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1、毕业设计设计题目 家庭入侵防盗手机警报系统的设计 学生姓名 学 号 专业班级 电子信息工程08-1班 指导教师 院系名称 计算机与信息学院 2012年 6月 20日家庭入侵防盗手机警报系统的设计摘 要家庭入侵防盗报警是智能家居的一个重要组成部分。随着社会竞争的日益激烈和人们生活节奏的加快，建立一个有效、及时、安全的防盗报警系统尤为重要。本文在现有的家庭报警器的基础上，将GSM模块引入报警系统，使系统可通过GSM网络向外界报警。本系统主要由单片机，GSM短信模块和警情采集模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，当有非法入侵行为发生时，以直观的短消息形式直接把报警信息反映到您的手机屏幕上。文
2、中详细阐述了以上三个部分的核心芯片选择，硬件电路连接和程序设计方法。与传统报警系统相比，该系统具有实时、快速、可靠、安全的优点，应用前景广泛。关键词：单片机，GSM模块，家庭防盗报警，短信息Design of home anti-theft and alarm by mobile phone systemABSTRACTThe home anti-theft and alarm is an important part of the intelligent home. With the increasingly fierce social competition and accelerate
3、the pace of life, the establishment of an effective, timely, secure anti-theft alarm system is particularly important. This paper improves the former alarm for family in which the GSM modem module is introduced. So the alarm can be set by mobile phone. The System is made up ofMCU, GSMModem and colle
4、cting information on alarm module. It will display the alarm content in message directly at your mobile screen, and it recurs to the most reliableGSMmobile network. The dissertation describes the design of the three parts in detail, in which selecting suitable chips, the connection of hardware circu
5、it. Compared with the conventional alarm system, the system has the advantages of real-time, fast, reliable, secure and wide application prospects.Keywords：MCU, GSM Module, the home anti- theft and alarm, short message目 录第一章 绪 论11.1 防盗报警系统及其研究发展11.2 设计背景及目的21.3 系统应用2第二章 系统整体设计方案42.1 方案选择42.2 主控芯片单片机
6、选择42.2.1 STC89C52的主要性能42.2.2 STC89C52的功能特性52.3 通信模块的选择52.3.1 SIM300的主要功能52.3.2 SIM300的硬件电路62.4 传感器的选择72.4.1 HC-SR501的性能72.4.2 HC-SR501的工作原理8第三章 系统硬件设计93.1 系统硬件电路原理图93.2 单片机最小系统模型的建立93.3 人体感应模块接口电路设计113.3.1 BISS0001红外传感信号处理器的外引线连接图113.3.2 BISS0001红外传感信号处理器的特点113.3.3 BISS0001红外传感信号处理器的原理框图123.3.4 BISS
7、0001红外传感信号处理器的工作原理123.3.5 BISS0001红外传感信号处理器的极限参数133.4 GSM模块及接口电路设计133.5 声光报警模块电路设计14第四章 系统软件设计154.1 系统软件实现流程图154.2 GSM模块的软件设计和实现流程164.3 串口通信模块的软件设计和实现流程184.4 定时器和中断的软件设计和实现流程19第五章 系统测试205.1 人体感应模块单独测试205.2 GSM模块与PC机间的串口调试205.3 GSM模块发送短信到手机的调试235.4 整机联调25第六章 结论26致 谢27参考文献28附录1 电路原理图29附录2 源程序30图表清单图 1
8、 STC89C52引脚电路5图 2 SIM300开发板核心板6图 3 SIM300开发板的底板6图 4 SIM300硬件原理电路7图 5 热释电红外传感器8图 6 最小系统原理图9图 7 单片机电源电路原理图10图 8 串口电路原理图10图 9 人体感应模块原理图11图 10 BISS0001的外引线连接图11图 11 BISS0001的原理框图12图 12 声光报警模块原理图14图 13 系统软件流程图15图 14 中断处理流程图16图 15 GSM初始化流程图17图 16 GSM软件流程图18图 17 串口通信的软件流程图18图 18 定时器和中断的软件流程图19图 19 人体感应模块测试
9、图20图 20 串口测试GSM模块型号20图 21 串口测试SIM卡状态、信号和提供商21图 22 串口测试为发短信做之前的准备22图 23 串口测试发送英文短信内容及用户号码22图 24 串口测试发送英文短信最关键一步图示22图 25 串口测试发送英文短信成功图示23图 26 单片机控制GSM模块发送英文短信主要程序23图 27 ISP软件下载程序界面图24图 28 单片机控制GSM模块发送英文短信成功图示24图 29 整机联调结果图示25第一章 绪 论随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。传统的防盗门即使上了防盗装
10、置，对于盗窃经验丰富的惯犯来说也很容易，用不了多久就能破门而人。即使安装了声光警告，如果附近没有人，还是起不到防盗的效果。而使用GSM短消息作为报警媒介，就可以克服上述问题。只要户主手中有一个可以收发短信的手机，防盗系统就可以实时报警。本文研究的内容就是采用红外线探头检测报警，用SIM300发送短消息到户主手机，从而起到更好的防盗作用。系统的主要部分是一块中央控制板和GSM模块，两者通过RS-232串口连接通讯。通讯内容是AT命令及回复，由单片机向GSM模块写AT命令，并通过将串口接受的字符串进行处理来识别模块的回复信息，以达到良好的控制效果。1.1 防盗报警系统及其研究发展防盗报警系统是用物
11、理方法或电子技术，自动探测发送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。防盗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
12、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
13、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。1.2 设计背景及目的安全，是人类永恒关注的话题，也是居民对智能家居提出的首要要求，由此，家庭
14、安防成为智能家居的重要组成部分。比如，当家中出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范事先处理等行为。与普通家居相比，智能家居不仅能够为用户提供舒适、便捷、高品位的生活，而且也能够有效地保证居民的居家安全，让原本被动的家变得“警觉”起来。随着计算机技术和网络的飞速发展，信息化、智能化技术渗透于人们生活的各个领域，显著地改善了人们的生活环境和生活质量，如何建立一个高效率、低成本的家庭防盗报警系统已成为当今世界的一个热点问题。防盗安全报警装置已经从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统已不能满足我们的需求
15、，本系统设计时针对家庭安全报警系统的研究，因为信息时代的到来，手机通讯工具越来越普及。本设计正是利用这一点，展开对家庭安全报警系统的研究，解决了传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统中存在的弊端，比如，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。它是用STC89C52单片机实现的基GSM短信模块的家庭安全报警系统，该系统以最直观的中文短信息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到主人的手机屏幕上，这使家庭防盗使用起来更及时，更方便。1.3 系统应用工业上对计算机远程监控技术的要求也在不断提高，并依托网络技术的发展而应用到各个行业。今年来移动通信网络的日益扩大，使手机通信业务得
16、到了飞速发展而应用到各个行业。近年来移动通信网络的日益扩大，使手机通信业务得到了飞速发展，各种基于无线收发的增值服务也日益产生。基于GSM的网络技术，由于省略了庞大的网络建设投资和维护费用，对于一些分布广泛、信息点密度稀疏、信息点经常移动的系统具有很大的优势。利用现有的GSM网络资源，发挥网络覆盖率高、传输特性好等优势，为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式，这必将成为家庭智能防盗控制及现场监测等领域的新的发展趋势。本系统主要由单片机和GSM模块组成，借助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你的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的
17、传统防盗网防盗窗为无形防盗措施。第二章 系统整体设计方案2.1 方案选择防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件+软件）组成。它的最简形式是家庭或者单位等报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。该系统设计方案有以下两种：方案一：利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）警
18、力分部，及时调动警力做出快速处理1。方案二：通过红外人体感应模块传感器检测家庭安全隐患，把检测结果传递给单片机，通过单片机控制GSM模块向预先设定好的手机号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，实现声光报警，同时配备一个复位按键来实现用户对报警系统的控制。方案三：采用摄像头作为传感器，用图像处理技术进行人体识别，用互联网传输报警信号和实时数据，实现清晰可见的警情2。方案一通过座机进行报警，实时性不好，而且不方便。方案二价格低廉，技术要求相对简单，且实时性好，可以随时随地接收报警。方案三可以对人体进行精确识别，但其技术复杂，价格昂贵，且实时性不好，只有在互联
19、网覆盖到的地方才能查收，这样不利于及时处理现场情况。综合考虑，方案二更能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，故选择方案二。2.2 主控芯片单片机选择选用STC 单片机的理由：降低成本，提升性能，可直接在线下载程序到单片机中，硬件无需改动。STC 公司选用PLCC, PQFP 小型封装, 3.3V 工作电压单片机，使产品更小，更轻，功耗更低。用STC 提供的STC-ISP.exe 工具将原有的代码下载进STC 相关的单片机即可,或用通用编程器编程3。2.2.1 STC89C52的主要性能l 8K字节程序存储空间； l 512字节数据存储空间； l 内带4K字节EEPROM存储空间；l 可直接使
20、用串口下载；图 1 STC89C52引脚电路2.2.2 STC89C52的功能特性STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。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。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，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。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可
21、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。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。2.3 通信模块的选择本次设计使用杭州ZOGLAB公司的SIM300GSM模块。开发板共有上下两部分组成，上面是 SIM300 的核心板，主要有模块的接口电路、天线、信号指示电路、复位电路等组成；下面是底板，主要有电源电路、按键电路、串口电路、来电提示电路组成4。 2.3.1 SIM300的主要功能SIM300模块通过GSM网络实现来短信的接收及发送，而单片机则是这
22、个模块的大脑，单片机的主程序是一个无限循环，通过定时的扫描SIM300的状态，来读取短信内容并解析，根据解析的内容，向核心处理模块的51单片机发送不同的信号，同时根据核心处理模块发送来的信号，通过SIM300模块发送不同内容的短信，通知用户家庭室内的情景。图 2 SIM300开发板核心板图 3 SIM300开发板的底板SIM300支持 GSM/GPRS 900/1800/1900 MHz 三个频段的低功耗模块，可以提供高质量语音通信服务和 GPRS Class 10 的高速数据传输服务。2.85mm 厚度的超薄设计可以为更多手持设备的应用提供解决方案，专为商务电话预留的接口尤其适合于商务电话终
23、端设计。 2.3.2 SIM300的硬件电路SIM300硬件电路主要包括以下几个主要部分：1、开机电路部分，通过按键进行开关机的GSM/GPRS模块，为实现模块上电自动开机，必须设计模块的上电自动开机电路；2、软件升级和调试部分，使用模块时要求在其主板的串口上引出模块的TXD、RXD、DBG_TXD、DBG_RXD、GND，其中TXD、RXD用于模块升级，DBG_TXD、DBG_RXD用于模块的调试。与使用SIM100S时不同的是，客户需要将开关机控制脚PWRKEY引出到串口上或者增加一个拨动开关将PWRKEY接地，因为升级SIM300时PWRKEY需要保持为低电平；3、GPIO与BUZZER
24、部分，SIM300的PIN36相对SIM100S(RESET)，改为GPIO8/BUZZER，PIN32为GPIO5，新增的两路GPIO口，用户可通过AT指令设置或软件定制；4、SIM卡电路部分，SIM300的SIM卡和IO口连接时需要串接电路以作匹配；5、音频电路部分，SIM300的Microphone偏置电路是设计在模块内部，外部不需要加偏置电路，可通过单端或查分方式直连Microphone；6、电源部分，模块的PIN17是电源输出脚，可提供3.00.15V/60mA的输出供客户外围电路使用。图 4 SIM300硬件原理电路2.4 传感器的选择目前，一些银行、商场和宾馆都安装了防盗监视录像
25、式自动报警系统。这些系统工作起来有效，可靠，但成本高，不隐蔽，且在普通家庭及办公室使用不易普及。热释电红外传感器工作原理利用晶体热释电效应，检测人体特定波长的红外辐射，它广泛应用于防盗报警。此处采用HC-SR501人体红外感应模块热释电红外传感器5，如图5。2.4.1 HC-SR501的性能1.全自动感应：当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 2.两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。A.不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。B.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如
26、果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。3.具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。4.工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V。5.微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电的电器产品。6.输出高
27、电平信号：可方便与各类电路实现对接。图 5 热释电红外传感器2.4.2 HC-SR501的工作原理热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有T输出；若人
28、体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。第三章 系统硬件设计3.1 系统硬件电路原理图STC89C52作为普通51单片机已广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大,可以在线下载程序，因此本系统采用STC89C52单片机作为主控芯片6。3.2 单片机最小系统模型的建立如图6为在Protel软件上画出的单片机最小系统模型。图 6 最小系统原理图1单片机电源电路l 元器件介绍：图中 J4 是电源座，S13 是电源开关，C4 是0.1UF 的电容，D9 是发光二极管，R27 是1K 的限流电阻。图 7 单片机电源电路原理图l 原理
29、说明：在图中通过电源座给板子供电，当电源开关的2 脚和3 脚接通的时候，此时整板的VCC和GND就是外部电源的VCC和GND，该板使用5V 供电，因为单片机正常的工作电压为5V，此时发光二极管被点亮，该电路中的电容是单片机旁边的去耦电容。2串口电路原理图l 元器件的介绍:图中的C5、C6、C7、C8、C11 是芯片MAX232 旁边的电容（均为0.1UF），J5 是三针的单排针，J8 是串口座，U2 是MAX232芯片。图 8 串口电路原理图l 原理说明:该部分电路主要是起到将电脑串口的逻辑电平与单片机的逻辑电平相匹配的作用，串口座的作用是串口线的连接口，通过串口线将其与PC 机连接起来，J5
30、 是一个三针的排针，MAX232 的是电平转换的芯片。3.3 人体感应模块接口电路设计HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设计，尤其是干电池供电的自动控制产品7。图 9 人体感应模块原理图3.3.1 BISS0001红外传感信号处理器的外引线连接图图 10 BISS0001的外引线连接图3.3.2 BISS0001红外传感信号处理器的特点l CMOS数模混合专用集成电路。l 具有单独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。l 双向鉴幅器，可有效抑制干扰。l 内设
31、延迟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。l 内置参考电压。l 工作电压范围+3V+5V。l 采用16脚DIP封装或SOP封装。3.3.3 BISS0001红外传感信号处理器的原理框图图 11 BISS0001的原理框图3.3.4 BISS0001红外传感信号处理器的工作原理外界元件由使用者根据需要选择。由图可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。各引脚的定义和功能如下：VDD工作电源正端。范围为35V。VSS工作电源负端。一般接0V。IB运算放
32、大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。1IN-第一级运放放大器的反相输入端。1IN+第一级运放放大器的同相输入端。1OUT第一级运算放大器的输出端。2IN-第二级运算放大器的反相输出端。2OUT第二级运算放大器的输出端。VC触发禁止端。当VCVR时禁止触发；当VCVR时允许触发。VR0.2VDD。VRF参考电压及复位输入端。一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。A可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。VO控制信号输出端。由Vs上跳边沿触发使VO从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间Tx之外和无Vs上跳变时Vo为
33、低电平状态。RR1RC1输出延迟时间Tx的调节端。Tx49152R1C1。RR2RC2触发封销时间Ti的调节端。Tx24R2C2。3.3.5 BISS0001红外传感信号处理器的极限参数l 电源电压：-0.5V 6Vl 输入电压范围：-0.5V +6V（VDD=6V）l 各引出端最大电流：10mA（VDD=5V）l 工作温度：-10+70l 存放温度：-65+1503.4 GSM模块及接口电路设计GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，能提供端到端的、广域的无线IP连接，允许用户在点对点分组转移模式下发送和接
34、收数据，而不要电路交换模式的网络资源等，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。利用GPRS业务，可以实现用户数据便捷地发送和接收，具有实时性强、建设成本低、数据传输速率高、通信费用低、可实现远程控制等特点。1SIM300简介SIM300是SIMCOM公司推出的一款三频/四频GSM/GPRS模块解决方案，模块内部集成有TCP/IP协议栈，可以方便地利用AT指令控制使用，主要为语言传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIM300模块内部集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，适合于开发一些GSM/GPRS的无线应用产品。2SIM卡接口SIM300模块支持外部SIM卡，模块自动检测和适应S
35、IM卡类型，可直接与3.0V或者1.8V SIM卡相连。3总体硬件电路设计单片机控制GPRS数据传输的系统结构框图如图所示，系统以C51单片机为核心，分别与GPRS模块、人机交互接口和其他接口等相连。为了防止静电损坏SIM卡和SIM300模块，在SIM卡的引脚上加瞬变电压抑制二极管。4与单片机接口设计SIM300C的异步串行通信接口特点如下：当模块上电后，推荐等待3s5s的时间然后再发送AT指令，否则未定义的字符会返回。模块开启自动波特率侦测功能后，原来系统自动产生的字符如：“RDY”，“+CFUN:1”和“+CPIN:READY”不会出现。自动波特率侦测的要求串行口发送的数据为8位，无奇偶校
36、验，1位停止位。在本系统总选用的单片机是STC89C52，电源采用3.3V供电，STC89C52的I/O口可直接与SIM300C的串行通信接口相连。其中GPRS模块与单片机间是通过串行口进行通信的，除了串口发送（TXD）、串口接收（RXD）之外，微控制器与GPRS模块之间还有一些硬件握手信号，如DTR、CTS、DCD等。为了简化微控制器的控制，硬件设计时不使用全部的硬件握手信号。3.5 声光报警模块电路设计声光报警模块主要由LED灯和蜂鸣器组成。D1到D8为发光二极管，电阻均为1K，当图中 VCCLED供上电后，当P1口输出相应的电平时可改变D1D8LED亮灭。图中 R26是1K 的三极管基极
37、限流电阻，Q5 是一个NPN 型三极管，BUZZ是有源蜂鸣器。当单片机的P3.5口输出一个低电平的时候，三极管的发射极正偏，此时发射极的VCC就导通到三极管的集电极，从而驱动蜂鸣器发声。图 12 声光报警模块原理图第四章 系统软件设计4.1 系统软件实现流程图在所有硬件全部准备好之后就开始进行软件部分设计，如图11、图12所示的系统软件流程图。图 13 系统软件流程图开始延时，去抖动初始化串口初始化GSM模块初始化定时器及系统中断检测是否收到GSM发出的消息是否继续检测关闭GSM模块NNYY系统软件流程图设计思路是：启动系统之后，先延时1s消除上电抖动，然后初始化串口、GSM模块、定时器和系统
38、中断，之后就检测是否收到GSM命令，没有就一直检测，当检测到GSM命令就改变检测模式，无异常情况就恢复到原来检测模式。最后就检测是否继续检测，否的话就关闭GSM模块。一旦有中断产生，就相应进入开关中断、人体感应模块中断或定时器0中断。当进入开关中断时，就开或关GSM和人体感应模块，相应中断后返回；如果进入人体感应中断，就通过GSM模块报警，然后返回；要是进入的是定时器0中断，就控制检测时间间隔，然后返回。具体各模块相应的软件设计下文将会介绍。中断处理流程如图14所示。图 14 中断处理流程图4.2 GSM模块的软件设计和实现流程SIM300具有标准的AT指令接口，单片机使用AT指令与模块进行通
39、信，单片机通过串行口发送AT指令，SIM300接收到指令后，进行相应的操作，然后将操作结果通过串行口返回，模块接收到的数据和单片机要发送的数据等也是通过串行口来完成的。这样单片机的编程主要体现在使用串行口发送和接收数据上。GSM模块通信主要是通过AT指令来完成。AT指令集是从终端设备（Terminal Equipment，TE）或数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）向终端适配器（Terminal Adapter，TA）或数据电路终端设备（Data Circuit Terminal Equipment，DCE）发送的。通过TA、TE发送AT指令来控制移动台（Mo
40、bile Station，MS）的功能，与GSM网络业务进行交互。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制9。AT指令的特点如下：（1） 所有AT指令都以“AT”开始，以“回车”“换行”结束。（2） 命令及参数均为ASCII码。（3） 所有命令不区分大小写。（4） 模块应答格式为。在了解和熟悉GSM模块工作原来的基础上，编程实现模块在整个系统中所应完成的功能。首先初始化GSM模块，流程图如下。图 15 GSM初始化流程图所有AT指令可大概分为基本格式，带参数的格式和其他格式的指令。在介绍系统程序设计之前，我们先将主要的AT指令介绍如下：（1） ATE0：关模块回显
41、输入指令，返回OK表示设置成功。（2） AT+CMGF=1：设置消息内容为文本模式，返回OK表示设置成功。（3） AT+CNMI=2,1,0,0,0：设置接收格式，返回OK表示设置成功。（4） AT+CMGL=“ALL”：读取所有短信，通过这条指令可获取短信号。（5） AT+CMGD=（短信号）：删除某条短信，返回OK表示删除成功。（6） AT+CMGS=“手机号码”：发送短消息，等模块返回“”后，可写发送短信内容，用组合键“Ctrl+Z”（十六进制为1A）发送。（7） AT+CMGR=短信号：读取短信内容，该短信号为SIM卡中预读取短信的号码，短信号可从接收短信指令中获取，即“+CMTI：（
42、空格）“SIM”，（空格）短信号”指令中的“短信号”。从上述指令不难看到，其中第一条用于关闭系统的回显，是初始化的一部分；第二条到的七条（共六条）起到短信的设置、读写、发送等作用。图 16 GSM软件流程图GSM初始化后发送AT+CMGF=1收到OK？发送AT+CMGS=”手机号”收到？发送报警内容：dangerousNNYY在这里采用GSM模块发送英文短信进行报警，因为发送英文短信最为简单易懂。具体软件设计流程如图16所示。4.3 串口通信模块的软件设计和实现流程图 17 串口通信的软件流程图在研究串行通信软件时，涉及到PC机与PC机、PC与单片机、PC机与外部设备之间通过RS-232串口进
43、行异步通信技术的问题。在研究其异步串行通信软件的基础上，给出了再Windows环境下实现异步通信的方案、相应的软件程序10。该方案可通过串口数据采集和传输，主要应用于计算机接口通信，也可应用于工业控制的串口通信领域，实现实时数据采集与系统控制。大多数计算机包括两个基于RS-232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议，同时串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。在本设计中，由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。4.4 定时器和中断的软件设计和实现流
44、程CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；CPU暂时中断当前的工作。转去处理事件B（中断响应和中断服务）；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断。51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式，TDON用于控制其启动和中断申请。软件流程图如图18。图 18 定时器和中断的软件流程图第五章 系统测试5.1 人体感应模块单独测试将人体感应模块接上5V电源，然后输出口接上万用表及一个LED灯，没人时一直输出低电平，LED灯一直点亮；如果检测到人时，则有一个低高电平脉冲产
45、生，LED灯会随即熄灭。图 19 人体感应模块测试图5.2 GSM模块与PC机间的串口调试本设计采用串口调试助手与GSM模块通信，波特率设为9600，如图所示为调试过程。一, 先运行一个串口工具AT 指令格式: AT+回车图 20 串口测试GSM模块型号1，用最常用的串口调试助手V2.2软件；2，选好串口号波特率, 其它不动,如上图, COM3 ,9600；3，注意放卡上好天线, 上电开机后,等20S；4，在指令区输入ATI后再按ENTER 键后点“手动发送”；指令功能：显示产品的标志信息。5，在指令区输入AT+CPIN?后再按ENTER 键后点“手动发送”；指令功能：查询SIM 卡状态,主要是PIN 码。6，在指令区输入AT+CSQ后再按ENTER 键后点“手动发送”；指令功能：查询信号,如果没有信号, 要查看天线有没有连接上。7，在指令区输入AT+COPS?后再按ENTER 键后点“手动发送”；指令功能：查询SIM 卡移动提供商,只有连上
