基于射频卡的GSM远程监控报警系统的设计毕业论文.doc

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1、孝感学院新技术学院本科毕业论文(设计)题 目 基于射频卡的GSM远程监控报警系统的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校

2、要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日基于射频卡的GSM远程监控报警系统的设计摘要：本系统主要由STC89C53单片机，GSM模块TC35，超声波模块，红外发射接收模块，ID卡模块，NRF2401等模块组成，借助可靠成熟的GSM移动通信网络，以最快捷的短消息或电话方式，直接把家庭最新情况传送您的手机

4、屏幕上，也可以通过手机打电话，短信方式控制家庭中的电器设备。该系统中采用超声波传感器，烟雾传感器，震动传感器，红外检测传感器等一系列传感器由单片机检测，后进行数据编码打包，通过多个短程高速通讯模块NRF2401进行实时数据无线传输，继而组成一个现场传感器网络系统，再由GSM模块把打包数据远程发送出去，通过基站传送到手机上，从而对远距离现场情况实时监测。并配备继电器、可控硅、温度传感器、门磁开关、电磁阀、酒精传感器等达到设备自动控制、环境监测、自动灭火功能。关键词：GSM通讯；射频卡；NRF2401通信；智能监控；红外调制；A System with Alarm of GSM Remote Mo

5、nitoring Based On the Radio Frequency CardAbstract ：This system mainly consists of STC89C53 MCU, GSM module TC35, ultrasonic module, infrared emission receiver module, ID cards, NRF2401 and other modules, with reliable and mature GSM mobile communications network, it not only can directly send the l

6、atest situation to your mobile phone screen in the way of the most efficient short messages or phone, but also can control the home electrical equipment by automatically dialing with mobile phone or text messaging .The system mainly uses ultrasonic sensors, smoke sensors, vibration sensors, infrared

7、 detection sensors, it is an on-site network of anti-theft system, that is consisted of multiple short-range and high-speed communication module called NRF2401,which transmit real-time data, and then monitor the real on-site situation of long distance in the passage of reporting the scene by the GSM

8、 module . Moreover ,it can put the function of automation ,environmental monitoring and automatic fire-extinguishing into effect ,which is equipped with relays, SCR, temperature sensor, Magnetic switch, solenoid valve and alcohol sensors.Keywords：GSM communication; RF cards; NRF2401 communication; i

9、ntelligent monitoring and control; infrared modulation;目 录1引言12总体设计方案与系统论证22.1总体设计方案比较22.2器件芯片选型33系统功能和原理33.1主要功能和特性介绍43.2系统结构框图44系统的硬件设计44.1 LCD12864液晶显示电路44.2 液晶并行基本操作时序64.3 GSM的原理电路64.3.1 GSM的工作原理介绍64.3.2 GSM的电源处理芯片LM2941S电路设计74.3.3 GSM AT指令操作步骤84.3.4 GSM与单片机的接口电路84.4红外防盗报警电路114.4.1 红外一体化接受头工作电路1

10、14.4.2 PPM调制原理124.5ID卡读写模块工作原理144.6温度采集电路设计144.6.1温度工作原理介绍144.6.2 DS18B20的时序操作步骤154.7门磁烟雾防盗电路设计154.7.1门磁开关原理介绍164.7.2烟雾传感器检测电路164.8超声波测距防盗电路184.9电磁阀的灭火工作原理195无线模块数据传输电路设计205.1 NRF2401模块特性介绍205.2 NRF2401的工作电路215.3 NRF2401工作模式及ShockBurtTM方式工作流程216系统软件设计236.1 主程序软件设计236.2 GSM的通讯部分236.3 ID卡读写数据软件部分246.4

11、 温度采集软件部分256.5 超声波测距软件设计266.6 NRF2401的软件部分27参考文献29附 录30谢 辞451 引言随着电子技术的发展，防盗报警系统已从原来的简单化、局部化逐步向智能化、集成化发展。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、宽带网等。但是，利用固定电话拨号实现的报警器易遭受破坏并存在处于通话状态时可能无法报警的隐患。而宽带网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。本设计是一种借助可靠、成熟的GSM移动网络，以最直观的英文短消息和电话方式来实现远程报警和监控的智能化系统，对现场环境的进行安全监控。它采用超声波，红外收发，烟雾传感器，震动传感器对现场进行检测

12、，并配备电磁阀、可控硅实现防火、灭火的作用。带有GSM网络功能的安防系统，用户无论身在何处，都可以通过短信设防、撤防或查询安防情况，使用户远程无忧。2 总体设计方案与系统论证2.1 总体设计方案比较方案一：由单片机控制电话机的自动拨号，当系统检测到报警信息，就自动拨号给主人，进行远程报警。图1 电话机拨号图该方案采用电话机作远程防盗报警，比较单一，只能进行自动拨号方式，电话线易遭受破坏并存在处于通话状态时可能无法报警的隐患。不能对现场环境进行检测，同时防盗覆盖范围小。方案二：由单片机对GSM模块进行读写操作，实时读取手机接收回来的信号，然后通过2.4GHZ无线模块NRF2401接收周围多个NR

13、F2401发送的的现场信息，由单片机写入GSM模块，发送到主人手机，达到现场实时监测目的，同时主人手机可以发送特定的短信给GSM模块，对现场的设备进行控制，达到远程控制目的。图2 GSM模块远程控制图该方案采用多个价格低廉的STC89C53控制NRF2401把现场的信息进行数据无线传输到主模块的NRF2401,主单片机把信息传到GSM模块，再通过基站传送到主人手机。GSM可以通过短信和电话方式即时汇报情况，达到实时性的目的。而且多个短程无线模块可以形成网络，增大了防盗范围，达到覆盖面积广特点。2.2 器件芯片选型l GSM模块采用Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。l 短程无线

14、模块采用Nordic 公司的 NRF2401A 芯片开发而成的高速发射接收模块，该模块发送数据速度快，数据量大，效率高等特点很适合本系统的设计要求。l 单片机采用STC公司的超低价，低功耗型号STC89C53工业级单片机。l ID卡采用BSC-01 A型读写模块。l 烟雾传感器采用MQ-2型号多种气体可测的烟雾传感器。l 红外接收传感器采用一体化接收头SC0038B,该传感器受可见光的影响小，接收距离远，比较适合红外防盗的设计。3 系统功能和原理3.1 主要功能和特性介绍 能够检测现场环境的烟雾浓度（气体包括液化气、丙烷、丁烷、甲烷、氢气、酒精等），当浓度达到设定的值，便作出报警。 能够检测现

15、场门窗是否有震动、开启情况。 通过对射式红外发射接收模块可以侦测现场是否有人经过。 通过超声波传感器可以主动精确探测是否有人靠近所设的禁区范围。 无线模块NRF2401可以把以上情况通过数据的形式传送给主模块的单片机。 GSM模块能够把现场的所有信息通过短信的形式传给用户。 用户可以通过电话短信的形式对现场设备进行控制。3.2 系统结构框图图3 系统结构框图图4 系统结构框图4 系统的硬件设计4.1 LCD12864液晶显示电路该液晶使用ST7920控制器，5V电压驱动，带背光，内置8192个16X16点阵、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。与外部CPU接

16、口采用并行或串行两种控制方式。图5 液晶外观图表1 LCD12864引脚功能说明引脚号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC空脚17/RETH/L复

17、位 低电平有效18NC空脚19LED_A（LED+5V）背光源正极20LED_K（LED-OV）背光源负极逻辑工作电压(VDD)：4.55.5V电源地(GND)：0V工作温度(Ta)：-10 60(常温) / -2070（宽温）4.2 液晶并行基本操作时序读状态 输入：RS=L,R/W=H,E=H 输出：D0D7=状态字。读数据 输入：RS=H,R/W=H,E=H 输出：无。写指令 输入：RS=L,R/W=L,D0D7=指令码，E=高脉冲 输出：D0D7=数据。写数据 输入：RS=H,R/W=L,D0D7=数据，E=高脉冲 输出：无。原则上每次对控制器进行读/写操作之前，都必须进行读/写检测，

18、确保STA7为零。实际编程序中，由于单片机的操作速度低于液晶控制的反应速度，因此可不必进行读写检测，只需进行短暂延时即可。模块有并行和串行两种连接方法,液晶控制引脚PSB=H时为并行方式，PSB=L时为串行方式。本系统采用的是并行的连接方法。（时序如下）：8位并行连接时序图：MPU写资料到模块，如图所示。图6 并行写时序图MPU从模块读出资料，如图所示：图7 并行读时序图4.3 GSM的原理电路4.3.1 GSM的工作原理介绍TC35是Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音

19、传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块的工作电压为3.35.5V,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。TC35模

20、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。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。4.3.2 GSM的电源处理芯片LM2941S电路设计GSM模块要求在发送数据时确保电源BAT端能够供应4.2V的电压,大于1A的电流。本设计中采用电源芯片LM2941S,该芯片它是开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片，上图中最左边的第一脚是电压调整端，提供1.28V的基准电压，可以通过外围两个电阻的分压比能灵活

21、改变输出电压，第二脚是控制端，高电平时关闭电源模块，低电平时模块正常工作，第三脚是地，第四脚是电源输入端，第五脚是电压输出端。图8 LM2941S外观图LM2941S外围电路如下：图9 LM2941S外围电路VOUT=参考电压 x （1）VREF=1.275(典型值) （2） （3）如上图所示，R6取3K,VREF=1.275，V0=4.2V,由（3）式可得R5=6.8V 4.3.3 GSM AT指令操作步骤1)发送英文短信AT+CMGF=1 设置为Text模式AT+CSMP=17,167,0,0 设置Text模式参数。最后一个参数是数据编码类型（DCSData Coding Scheme）,

22、0 表示默认字符集（GSM）.AT+CSCS=GSM 设置为GSM 字符集AT+CMGS 输入对方电话号码为TC35 提示，”TEST LINE!”短信息内容，表示结束.数据实录：ATOKAT+CMGF=1OKAT+CSMP=17,167,0,0OKAT+CSCS=GSMOKAT+CMGS=13699809470TEST LINE!+CMGS: 86OK2)发送8Bit 数据AT+CMGF=1 设置为Text 模式AT+CSCS=GSM 设置为GSM 字符集AT+CSMP=17,167,0,4 设置Text 模式参数。最后一个参数是数据编码类型（DCSData Coding Scheme）,

23、4 表示8Bit 数据.AT+CMGS 输入对方电话号码为TC35 提示，”3534454345STD6456576”短信息内容，表示结束。数据实录：ATOKAT+CMGF=1OKAT+CSCS=GSMOKAT+CSMP=17,167,0,4OKAT+CMGS=136998094703534454345STD6456576.+CMGS: 88OK3)接收英文短信AT+CMGF=1 设置为Text 模式4)AT+CSCS=GSM 设置为GSM 字符集. .AT+CMGL=ALL 列出所有短信息请注意其中第一条及第三条为中文短信，它们在Text 模式下无法显示出正确的内容，只能列出其中的英文字符；

24、 +CMGL 后的数字（如1）表示记录号，RECREAD表示已读，（未读为REC UNREAD），+8613699809470表示发方号码,02/05/19,22:17:31+00表示时间邮截。AT+CMGL=UNREAD 可以列出所有未读短信息，注意：未读短信一旦列出一次即变为已读短信数据实录：ATOKAT+CMGF=1OKAT+CSCS=GSMOKAT+CMGL=ALL+CMGL: 1,REC READ,+8613699809470,02/05/19,22:17:31+00+CMGL: 7,REC READ,+8613902909595,02/05/17,16:23:31+00123456

25、7890ABC+CMGL: 10,REC READ,+8613902909595,02/05/17,16:41:19+001234567890ABCOK5)删除短信实例接收的SMS 存储在SIM 卡中，如不及时删除则在SIM 卡存储满后无法接收新的短信，建议用户将短信列出/读回并转存储在上位机（MC2002 或PC）后，及时将TC35 中内容删除。删除的命令为：AT+CMGD= .其中，index 为记录号.要说明的是即使在index处无记录，此命令也会返回OK.数据实录：ATOKAT+CMGD=14.3.4 OKGSM与单片机的接口电路图10 GSM与单片机的接口电路当LED为600 ms亮

26、/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75 ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。4.4 红外防盗报警电路4.4.1 红外一体化接受头工作电路SC00038 内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发

27、射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。图11 红外一体化接受头工作电路4.4.2 PPM调制原理本设计中红外调制部分采用PPM调制，无线红外PPM（脉冲位置调制）通信技术是一种新兴的通信技术。它是采用PPM调制技术，以红外线作为通信载体，可用于室内外以实现点对点及无线红外局域网通信的技术。与其他无线通信方式相比，采用红外线作为通信载体具有宽带、高速、安全性高等优点。PPM采用断续的周期性光脉冲作为载波，调制信号受到信源二进制符号地控制，脉冲的时间位置随之发生变化而传递信息，在数字PPM通信中，同步是至关重要的。为了实现帧同步，应在传送信息帧之前发送一次帧同步头，为接收端提供同步信息，

28、同时在信息帧的前面和后面分别安排2个标志帧以表示信息的开始和结束，这样接收机捕获到同步信号和起始标志符后，开始解调随后的脉冲信号，直到接收到结束标志，表明数据接收完毕。4.4.3 红外发射电路分析12345678555555GND0.01uFC232KR112KR12R13VCC4K7R14942C24GND300R15D3LED3GND12374LS0074LS00Q28050200R16200R17GNDVCCD4hongwai图12 红外发射电路图该电路采用PPM红外调制技术，通过555定时器产生38KHZ载波，由与非门输入高低电平来关断载波信号。当输入100101时，与非门输出的信号如

29、下：图13 与非门输出的信号图38KHZ方波信号计算公式如下：T10.7R11C (1)T20.7R12C (2) (3)当取R11=R12=2K时,F0=38KHZ,由公式(3)可得：C=0.00942uf=942pf4.5 ID卡读写模块工作原理射频读写模块是采用最新125KHZ的微型嵌入式非接触式ID卡只读模块。内嵌单片机实现曼切斯特解码，可以实现对125K等ID卡片读操作，读写距离最大可达100mm。该模块提供标准异步串行通讯接口，输出TTL电平。用户只需通过串行通讯接受相关指令，即可实现对卡片的所有操作。该模块适用于标准读卡器，手持机，收费机，门禁器，考勤机及其它各种收费系统及一卡通

30、应用系统。图14 ID卡读写模块图该模块采用串口通信，当ID卡靠近线圈2CM以内，模块通过高频感应读出和写入64位数据到ID卡内存储器。本设计通过单片机读出ID卡的8个字节卡号，然后与已设的卡号进行对比判断，来确认ID卡的正确与否。4.6 温度采集电路设计4.6.1 温度工作原理介绍DS18B20的测温是由低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数

31、振荡器来决定，每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。接口电路如下：图

32、15 接口电路图4.6.2 DS18B20的时序操作步骤（1） 初始化时序 先将数据线置高电平1，延时（要求尽可能的短点时间） 数据线拉到低电平0，延时480960us.数据线拉到高电平。 延时等待。如果初始化成功则在1560ms内产生一个由DS18B20返回的低电平，据该状态可以确定它的存在。 若CPU读到数据线上的低电平后，还要继续进行延时，其延时的时间从发出高电平算起至少2）最少要480uf。 将数据线再次拉到高电平后结束。（2） DS18B20写数据时序 数据线先置低电平，延时15us，按低位到高位的顺序发送数据 延时45us,将数据线拉到高电平（重复直到8位数据写完） 最后将数据线拉

33、高位（3） DS18B20读数据时序 将数据线拉高位，延时2us 将数据线拉低位，延时6us 将数据线拉高位，延时4us 读出数据线的状态得到一个状态位，并进行数据处理，延时30us，（重复直到8位数据读完）4.7 门磁烟雾防盗电路设计4.7.1 门磁开关原理介绍门磁开关实际上是一干簧管，干簧管由两个靠的很近的金属弹簧片构成，分为A,B两个金属片(软磁性材料)，当干簧管靠近磁场时，金属片被磁化，相互吸引而接触，当干簧管远离磁场时弹簧片失去磁性，由于弹力的作用两金属片分开。把门磁开关传感器A一端A1接低电平/高电平，另一端A2接单片机，当A和B靠的很近的时，由于金属片被磁化，引起A的两端接通,单

34、片机便可检测到低电平/高电平。门磁传感器如图所示：图16 门磁传感器图4.7.2 烟雾传感器检测电路MQ-2型气敏元件 MQ2A型半导体气敏元件是锡类半导体元件。烟雾传感器如下图18所示。其是采用对可然气体有感度的SnO2材料制成的，使用于丁烷、酒精、烟雾、液化石油气等易燃易爆的检测。是制作脱排油烟机、换气扇、空气净化器、气体报警器、防灾、防爆、防止环境污染的理想气体传感元件。MQ2A型元件具有灵敏度高、稳定性好、响应恢复特性好、重复性良好、适用范围广等优点。烟雾传感器的工作条件和环境条件分别如表2、表3和表4所示：图18 烟雾传感器表2 烟雾传感器标准工作条件符号参数名称技术条件备注Vc回路

35、电压15VAC or DCVH加热电压5.0V0.2 VAC or DCRL负载电阻可调RH加热电阻313室温PH加热功耗900mW表3 烟雾传感器的环境条件符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10-50Tas储存温度-20-70RH相对湿度小于95%RHO2氧气浓度21%(标准条件)氧气浓度会影响灵敏度特性最小值大于表4 烟雾传感器的灵敏度特性符号参数名称技术参数备注Rs敏感体表面电阻3K-30K探测浓度范围100ppm-10000ppm液化气和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氢气100ppm-2000ppm 酒精

36、(3000/1000) 异丁烷温度： 202Vc:5.0V0.1V(1000ppm 异丁烷 )标准工作条件相对湿度： 65%5%Vh5.0V0.1V预热时间不超过1小时烟雾传感器工作电路如下：图19 烟雾传感器工作电路图该烟雾传感器接触到烟雾、酒精、液化气等，会引起内部电阻的变化，即输出为电阻型，输出电阻的变化通过另一个电阻分压可以转化为电压的变化。输出电压与设好的参考电压由比较器LM399比较输出高低电平，单片机检测做出相应的判断。4.8 超声波测距防盗电路超声波测距防盗是一种利用超声波传感器发射和接收接收超声波来准确判断是否有可疑人靠近现场。首先由发送模块连续发射4个周期的38KhZ的方波

37、通过一系列的非门（驱动作用）再经过上拉电阻，使超声波传感器发射4个周期的声波，同时定时器计时。当遇到障碍物时，声波被反射回来由超声波接受传感器转化成4个周期的方波电信号，再通过CX20106的选频输出低电平，引发单片机外部中断，关闭定时器。单片机通过运算得出感应距离D=340*T/2。超声波测距防盗电路如图20所示：图20 超声波测距防盗电路4.9 电磁阀的灭火工作原理电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。电磁阀的工作原理:电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同

38、的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。本设计中主要是通过强电来控制电磁阀的开启，来进行灭火处理。当单片机检测到温度的骤然变化和烟雾时，单片机自动控制继电器/可控硅，打开电磁阀，由于水的压力水龙头便可喷洒出水，对可燃物体进行灭火。5 无线模块数据传输电路设计5.1 NRF2401模块特性介绍 2.4Ghz 全球开放 ISM 频段免许可证使用 最高工作速

39、率 1Mbps，高效 GFSK 调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合 125 频道，满足多点通信和跳频通信需要 内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制 低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态仅为1uA 内置2.4Ghz天线，体积小巧 34mmX17mm 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便内置专门稳压电路，使用各种电源包括 DC/DC 开关电源均有很好的通信效果NRF2401a模块外观图如下：图21 NRF2401a模块外观图nRF2401是一个单片集成接收、发射器的芯片,工作频率范围为全球开放的2.4GHz频段,

40、125个频道。采用GFSK调制时的数据速率为高速率1Mbps,高于蓝牙,具有高数据吞吐量。nRF2401内置了CRC纠检错硬件电路和协议。发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成。1.9V 3.6V低电压,满足低功耗设计需要。每个芯片可以通过软件设置最多40位地址,只有收到本机地址时才会输出数据(提供一个中断指示)NRF2401系列模块应用领域：车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线门禁控制系统、小区短距离传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线数字

41、音频、数字图像传输等。5.2 NRF2401的工作电路图22 NRF2401芯片外围电路图图23 NRF2401电源电路图5.3 NRF2401工作模式及ShockBurtTM方式工作流程NRF2401有四种工作模式：收发模式，配置模式，空闲模式，关机模式。收发模式有两种：ShockBurtTM收发模式和直接模式。本系统设计采用ShockBurtTM收发模式，因为该模式相对而言，速度快，节能，数据在空中停留短，抗干扰性高，且自动处理字和校检码CRC。1) 发射模式A. 当控制器有数据发送时，把CE置高，芯片工作。把要发送的地址和数据按时序送入芯片。B. 把CE置底，激发芯片ShockBurtT

42、M模式发射。C. 给射频前端供电，射频数据打包加字头和CRC校检码。高速发射数据包。2) 接受模式A. 配置本机模式和要接受的收据包大小，把CE置高进入接受状态，200us芯片进入监视状态，等待数据包的到来。B. 当接收到正确的数据，自动把校检位和字头移去，芯片通过DR1置高，引发外部中断。通知控制器接受到数据。C. 控制器接受数据的后，CE置底，等待下一个数据包。3) 配置模式配置部分可分以下四个部分：数据宽度：声明射频数据包中数据占用的位数。这使得RF2401A能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码；地址宽度配置：声明射频数据包中地址占用的位数。这使得 RF2401 A能够区分地址和数据

43、；地址配置：接收数据的地址，有通道1的地址和通道 2 的地址；CRC校检配置：使RF2401A能够生成CRC校验码和解码。当使用NewMsg_RF2401片内的CRC技术时，要确保在配置字中CRC校验被使能，并且发送和接收使用相同的协议。6 系统软件设计6.1 主程序软件设计主模块的流程图如下，主模块主要是把NRF2401接收到的信号，进行数据处理（数据分离），从中分离出温度数据，烟雾报警信号，震动震动信号，红外报警信号，ID卡信号等。根据不同的信息指令执行相应的操作。图24 主模块的流程图6.2 GSM的通讯部分GSM通讯是远程传输的核心，所有的现场信号都需要通过GSM打包发送到，客户的手机

44、上。图25 GSM通讯图6.3 ID卡读写数据软件部分正确的读出ID卡信息和正确的进行卡号认证是布防和撤防的保证。ID卡是通过串口进行读写数据，程序设计中尤其注意串口的相关寄存器的设置。图26 ID卡读写数据软件6.4 温度采集软件部分温度是现场环境检测的一部分，通过温度的无线传输，可以侦测到现场周围的气温。温度变化程度与烟雾浓度一起能够反应现场发生火灾可能性的大小。而温度传感器涉及到大量的时序编程，详细的了解温度传感器的寄存器和编程步骤很有必要。图27 温度采集软件6.5 超声波测距软件设计超声波传感器通过发射接收超声波来定位非法入侵的距离做出相应的报警。要想准确的算出入侵者距离，单片机的时序编程要求尤为的严格。其中涉及到单片的外部中断，定时器中断。图28 超声波测距流程图6.6 NRF2401的软件部分NRF2401在短程的数据传输中起到了重大作用（环境检测、防盗报警信号等）。NRF2401的发射功率，发射速度，接收数据宽度、地址宽度，模式调节都需要单片机通过模拟SPI和NRF2401通信。图29 NRF2401通信软件