭报警器是用来检测屋内是否发生一些异常情况，当发生一些异常情况以后发出报警声音来只是当前有异常情况发生。
这类家庭报警器只是完成了基本的报警功能，具有功能简单、成本低等特点。
随着电子技术的发展出现了可以实现监控的报警器。
这类报警器虽然可以实现监控，但是只能在发生盗窃等案件以后方便调查。
不能实现实时的报警是这类家庭报警器的缺点。
随着GSM网络的普及这就产生可以中利用GSM模块来实现家庭的无线报警。
家庭无线报警器可以利用一些传感器检测家中环境的变化，例如是否有人闯入；是否发生强烈的震动；是否有巨大的声响等。
以上列举的一些条件发生时说明家里已经发生了不正常的情况，需要进行报警。
发生报警以后不但要启动模块自身的声光报警功能来警示闯入屋内的人，而且也要第一时间通知户主。
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第1章本系统的理论基础
第1.1节单片机技术
在如今的生活中，单片机控制器无时无刻不在为我们的生活服务，只是我们没有感觉到它的存在而已。
例如当我们用遥控器来控制电视机或者DVD为我们播放清晰的画面时，其实都是单片机在其中发挥作用；我们在用全自动洗衣机洗衣服时，起到控制作用的就是单片机；还有就是人们喜欢的电子游戏机、手机等设备，其中的核心控制器就是单片机。
总而言之，单片机已经在我们身边到处存在，给我们带来大量的便利。
单片机虽然具有很强大的功能，其实它只不过是一快芯片而已，也就是一个微小的计算机。
想要了解单片机就必须要有计算机方面的基本知识，再加上数字电路和模拟电路等方面的知识。
单片机是软硬件想结合的设备，所以就必须同时具备软件和硬件两个方面的知识，这对于大多数人来说是不容易做到的。
那到底单片机是怎么工作呢？
它有哪些组成呢？
单片机就是把计算机中的中央处理器、数据存储器，程序存储器，定时器和一些与外界连接的数字输入和输出口集成起来。
把这些资源集成到一块芯片内，形成一个微型计算机，也可以称为单板机计算机，或者微控制器，缩写MCU。
在实际的应用中单片机只是微机里面的一个类型。
第2.2节SMS短信技术
基于第二代通信系统发展起来的全球移动通信系统是GSM。
它是的通信技术是基于时分多址技术的移动通信，该技术在实际的生产和生活中经过大量的验证，已经相当成熟、完善的系统。
在通信领域是应用非常广泛的系统。
经过近些年发展，我过的移动通信网络已经覆盖了整个国土。
我国的移动用户也在近些年高速增加，移动用户高居世界第二。
最近几年里我国的移动用户都是按照每年千万计的速度在增长。
移动业务重最初只通过简单的通话短信业务，逐渐发展成到今天的来电显示，呼叫转移，呼叫等待，4G通话等业务。
在GSM通信系统的短信息通信业务是不需要建立端对端的通信方式。
即使是一端暂时不在通信网络中也可以实现信息的通信。
只需要使用信令就可以实现短消息的通信，是不需要奖励专门的传输通道来惊醒通信。
当被叫方不具有接受
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条件时可以暂时保存信息，一旦被叫具有接受条件时信息可以自动重新发送。
这样就增加了短消息的通信能力。
短信息的通信方式按照其其实现的方式可以分为小区广播的短信业务和点对点的短消息业务。
一条短信息从发出一方到指定的地址是通过MO和MT建立点到点短消息业务。
当用户编辑的短信超过140个字节，也就是短信内容在80个汉字以内，或者是160个英文字母以内，这样的话用户就可以通过人工席或者自动台来完成短信息的发送。
小区广播的通信方式是指的是通过专门的基站向一定的区域中所有的移动用户提供消息的业务。
该短消息按照一定的协议编码以后，短信的长度也可以增加大82个字节每页，最大的页数可以达20页。
通常情况下移动的运营商会采用这种方式向一定区域内的用户发送一些通用性的短消息，例如天气情况、新闻消息、交通信息、股市信息等。
短消息实体月GSM手机之间的通信通常要经过业务中心来实现信息的传递。
短信业务在移动通信网络系统中是独立于GSM网络特一个业务处理系统。
该业务主要的功能是转发、存储和提交相应的短消息，并且实现与互联网等网络通信。
短消息发送具有专门的的控制信道。
点对点双向控制信道是DCCH，其中包括独立专用控制信道，慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
短信息业务的发送是独立专用控制信道或慢速随路控制信道进行，具体在SDCCH还是SACCH上传，这主要取决于业务信道的使用。
从上面的SMS的原理可以看出，SMS在GSM网络中是一个很重要的点心业务。
它具有可靠的信息传递，为其他的新型业务的开发打下了比较好的基础。
第2.3节本章小结
本章介绍了单片机技术的概念以及SMS短信息技术，简单介绍了其工作概况和基本的工作方式。
通过本章的基本介绍对本次设计中使用到了核心技术有了简单的认识。
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第3章系统总体设计方案
在近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对于生活品质的要求也不断的提高。
随着电子产品的广泛普及，实时的了解家庭状况成为可能。
即使是自己不在房屋内部的时候也能实时的了解房屋内是否有情况发生。
第3.1节可行性研究
在本节中介绍系统功能的可以行，主要是在技术方面，成本方面和基础网络等方面实现的可能性。
主要简述了各种方案。
充分论述各种方案的可行性，为以后的设计工作作为参考。
1）开发系统的必要性
随着经济社会的快速发展，人民的生活水平提高，对于家居的品质要求也在不断的提高。
家居中的防盗就成为了人们比较关注的问题。
为了解决这个问题，利用GSM网络可以将发送短消息的模块安装在家庭内部比较隐蔽的地方，在平时只是处于接受模式。
一旦检测到有报警信号以后，GSM短信发送模块会首先往户主的手机发送一条报警短消息，然后启动自身的声光报警。
2）开发系统的经济性
手机作为一个最基本的通信工具已经成为人们不可缺少的。
基于移动互联网的的基站也已经非常完善。
利用GSM无线通信业务及短信服务功能，来实现对家庭进行远程监控就成为可能。
所以在该项目应用在市场以后，具有比较好的发展前景，而且产生巨大的社会效益和经济效益。
3）开发系统的技术可行性
GSM本次设计的主要控制器采用单片机控制，功能软件由C语言代码实现。
短信发送模块采用串口的方式与GSM模块连接。
利用GSM模块的短信业务实现数据的发送方与接收方的通信。
GSM模块与单片机串口的通信方法实现简单。
而且这些数据比较成熟，该通信方式已经大量应用在各种的监控设备中。
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第3.2节系统需求分析
3.2.1功能需求
本次设计所要完成了家庭防盗报警系统需要完成以下功能：
（1）进入预警状态。
当按下进入报警状态按键，整个程序就进入报警状态，实时监测传感器的信息。
（2）报警信息检测：
当三个传感器的检测值超过设定的阀值时，单片机控制报警装置报警。
首先是声光报警模块动作，报警灯闪烁，蜂鸣器发出声音。
（3）远程通知户主。
当检测要报警信息后，模块第一时间通知向户主手机上发送报警信息。
（4）户主可以通过取消按键来取消报警。
3.2.2技术接口需求
1）主控制板
工作电压：
5V
静态工作电流：
0mA
覆盖范围：
GSM网覆盖能力
2）单片机控制接口电平
LED控制报警电平：
5V
蜂鸣器控制电平：
5V
3）输入接口电平
光敏触感器输入电平：
5V
声音传感器输入电平：
5V
热释电传感器的供电电压：
5V
4）GSM手机模块接口电平：
4.2V
GSM手机静态工作电流：
9mA
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第3.3节系统总体设计
3.3.1系统的结构
本次设计的报警是以GSM网络通信为载体，利用GSM的无线通信短消息业务。
控制装置采用单片机，具体功能有软件实现。
GSM短信模块利用串口通信的方式，利用GSM手机网络实现信号的发送。
采用GSM手机串口通信控制方式控制方式简单，是首选方案。
本系统选定SIM900手机模块，并提供了数据接口协议。
系统实现原理方框图如下。
图3-1报警器系统原理框图
报警器的主要工作原理：
当报警器处于监控状态时，也就是按下报警监控按键。
若检测电路检测到相应的传感器检测到报警信号时，信号传输到单片机，通过判断处理后发出声光报警，并采用发送短信的方式把信息发送到户主手机；当报警器处于取消监控状态时，也就是户主按下取消按键，电路板停止报警。
3.3.2硬件总体设计与分析
总体设计方案是根据系统的设计要求，以及功能要求来进行总体方案的设计。
器原理框图如图l所示。
根据设计要求和产品的其他成本考虑，选用ATMEL
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公司的8为AT89C52单片机作为整个系统控制器。
配有无线调制解调GSM模块、声音传感器、热释电传感器、光敏传感器和声光报警电路。
1）主控系统
该部分是主控系统，它是整个报警器的核心组成部分，在本系统中选用的是ATMEL公司的AT98C52单片机。
控制系统要完成以下工作。
（1）接受传感器传送过来的报警信号，然后根据传感器的信号来进行逻辑判断，从而确定是否发生报警。
（2）与GSM模块实现串口通信，完成对GSM模块通信的初始化，完成对报警信息判断的个性化设定。
（3）驱动声光报警模块实现模块本身的报警功能。
AT89C52是具有40个引脚的单片机，具有32个外部双向输入/输出端口，含有两个外部中断源和三个16位的计数器，两个全双工的串口通信模块。
两个外部读写线，该芯片可以按照C语言进行编码。
通过微处理器的flashs程序存储器，尤其是可反复擦除的存储器。
2）GSM无线通信部分
利用串口通信协议建立起控制器与GSM模块的通信，也就是将报警数据作为短信内容，通过GSM模块从发送方发送到接受一方。
中间要通过短信中心进行转发，最终把短信息发送到接受方的SIM卡的手机上。
模块控制器从模块中读取短信息之后，这样就完成一次点对点的单向数据的传输。
依靠GSM通信模块实现通信实现数据的发送和接收具有内容量大、通信成本低，、抗干扰能力强等特点。
有短消息中心实现数据的中转，这样就不需要接收方24小时开机，只要接收方满足接收条件就可以把短消息发送到接收端手机上。
这样就降低了系统的功率消耗，这种方式就很适合遥控、遥感和远程通信等领域。
3）报警信息的检测电路
检测报警信息一般是通过四类传感器，即光照传感器、声音传感器、热释电传感器和震动传感器组成。
其中光照传感器、震动传感器和声音传感器的阀值都是可以调节的。
4）按键电路设计
本次设计的按键主要是用来实现开始进入监控状态和取消进入监控状态的切换。
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3.3.3软件总体设计与分析
1）系统软件设计的整体流程。
本次设计的软件包括按部分：
单片机内部资源的分配；单片机对输入和输出信号的处理，单片机与手机模块的串口通信。
程序工作以后采用的是查询的工作方式，单片机内部资源初始化完成以后，程序将处于一种不断循环检测中。
首先检测的是否处于设防状态。
如果系统不在设防状态则对于发生报警的信号不做任何操作状态；当处于设防状态以后，如果周围环境的检测超过设定的阀值，相应的传感器端口就会输出有效信号。
单片机收到有效信号以后就会启动短信报警子程序，户主就可以收到由报警器发送的报警短信信息。
当户主回到屋里，按下取消报警按钮，模块停止报警。
2）软件系统几个重要的子程序设计
系统软件主要由系统初始化程序、短消息发送子程序、传感器信号检测子程序、按键检测子程序、声光报警信号子程序。
（1）短信发送子程序。
该部分程序是本次设计的重点，同样也是本次设计的难点，也是程序代码中最常的一部分。
在通信端口检测到GSM模块正常通信时，这个任务将处于活动状态。
通过AT指令控制GSM模块发送报警信息。
（2）传感器信息检测子程序。
单片机一直检测传感器的输出端口，当相应的输出端口为低时则确定为超过阀值。
（3）按键检测子程序。
当检测到端口为低电平时，延时10ms再次检测是否为低电平。
为低电平则认为有效。
第3.4节本章小结
本章分析了本次设计的可行性分析，功能的需求，总体设计方案以及系统的组成，主要详细介绍了软硬件的总体设计思路，为以后的章节的设计作为一个铺垫。
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第4章系统硬件设计和实现
本章中主要分析硬件设计的具体设计方案，而且对具体的电路进行分析和论证，从而给出硬件设计的方案以及原理图。
第4.1节系统的构成
在本次设计中所要设计的是一种能够与手机实现通信的设备。
该设备是以单片机作为核心控制设备，再加上一些外围电路组成，单片机的输入口与被检测量所对应的传感器相连。
当被检测量的传感器超过设定的阀值，其对应的传感器的输出端口也输出相应的低电平。
当单片机检测到有效信号以后通过GSM模块平台发送短信给户主的手机。
每一个传感器都对应一个类型的短信，不同的传感器超过阀值户主都会得到不同的手机短信。
发送完短信以后本装置也会控制相应的声光报警，从而实现报警的功能。
本系统是以GSM网络最为通信载体，传递信息到接收者手机。
只要是网络能够覆盖到的地方都能实现通信[13]。
系统由GSM网络模块、热释电传感器、声音传感器、光敏传感器和MCU智能控制平台构成。
本设计是家庭防盗报警器，通过单片机AT89C52单片机与SIM900A无线通信模块想组合。
终端是一单片机为核心控制单元，通过串口通信，即RS232接口接入具有智能设备的接口。
当被检测量发生变化，也就是说检测量超过设定的阀值时发出报警短信息，从而通知户主。
单片机通过串口通信协议与SIM900通信，也就是单片机通过SIM900向外发送报警短消息通知户主。
单片机的其他端口与一些其他的设备相连，实现检测点的巡回检测[11]。
第4.2节GSM模块电路设计
1）GSM模块与单片机的连接
在市场上用的比较多的手机模块都具有数据通信接口。
并却都支持通用的AT控制指令，可以通过串口数据采集指令向外发送和接受数据。
从整个串口通信协议上讲，只需要将单片机上的串口通信引脚与GSM模块上的通信引脚相连接即可。
然而在实际的应用中，不同品牌的GSM模块串口通信引脚的排列并不一致，要想快速的找到也不容易。
如果GSM模块的通信方式不是采用的串口，也不是TTL电平，只有5V供电是无法完成通信的。
最好的办法是采用手机数据
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线来建立GSM模块与单片机的连接。
GSM模块上的串口连接线是专门为电脑的9针串口线设计的。
信号电平为标准的串口通信协议。
9针串口的引脚端口的段子定义是固定的。
这样无论要连接什么样的手机模块都可以使之相连接，而不必知道GSM模块端口是如何定的。
二者的连接可以通过数据线连接[3]。
如图4.1
所示。
图4.1单片机与手机模块连接图
以上需要注意的是：
不同的GSM模块厂家采用的不同手机数据线的内部具有不同的电压供电方式。
有一些是通过GSM模块自身供
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