gsm家庭智能防盗系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

gsm家庭智能防盗系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

2．总体方案设计 现行家用报警器的功能虽然己经比较齐全，但是并不完善。 一个明显的不足之处是：因为它们是通过电话线实现向外界报警功能，所以当电话线被恶意剪断时则失去向外界报警的功能。 因此，本文将提出一种整体设计方案，以求解决原有家用报警 器的不足，完善其功能，提高其可靠性。 根据产品功能要求和产品的性价比，决定采用单片机技术与移动通信技术进行总体方案设计。 报警器的功能要求 根据用户提出的实际要求，本文所研制的报警器的功能要求如下： (1)可实现非法侵入、火灾紧急情况的报警。 (2)可通过 GSM（ Global System for Mobile Communications）全球移动通信系统模块与电话网络联接，报警时能迅速拨打发送短信。 (3)发送短信内容为中文，显示报警时间。 (4)可预先存储 1 组号码，且掉电不丢失。 (5)待机状 态液晶屏显示万年历，时间日期可调。 总体设计方案 对于单片机系统来说，要想其能够可靠的工作，具有良好的性能，硬件设计是最为关键的地方之一。 硬件就好比系统的骨架，只有硬件具有了高可靠性，才能支撑起软件良好实现系统所要达到的功能。 正是由于硬件系统的这种特殊地位，所以在硬件的设计过程中必须有一个可靠的设计原则。 可靠性高 高可靠性是系统应用的前提，是防盗报警产品的生命线。 在系统设计的每一个环节，都应该将高可靠性作为首要的设计准则，系统一旦失去了可靠性也就失去了产 品的生命力。 因此，针对系统在具体使用过程中可能存在的情况根据理论原理对系统的设计方案深刻论证严格把关。 性价比高 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 7 温度模块红外信号采集模块LCD 显示模块GSM 通讯模块时钟模块单片机控制模块本家用防盗器具有体积小、速度快、功耗低等特点，并且集成了丰富的硬件资源，具有很高性价比。 在设计硬件时，做到简化设计，减少元器件的使用数量，提高复用度。 功能完备，操作简便，高度人性化 强大、完备的功能将受到更多用户的欢迎，显著增加产品在市场上的竞争力。 在设计家用无线防盗报警器的硬件、软件系统时，针对很多同类产品的不足，相应地增加了家用无线防盗报警器的功能。 实现功能完备的同时，系统的操作使 用上，尽量做到简单、方便，高度的人性化。 比如说设防时只需要拨动一个按键就可以；系统状态全面直观，一目了然。 功能可扩展 一个有广泛使用性和强大市场生存力的系统必须在系统设计时考虑以后系统的可扩展性。 能够实现不用改变或者改变很少即可用于其它的场合，或者根据要求能够增加系统的处理能力，使系统具有良好的可升级能力。 只有具备可扩展性，产品才能够在市场上长时间的存在下去，否则会很快的被市场所淘汰。 因为这样的产品属于阶段性产品，只能满足社会某个特定时期的要求。 本系统的设计充分考虑到了以后的系统升级需要。 模块 化设计 根据本系统是用于防盗报警的这一特殊应用目的，系统尽量使用模块化设计，实现模块化积木式组合与拆分的功能，便于升级换代，减少二次投资，可以满足报警场合对功能和价格的选择。 根据系统功能的要求和系统构成的需要来设计报警器，其总体设计方案如图 21 所示。 采用单片机作为控制中心，配有移动通信模块、温度采集电路、红外采集电路、声光报警电路、时钟模块电路、显示电路。 图 21 报警器总体设计方案框图 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 8 红外微波探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如大厅 ，卧室等，报警主机放在家里比较隐蔽的区域，当系统设定为布防状态时，一旦有人入侵，报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后，蜂鸣器发出声响报警、驱赶侵入者，同时发送短信提醒主人；当温度达到设定的火警级别时，延时 5s 报警主机再次确认，温度仍然超限红灯亮，发送火灾短信，三灯同时亮，蜂鸣器响，直到温度降到警戒值。 用户端自动报警器的面板上的三个 LED 灯用来指示系统的工作状态，红色警灯指示系统处于报警状态、黄色灯指示系统处于布放状态、绿色灯来指示布放待机状态、 三灯都亮指示系统处于温度报警状态、红灯绿灯亮指示系统检测到温度高于警戒值。 相关知识介绍－数字移动通信系统 移动通信模块采用的是基于 GSM 数字移动通信系统的通信模块。 通信就是信息交流。 随着社会的发展，人们对通信的要求越来越高，希望无论何时何地都能及时可靠地实现与任何人之间的通信。 因此，传统的固定通信手段已不能满足人们的需要，移动通信就是在这种要求下发展起来的。 移动通信就是指通信的双方，至少有一方是在移动中进行的通信。 例如固定点与移动体 (车辆、船舶、飞机 )之间、移动体之间、活动的人与人之间以及人与移 动体之间的通信都属于移动通信的范畴。 要使通信的一方或双方在移动中实现通信，就必须采用无线方式。 当前所使用的无线频段主要为 VHF 频段的 150MHz 和 UHP 频段的 450MHz， 800MHz， 900MHz。 最近已经出现使用 频段的 GSM 数字蜂窝移动电话系统。 GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来，并在蜂窝系统的基础上发展而成。 GSM 系统是 1982 年欧洲电信主管部门会议为开发第二代数字蜂窝移动系统而成立的机构，后来，欧洲的专家们将 GSM 有关的技术职能交给了欧洲 电信标准协会。 同时，为维护 GSM 网络运营者、设备制造商和用户的共同利益，各国的运营者和制造商共同发起并成立了 GSM MOU(Memorandum of Understanding，谅解备忘录 )组织。 MOU 组织 1991 年在欧洲开通了第一个系统，同时为该系统设计和注册了市场商标，将 GSM 更名为“全球移动通信系统”。 从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。 同年，移动特别小组还制定了 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为 DCSI800系统。 该系统与 GSM900 具有同样的基本功能特性，它只占 GSM 协议的很小 一部分，仅河南理工大学毕业设计（论文）说明书 9 将 GSM900 和 DCSI800 之间的差别加以描述，二者绝大部分是通用的，均可通称为 GSM系统。 1992 年，大多数欧洲 GSM 运营者开始商用业务。 到 1994 年 5 月已有 50 个 GSM 网在世界上运营， 10 月总客户数已超过 400 万，国际漫游客户每月呼叫次数超过 500 万，客户平均增长超过 50%。 1993 年，欧洲第一个 DCSI800 系统投入运营。 到 1994 年已有 6 个运营者采用了该系统。 GSM 系统技术规范中只对功能和接口制定了详细规范，而未对硬件做出规定。 这样做的目的是尽可能减少对设计者的限制，并使各运营者有可能购 买不同厂家的设备。 1991 年中国在嘉兴市建立和开通了我国第一个 GSM 引示系统，并于 1993 年 9月正式开放业务。 目前，我国 GSM 用户数量已超过 7 亿，成为世界上 GSM 手机量最多的国家。 GSM 系统的主要技术有以下 6 个特点： (1)由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡等技术，使系统的频谱效率高。 (2)具有灵活和方便的组网结构，频率重复利用率高，容量加大。 (3)除开放话音业务外，还可开放承载业务、补充业务和与综合业务数字网（ Integrated Services Digital Network, ISDN）相关的业务。 (4)提供开放性接口，可与各种公用通信网互连互通，任何厂家提供的 GSM 系统都能互连。 (5)通过鉴权、加密和临时识别码 (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI），可以达到安全的目的。 (6)在 SIM（ Subscriber Identity Module,客户识别模块）卡基础上实现自动漫游功能，全部 GSM 移动用户都进入 GSM 系统而与国别无关。 单片机开发工具 单片机的软件开发工具 本报警器的主机采用 AT89C52RC 单片机来实现。 采用高级语言工具 C51 来进行软件设计。 美国 Archimedes 公司和 Franklin Software 公司在 20世纪 90年代初专门为基于 51 系列单片机开发了高级语言工具 C51。 利用该工具编写的代码简单高效、结构清晰，尤其是后来不同类型的微处理器及其更新产品的开发工具基本上都支持 C 语言，因此用 C 语言编写的程序容易移植和维护。 现在 C51 主要有两个版本：一个是 Archimedes 公司的 C51 ，另一个是 Franklin Software 公司的 C51。 两个版本都支持 ANSI(American National 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 10 Standards Institute，美国国家标准学会 )标准，同时为满足 MCS51 单片机的特殊需要又扩展了一些关键字，如 bit， code， data， idata， sfr， reentrant 等。 但是对于单片机 89C51 的应用，只有 Franklin Software C51 编译器提供 C 语言编程的方法。 该编译器对局部变量及传递参数使用 RAM（ Random Access Memory，随机存储器）覆盖技术，使其内部 RAM的利用效率提高，因此 C51 完全可以和汇编语言相比拟。 同时， 该编译器还可以产生 Intel格式的目标文件。 FranklinC51 有以下 5 个特点： (1) 存储模式上 FranklinC51 支持 SMALL， COMPACT， LARGE 模式。 当缺省存储类型时，存储模式将自动决定变量的默认存储类型，不能位于 RAM 中的参数、传递变量和无明确存储类型说明的局部过程变量也将保存在默认的 RAM 区域。 (2) 存储类型 FranklinC51 支持 89C51 微处理器及结构，可完全访问硬件系统的所有部分，每个变量可准确地赋予不同的存储类型，如表 21 所示。 表 21 C51 存储类型与 89C51 存储空间的对应关系 存储类型 对应存储空间 data 直接寻址片内数据存储区，访问速度快（ 128 字节） pdata 分页寻址片外数据区（ 256 字节） MOVX@R0 访问 xdata 片外数据存储区（ 64k） MOVX@DPTR 访问 code 代码存储区 （ 64k） MOVC@DPTR 访问 (3) 数据类型。 FranklinC51 支持的数据类型为 bit， signed char， unsigned char， signed int， unsigned int， long， unsigned long， float 指针等。 变量可以组合为结构和联合，也可定义为多维数组，同时还可以通过指针访问变量。 另外， FranklinC51 还有两个特殊的数据类型 sbit 和 sfr，用来简化对 89C51 微处理器的特殊功能寄存器 (SFR)的访问，如表 22 所示。 表 22 C51 的特殊数据类型 数据类型 长度 范围 sbit 1 位 1 or 0 sfr 1 字节 0~255 sfr16 2 字节 0~65535 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 11 (4)指针。 FranklinC51 支持一般三字节指针和基于存储器的指针，其中基于存储器的指针由 C 源代码中存储类型决定并在编译时确定，用这种指针可以高效访问对象并且只需一至二字节。 例如，用于访问内部 RAM 或外部 PRAM 的字节指针和用于访问外部 RAM 或ROM 的二字节指针 (指针之间可以相互转换 )，从而实现对存储器的高效访问如表 23 所示。 表 23 C51 的指针类型 指针说明 长度 指向 float*p3 3 字节 所有 89C51 存储空间“ float” chardata*dp 1 字节 “ data”存储区中的“ char” longpdata*pp 1 字节 “ pdata”存储区中的“ long” charxdata*xp 2 字节 “ xdata”存储区中的“ char” (5)中断和重入。 FranklinC51 支持对中断的所有。