智能家居控制系统毕业论文.docx

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1、智能家居控制系统毕业论文题 目 ： 智能家居远程监测与控制系统专 业： 测控技术与仪器摘要随着 GSM 网络的迅速发展和用户的日益扩大，新技术和新业务的开发和应用已经 提到十分重要的位置。短消息业务通过 GSM 网络的控制信道进行传输, 是 GSM 系统中 最为简单和方便的数据通信方式,它不需要附加其它较为庞大的数据终端设备,只需要两 个 GSM 终端模块即可实现点对点的数据传输，特别适用于需频繁远距离传送小流量数 据的领域。国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。本文介绍了一 种基于 GSM( 全球移动通信系统) 网络 SMS( 短信业务) 的远程红外报警系统的原理及设计

2、 实现。它由红外线传感器，无线 GSM模块（Si e me ns 公司的 TC35 模块）和一个以单片机( AT89S52) 为核心的监控单元组成，监控单元利用 AT 指令通过串口和 GSM模块进行交互。 它借助 GSM模块 TC35，使用户能够通过手机中文短信便捷地对相关设备进行监控。它具 有让用户根据具体的监控对象进行自定义的功能，使用户的操作变得更加直观、方便。 本报警系统利用单片机控制技术和无线网络技术，开发出一种具有联网功能的智能无线 防盗系统，并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于 已装修用户及布线不方便的场合。该系统具有实时监控、性能稳定、功耗低的优点

3、, 适 合为家庭和公司提供人身及财产安全的保障。关键词：红外线传感器; GSM; SMS; AT 指令; 单片机Abstr actWith the rapid development and enlargement of new technology and new development . It r efers to important position to use business for the user of GSM network day by day.Short mes sage service business control to go on,through wireles

4、s channel.GSM is most simple and convenient on the way of data communication in the GSM network.it does not need to add to other comparatively huge data terminal devices ,only needs tow terminal module of GSM to realize point-to-point data transmission. Especially it is suitable for the field of lit

5、tle frequent data flow and remote transmation.Along with the national intellectualization plot construction promotion, the security system has become the intelligent plot the essential equipment. This paper introduces the principle and design of a wireless remote monitor and control terminal base on

6、 SMS of GSM. The terminal consists of infrared sensor, a wireless GSM module (TC35 module produced by Siemens company) and a monitor and control unit taking single-chip microcomputer (AT89S 52) as the core. Using the AT commands, the monitor and control unit can communicate with the GSM module thoug

7、h serial interface. The terminal let people monitor and control the equipments e and conveniently by Chinese short message of mobile phone, using GSM module TC35. It has the function that people can self-define the terminal according to idiographic object monitored and controlled, and makes the oper

8、ation of people more intuitive and convenient. This alarm system uses the monolithic integrated circuit control technology and the wireless network technology, develops one kind to have the networking function the intelligent wireless security system, and development related sensor. Selects the wire

9、less data transmission method, does not have the wiring, especially to be again suitable in has repaired the user and the wiring not convenient situation. This system is real time and reliable with the advantage of low power consumption. It is very suitable to provide personal and property safety fo

10、r households and firms.Key W or ds: Infrared Sensor; GSM; SMS ;AT Command; Single-chip microcomputer目录摘要IAbs t r actI I I第 一 章绪 论71. 1 报警系统的构成71. 2 报警系统的现状及发展趋势81. 3 本课题研究思路和拟完成的任务10第 二 章系 统 的 总 体 方 案 论 证 与 设 计112. 1 系统设计方案的论证112. 1. 1 监控传感器的选择112. 1. 2 微控制器的选择122. 1. 3 无线通道方案的选择132. 2 系统的总体设计方案14第

11、三 章系 统 的 硬 件 电 路 设 计153. 1 红外探测电路设计153. 2 单片机最小系统设计183. 2. 1 AT89S52 单片机的特点及引脚功能223. 2. 2 单片机最小系统电路213. 3 GSM模块及其外围电路设计243. 3. 1 TC35 模块介绍243. 3. 2 RS232 电平转换电路设计263. 3. 3 TC35 模块外围电路设计283. 4 报警电路设计293. 5 电源电路设计30第 四 章系 统 的 软 件 部 分 设 计324. 1 TC35 模块的编程324. 1. 1 与 SMS 有关的 GSM AT 指令介绍324. 1. 2 短消息的模式3

12、34. 1. 3AT 指令的实现364. 1. 4 接收短信识别控制子程序设计374. 2 串行口的编程及串口中断服务程序流程384. 2. 1 串行口的编程384. 2. 2 串口中断服务程序流程404. 3 系统的主程序设计40第 五 章系 统 制 作 与 调 试425. 1 硬件制作与调试425. 1. 1 系统 PCB 板的设计425. 1. 2 系统硬件调试425. 2 软件与联机调试435. 2. 1 主控程序调试435. 2. 2 短消息发送调试43第 六 章结 论 与 展 望47致 谢49参 考 文 献50附 录 A:远程红外报警系统整体电路图51附 录 B:软件程序清单52第

13、一章绪论随着社会的进步和科学的发展，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益 紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出 了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要 求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居 智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。智能家居控制系统是以 HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传 输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构 成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技

14、术、网络技术、控制技术 和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以 此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器( 各种模块) 、各种 路由器、电缆调制解调器头端设备 CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发 器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。这里由于时间问题，就不做复杂的家居控制系统设计，对其中一项远程红外 报警系统做主要设计。目前，我们已基本上摆脱了“手持武器、瞪大眼睛”的人 力机械防守手段，科技强兵、靠现代技术武装自己，提高安全防范的可靠性和效 率，其中防盗报警系统是安防系统中

15、应用最广泛的手段之一。其独特的功能是其 它安防手段所无法比拟的。1 . 1 报 警 系 统 的 构 成报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入 行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策 的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发 事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取 应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统 和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。报警系统通常由探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部 分构成。报警探测器是由传感器和信号处

16、理组成的，用来探测入侵者入侵行为的， 由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测 器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到 不同探测目的的报警探测装置。1、报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、 被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波 报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运 动检测报警器、声音探测器等许多种类。2、报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。3、报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探 测器、面控

17、报警探测器和空间防范报警探测器。除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况 不同，合理选择不同防范类型的报警探测器，才能满足不同的安全防范要求。报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。 在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。这些场所根据 实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的报警探 测器，以满足不同的安全防范要求。根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种报警探 测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装报警探测器不合适时，有 可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给

18、入侵者造成可乘之机， 从而给安全防范工作带来不应有的损失。报警探测器要求具有防拆动、防破坏功能。当报警探测器受到破坏、人为 将其传输线短路或断路，以及非法试图打开其防护罩时，均应能产生报警信号输 出；另外报警探测器还应具有一定的抗干扰措施，以防止各种误报现象的发生， 例如：防宠物和小动物骚扰、抗因环境条件变化而产生的误报干扰等。报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探测 灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的 抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器是防盗

19、报警系统 的关键环节 1 。1 . 2 报 警 系 统 的 现 状 及 发 展 趋 势随着微电子技术与网络技术的飞速发展，人们对于生活、工作环境的安全、 方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅就随之出现，也随着改革开 放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多 不安定因素，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下，因此智能安全防范系统 是智能化小区建设中不可缺少的一项，而以往的做法是安装防盗门、防盗网，但 普遍存在有碍美观，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子对住宅的入 侵，故利用高科技的电子防盗报警系统也就应运而生。目前我国大多数家庭都是 双职工，当发生

20、警情时，不能有效地处理，因此，必须设立小区报警中心，在发 生警情时，除了现场报警外，同时还向小区的保安中心进行电脑联网报警，以便 警情得到迅速处理。数字化、无线化、集成化是防盗报警系统的技术发展趋势: 1、更稳定可靠：如探测器需可抗 RFI/EM I、防雷电等，以适应恶劣气候；2、更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；3、更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求；4、更智能化的设计：方便地设撤防，人性化的操作界面；5、更强大的联网功能;6、更方便的扩展性。 上述发展趋势，事实上都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术基础上。GSM网络防盗系统是利用 GSM全球

21、移动网络进行 24 小时即时无限距离监控， 并能在发生警情的几秒钟内拨通车主手机或电话进行语音或者短信息报告，车主 可立即通过来电进行监听、喊话、锁定车辆，系统将自动切断油路、电路，使车 子无法启动，具有真正意义的“防”盗功能，防盗于未然，从根本上杜绝了盗车 的可能；遭遇抢劫过后，则可凭电话锁定车辆，通过 GSM网络定位寻回失车。GSM 的移动数码通信技术及全球移动通信的普及应用，使用任何的移动、固定电话通 信对车辆进行管理和监护, 也可无钥匙对车辆进行操作启动和驾驶，实现不限时 间、地点的全球远程遥控与监控，使人、车相处“形影不离”。人性化的产品及 人性化的功能，以语音或短信息作为产品功能设

22、置、操作、使用、通信的平台，实时、清晰、明了的传送遥控与报警信息，完全抛开人车分离时的担忧。摒弃传 统产品的被动报警、距离隔阂、远程无知与失控的弊端，将爱车随时处于自己的 掌控之中，是最新汽车高科技配套产品。GSM网络防盗系统有效的克服了 GPS 防 盗系统的成本高、网络覆盖不全、防盗性能低、报警不直接等缺陷，而且无需支 付服务费，已迅速成为新的主流防盗系统。1 . 3 本 课 题 研 究 思 路 和 拟 完 成 的 任 务本设计将微控制器和 GSM 无线通信模块应用到远程红外报警系统的设计之 中。通过红外探测的方式实现报警信号的采集。通过 GSM 无线通信模块实现远 程报警。系统正常工作时，

23、当红外探测电路检测到有人入侵时，系统将在现场发 出报警音响信号。并将报警信息通过 GSM 无线通信模块传送到远程的用户手机 上，从而实现远程的安防和报警。同时用户可以通过手机，利用发送短信的方式 对系统进行管理，例如变更信息发送的手机号码，修改管理密码，报警系统的确 认和关闭，报警的启动等管理工作。本文的第二章将对运程红外报警系统的各个主要部分的方案进行论证和比 较，并确定最终的总体设计方案。第三章将从红外探测电路设计、单片机最小系统设计、GSM 无线通信电路 设计、报警电路设计等多个方面对远程报警系统的硬件部分进行详细设计。并给 出各部分设计的电路原理图。第四章将对远程红外报警系统的软件部分

24、进行详细设计。主要包括 TC35 GSM 模块的编程、单片机串行口的编程以及系统主程序流程的设计。给出软件 设计的流程图。第五章将进行系统的制作与调试。主要包括硬件制作与调试、软件与联机调试。最后，第六章，将对本文的设计内容进行总结。并提出设计目前存在的不做和改进的设想。第二章系统的总体方案论证与设计前面我们讨论了报警系统的构成及其发展趋势，本章我们将对远程红外报警 系统的各个部分进行论证，进行系统的总体设计。2 . 1 系 统 设 计 方 案 的 论 证2. 1. 1 监控传感器的选择监控传感器是用来探测入侵者的入侵行为 2 。 需要防范入侵的地方很 多， 可以是某些特定的点、 线、 面，

25、甚 至是整个空间。 监控传感器是一种 物理量的转化装置， 通常把压力、 震动 、 声响、 光强等物理量转换成易于 处理的电量（ 电压、 电流、 电阻等）。 再经过后面的信号处理器把传感器 转化的电量进行放大、 滤波、 整形处理 ， 使它能成为一种能够在系统传输 信 道中顺利转送的信号。凡是温度超过绝对 0的物体都 能产生热辐射， 而温度低于 1725 的 物体产生的热辐射光谱集中在红外光区 域， 因此自然界的所有物体都能向 外辐射红外热。 而任何物体由于本身的 物理和化学性质的不同、 本身温度 不同所产生的红外辐射的波长和距离也 不尽相同， 通常分为三个波段。近红 外： 波 长范围 0. 75

26、 3 m 中红外 ： 波长 范围 3 25 m 远红外： 波长范围 25 1000 m人体辐 射的红 外光波长 3 50 m， 其中 8 14 m占 46 %， 峰值 波长在 9 . 5 m。 下面分别介绍被动式红外探测器和主动式红外探测器 3 。方案一： 被动式红外探测器 在室温条件下， 任何物品均有辐射。 温度越高的物体， 红外辐射越 强。人是恒温动物， 红外辐射也最为稳定。 我们之所以称为被动红外， 即探测 器本身不发射任何能量而只被动接收、 探测来自环境的红外辐射。 探测器 安装后数秒种已适应环境， 在无人或动 物进入探测区域时， 现场的红外辐 射稳定不变， 一旦有人体红外线辐射进 来

27、， 经光学系统聚焦就使热释电器 件产生突变电信号， 而发出警报。 被动 红外入侵探测器形成的警戒线一般 可以达到数十米。被动式红外探测器主要由光学系统、 热 传感器（ 或称为红外传感器） 及报警控制器等部分组成。 其核心是不 见是红外探测器件， 通过关学系统 的配合作用可以探测到某个立体防范空 间内的热辐射的变化。 红外传感器 的探测波 长范围 是 8 14 m， 人体辐射的红外峰值波长约为 10 m， 正好 在范围以 内。被动式红外探测器根据其结构不同 、警 戒范围及探测距离也有所不同， 大致可以分为单波束型和多波束型两种 。 单波束 PI R 采用反射聚焦式光学 系统， 利用曲面反射镜将来

28、自目标的红 外辐射汇聚在红外传感器上。 这种 方式的探测器境界视场角较窄，一般在 5 以下，但 作用距离较远，可长达 百米。 因此又称为直线远距离控制型被 动红探测器， 适合保护狭长的走廊、 通道以及封锁门窗和围墙。 多波束型采 用透镜聚焦式光学系统， 目前大都 采用红外塑料透镜 多层光束结构的 菲涅尔透镜。 这种透镜是用特殊塑 料一次成型， 若干个小透镜排列在一个 弧面上。 警戒范围在不同方向呈多 个单波束状态， 组成立体扇形感热区域 ， 构成立体警戒。 菲涅尔透镜自上 而下分为几排， 上面透镜较多， 下边较 少。 因为人脸部、 膝部、 手臂红外 辐射较强， 正好对着上边的透镜。 下边 透镜

29、较少， 一是因为人体下部红外 辐射较弱， 二是为防止地面小动物红外辐射干扰 。 多波束型 PI R 的警戒视 场角比单波束型大得多， 水平可以大于 90 ， 垂直视场角最大也可以达到 90 ， 但作用距离较近。 所有 透镜都向内部设置的热释电器件聚焦， 因此 灵敏度较高， 只要有人在透镜 视场内走动就会报警。红外光穿透力差， 在防范区内不应有高 大物体， 否则阴影部分有人走 动将不能报警， 不要正对热源和强光源 ， 特别是空调和暖气。 否则不断变 化的热气流将引起误报警。 为了解决物 品遮挡问题， 又发明了吸顶式被动 红外入侵探测器。安装在顶棚上向下 360 范围内进 行警戒，只要在防护范 围

30、内， 无论从哪个方向入侵都会触发报 警， 被动式报警探测器由于探测性 能好、 易于布防、 价格便宜而 被广泛应用。方案二： 主动式红外探测器 主动红外探测器由红外发射机、 红外接 收机和报警控制器组成。 分别置于收、 发端的光学系统一般采用的是 光学透镜， 起到将红外光束聚焦成 较细的平行光束的作用， 以使红外光的 能量能够集中传送。 红外光在人眼 看不见的光谱范围， 有人经过这条无形 的封锁线， 必然全部或部分遮挡红 外光束。 接收端输出的电信号的强度会 因此产生变化， 从而启动报警控制 器发出报警信号。 主动式红外探测器遇 到小动物、 树叶、 沙尘、 雨、 雪、雾遮挡则不应报警， 人或相当

31、体积的物 品遮挡将发生报警。 由 于光束较窄， 收发端安装要牢固可靠， 不应受地面震 动影响， 而发生位移引起误报， 光 学系统要保持清洁， 注意维护保养 。 因 此主动式探测器所探测的是点到点， 而不是一个面的范围。 其特点是探测可 靠性非常高。 但若对一个空间进行 布防， 则需有多个主动式探测器， 价格 昂贵。 主动式探测器常用于博物馆 中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓 库的门窗封锁、 购物中心的通道封 锁、 停车场的出口封锁、 家居 的阳台封锁等等。主动式红外探测器有单光束、 双光束、 四光束之分。 以发射机与接收 机设置的位置不同分为对向型安装方式 和反射式安装方式， 反射型安装方

32、式的接收机不是直接接收发射机发出的 红外光束， 而是接收由反射镜或适 当的反射物（ 如石灰墙、 门板表面光滑 的油漆层） 反射回的红外光束。 当 反射面的位置与方向发生变化或红外发 射光束和反射光束之一被阻挡而使 接收机无法接收到红外反射光束时发出 报警信号。 当使用较多的探测器进 行防范布局时应该注意消除射 束的交叉误射。综合考虑被动式红外传感器探测性能好 、 易于布防、 价格便宜， 本设 计采用被动式红外传感器， 也就是热释电传感器。2. 1. 2 微控制器的选择 在选择微控制器的时候，主要需要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM 和 RAM 的大小，I/O 端口类型和数量，编程语言以

33、及功耗等。方案一：基于 ARM 的嵌入式系统。这种方案中我们可以使用现有的操作系 统（MCOS-），在系统的基础上进行应用程序的开发。由于 ARM 处理器的功 能强大，资源丰富，因此使用这种方案可以使系统功能近乎完美，而且由于使用 了操作系统，应用程序的设计会变的简单可靠。但是这种方案成本较高，同时使 用的嵌入式操作系统也会占用一部分额外的硬件资源，这样会大大的提高开支。 目前情况下，我们不考虑这种方案。方案二：SOC 型单片机 GSM 模块构成的系统。目前 SOC 型单片机已经非 常普遍，基于 51 内核的 SOC 型芯片也有众多的供应厂商。如 Cyganl 公司的 C8051 系列。这些单

34、片机都有丰富的资源，一般都不需要外扩其他器件就可以构 成一个完成的系统。优点在于减少了布线的麻烦，提高了系统的整体性能。方案三：采用常用的 AT89S 52 单片机作为核心控制器，此单片机的内部存 储器（RAM）和程序存储器（ROM）及其引脚资源，基本上能实现设计指标， 并且价格便宜，参考资料很多。完成本设计的控制功能，常用的 AT89S 52 单片机完全可以满足要求，并且 成本更加低廉。因此综合考虑选用方案三。2. 1. 3 无线通道方案的选择 目前的无线通道的数据传输实现主要分为两种，一种是通过专用网进行数据传输，如 RF（射频）数传电台和无线局域网（WLAN）；一种是通过公共无线通信网络

35、，如 GSM /GPRS 网络的成熟度高，覆盖面较广，因而 GSM /GPRS 网络 被选为该无线通道总体方案的通信基础 4 。而基于 GSM /GPRS 网络的数据传输 通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输，第二种是基于 DATA（一种以 电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输； 最后就是通过 IP（INTERNET PROTOCOL，因特网协议）方式传输数据。下面 对四种基于 GSM /GPRS 网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。方案一：基于短消息的数据传输 基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用 AT 指令将短消息读出并

36、将信息还原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方 式的特点是资费较低，组网使用方面，但数据容量较低（140 字节）。短消息 数据传输方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用。方案二：基于 DATA 方式的数据传输基于 DATA 方式的数据传输是利用 GSM 的 DATA（与传真相同）传输方式。 通过 AT 指令来进行数据拨号，等待数据连接建立后，只需将 ASC码数据送入 通信模块既可。通信模块会按照设定好的通信协议（默认为 V.32bis）将数传出， 目标机接到数据呼叫后，送出应答信号，然后便可按照相同协议接收 ASC码 信息。基于 DATA 的数据传输方式数据传输安全

37、、实时性好、数据传输量大， 但主要是成本较高，适合与要求可靠性很高且海量数据传输的系统中。方案三：通过语音方式进行数据传输 通过语音方式进行数据传输，主要是利用语音通道将数据调制到话音频率传输出去，目标机将数据解调出来。该方案还可以通过语音通道传输。DTMF（Double Time Multiple Frequency,双音多频）编码进行数据传输，通信方式与语 音方式一样，该方案主要优点是可以用来传输音频模拟数据，实时性很好（电路 交换方式），但由于 GSM 系统的语音编码方式局限，对数据的压缩/还原会造成 数据的失真。该方案基本不被采用，但可以作为备选方案用于无线安防系统中。方案四：基于 I

38、P 的数据传输方式基于 IP 的数据传输方式是 GPRS 系统独有的，因为 GPRS 是在 GSM 网络基 础上新增两个节点-SGSN 和 GGSN 而形成的移动分组数据网络。由于 GPRS 数 据传输的基础是 TCP/IP 协议的转换。实时性较好，短点就是 GPRS 终端开发成 本高，使用复杂度教高（因为涉及到复杂的组网方案）。根据目前大部分系统的需求并综合以上方案的优缺点，选择基于 GSM 网络 的短信息的数据传输来做为我设计的红外远程报警系统的无线通道。2 . 2 系 统 的 总 体 设 计 方 案前面已经对远程红外报警系统主要模块的方案进行了论证和比较，并确定了 各个部分的总体设计思路

39、。综合以上考虑，本设计总体设计框图如图 2-1 所示。热释电 探测电路AT89S 52单片机最小系统电平转 换电路GSM无线传输电路报警电路SIM 卡图 2-1远程红外报警系统总体设计方案 热释电探测电路将检测到入侵者的入侵行为，并将其转换成单片机能够识别的开关量信号。单片机系统对输入信号进行判断和处理，当系统处于报警开启状 态时，如果单片机判断出热释电探测电路送来的检测信号，单片机将通过报警电 路进行就地报警，给犯罪分子以威慑，吓跑入侵者。与此同时，单片机采用 AT 命令通过 GSM 短信模块发送短信息给监控者，实现远程报警。监控者也可用 短信息的命令形式去设置以微控制器为核心的智能模块，以

40、及发送短信消息查询 命令和监控情况，从而达到远程监控的目的。由于无线传输模块的电平性质与单 片机不同，因此需要设计电平转换电路来实现单片机对 GSM 模块的访问。第三章系统的硬件电路设计3 . 1 红 外 探 测 电 路 设 计热释电传感器有三个引脚分别是电源正负极和信号输出。在传感器电源正常 的情况下，当热释电传感器检测到有人活动时，能够检测到人体所发出的微弱红 外线，其输出端会有微弱的电流信号输出。这一微弱信号将送到信号处理集成电 路 BI SS0001 进行处理。系统热释电红外探测电路图如图 3- 1 所示VCCR 31MC 8R 4DS G10uF10KC 21039101112131

41、41516U 1VC IB VDDVRF/R ESV SS RR 22OUT2IN-1IN+1IN-1OUTBIS S 0001RC 2RC 1 RR 1 VO A87654321VCCR 7 10KR 8R 52M至 无 线 发 射 电 路R 910K热释电传感器C 11021KR 2R 147K 1MC 4103C 5R 6 C 7 C 6105105 47uF47K图 3- 1 热释电红外传感器检测电路图BI SS0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红 外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各 类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电

42、风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特 别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全 区域的自动灯光、照明和报警系统。1、BI SS0001 的特点* CMOS 工艺* 数模混合* 具有独立的高输入阻抗运算放大器* 内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰* 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器* 采用 16 脚 DI P 封装2、BI SS0001 的管脚图和管脚说明图 3- 2 BI SS0001 引脚功能图表 3- 1 BI SS0001 管脚说明引脚名称I /O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当 A 为“1” 时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VOO控制信号

43、输出端。由 VS 的上跳变沿触发，使 Vo 输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。 在输出延迟时间 Tx 之外和无 VS 的上跳变时，Vo 保持低电平状态。3RR1- -输出延迟时间 Tx 的调节端4RC1- -输出延迟时间 Tx 的调节端5RC2- -触发封锁时间 Ti 的调节端6RR2- -触发封锁时间 Ti 的调节端7VSS- -工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接 VDD，当接“0” 时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当 Vc VR 时允许触发( VR0. 2VDD)10I B- -运算放大器偏置电流设置端11VDD- -工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输

44、出端132I N-I第二级运算放大器的反相输入端141I N+I第一级运算放大器的同相输入端151I N-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端3、BI SS0001 的可重复触发方式图 3- 3 BI SS0001 的可重复触发工作方式下的波形 以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 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

45、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，上图中，运算放大器 OP1 将热释电红外传感 器的输出信号作第一级放大，然后由 C8 耦合给运算放大器 OP2 进行第二级放大，再经由电压比较器 COP1 和 COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延迟时间定时器，输出信号 Vo，可供单片机查询或这触发中断。图 3- 1 中，芯片处于可重复触发工作方式。采用可重复触发工作方式的好处 是：如果传感器在延迟时间内再次检测到有人活动，芯片的输出将被继续延迟而 不会终止，报警也就将一直送给单片机，这样提高了热释电检测电路的灵敏度。 输出延迟时间 Tx 由外部的 R7 和 C6 的大小调整，值为 Tx24576xR7C6；触发封 锁时间 Ti 由外部的 R8 和 C7 的大小调整，值为 Ti 24xR8C7。电路中 R7 和 R8 设计成了可调电阻，可以根据实际需要调整电阻值的大小，改变输出延迟时间和 触发闭锁时间的长短。电路的输出送到无线编码发射电路，将报警信号发送出去。3 . 2 单 片 机 最 小 系 统 设 计3. 2. 1 A