基于單片機的gsm熱釋電紅外多功能報警器(含煙霧、火宅報警)畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 4 圖 21 STC89C52 引腳圖 GSM 模塊 GSM 模塊作為用戶手機和控制器之間數據交換的橋梁，在本系統中起著至關重要的作用，本系統使用 SIM900A GSM 模塊。蜂窩通信引擎 SIM900A 是Siemens 推出的一種無線通信模塊，并且已經有國內的無線電設備入網證 [3]。SIM900A 的的設計 比較人性化，芯片總體是比較小巧的、消耗的功率也只有 左右。是一款便攜的無線通信模塊，可以廣泛的在遙感監測，遠程通信等設備中使用。在綜合對比功能、價格等因素后選擇使用此款 GSM 模塊。具體樣式如圖 22 所示。 圖 22 GSM 模 塊樣式 以 SIM900A 作為主芯片的 GSM 模塊主要有以下參數： 1. 通信接口：支持 AT 指令控制、支持 RTS/CTS 硬件流控控制、支持從1200bps~115200bps 范圍的通信波特率調節、 RS232 串口和 LVTTL 串口。 2. 工作頻段： EGSM900Mhz/DCS1800Mhz 自動搜索 2 個頻段。 3. 發射功率： EGSM900Mhz時 2W， DCS1800Mhz 時 1W。 4. 工作溫度： 40176。 C~+85176。 C。 5. 短信（ SMS）：支持 MT/MO/CB/TEXT 和 PDU 模式的短信，短信儲存在 SIM卡里。 6. 電源供電： DC524V，本系統適配器為 12V， 1A 為 GSM 模塊單獨供電。 5 AT 指令： 系統主要用到的 AT 指令有以下幾種，見表 21： 表 21 系統用到的 AT 指令 TA 指令 操作 TA 指令 操作 AT +IPR=4800 修改 GSM 波特率為4800 AT +CSMP=17,167,2,25 設置文本模式參數 AT 握手指令 AT +CSCS=UCS2 設置為 UCS2 編碼字符集 ATD10086； 撥打 10086 AT +CMGS XXX 發送中英文短信到XXX AT +CMGF=1 設置為文本模式 短消 息工作模式： 發送短消息 GSM 模塊常用到的模式有 Text 和 PDU。 Text 模式實現起來很簡單，但是只能作為簡單的英文短信發送模式，是不能收發中文短信的；然而PDU 模式下不僅能發送英文短信，更重要的是能支持中文短信的發送。本設計系統中使用 PDU 模式中的 UCS2 編碼用于發送 Unicode 字符。通過 文本與Unicode 字符相互轉換的軟件（見圖 23），我們可以很輕松地得到文本的相關Unicode 碼，并寫入到單片機的指令代碼中。 圖 23 unicode 轉換軟件 GSM 模塊與單片機通信方式： 首先將模塊的 地線與單片機的地線相連接，接著將單片機的 RXD（串行口輸入端）和 TXD（串行口輸出端）分別與 GSM 模塊上的 TXD（串行口輸出端）和 RXD（串行口輸入端）連接起來。硬件對接好后，為了使之能夠實現通信，需要軟件設置好單片機和 GSM 模塊的波特率，本系統均設置為 4800bps 的波特率，然后用單片機的串口通信接口輸出 AT 指令碼，對模塊進行相應的參數修改 6 和操作。 傳感器 為了檢測到不同類型的物理量，需要選擇不同類型的傳感器。我們可以從各種各樣的傳感器中得到所需的開關量，當系統檢測到這種開關信息的時候，就可以做出相應的 決策。 熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器不僅能鑒別出運動的生物與其它非生物，還能在不用直接接觸人體的情況下檢測出由人體向外輻射出來的紅外線，并能將這種人體紅外轉變為高低電平信號。傳感器上的一塊光學濾光片是為了使模塊對某一波長范圍的紅外輻射具有較高的敏感度。它除了能允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將陽光和燈光等這樣的無檢測價值的紅外輻射隔離掉。熱釋電紅外結構圖如圖24 所示。 圖 24 熱釋電紅外結構圖和電路圖 MQ2 煙霧可燃氣傳感器 MQ2 氣體傳感器所使用的是一種叫二氧化錫的氣敏材料， 該材料在清潔空氣中電導率是比較低的。傳感器的電導率會隨著空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。傳感器可檢測多種可燃性氣體和部分煙霧顆粒， MQ2 傳感器對我們生活中常見的液化石油氣、天然氣和氫氣的檢測比較精準，是一款適合多種場合應用的低成本傳感器。 火焰傳感器 火焰傳感器一般是由光敏二極管和轉換電路組成的一種對火焰的紅外線或紫外線探測比較敏感的元器件，以紅外敏感的火焰傳感器為例，其主要用來檢測 7 一些波長范圍在 700nm～ 1050nm的熱源，探測角度最大達 60 度，其中紅外光波長在 920 納米附近時，改傳感器靈敏度達到最大 。當探測到火源時輸出形式為數字開關量輸出（ 0 和 1），火焰傳感器探頭的工作溫度為 25 攝氏度～ 85 攝氏度，所以在使用過程中要注意被檢測的火焰不能離傳感器探頭太近，以免造成探頭損壞。 DHT11 溫濕度傳感器 DHT11 溫濕度傳感器是一款能同時檢測空間溫度和濕度的復合傳感器，它輸出的是已校準的溫濕度數字信號，模塊采用了專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保傳感器具有極高的可靠性和卓越的長期穩定性。該產品具有品質卓越、超小的體積、極低的功耗、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。單線數字信號輸出接口把 系統的集成變得更便捷。 LCD1602 液晶顯示屏 本系統選用的 1602 顯示屏，它采用的是標準的 16 腳（帶背光）接口字符型液晶顯示，它是一種比較典型的專門用于數字、符號和字母的點陣式 LCD，模塊的各引腳功能說明如圖 25 所示。 圖 25 LCD1602 引腳功能 DS1302 實時時鐘芯片 DS1302 是時鐘芯片，能夠作為一個系統的調時和計時用。 DS1302 的三個接口與單片機相連接， CLK/EN/DATE 三個接口分別是傳輸時鐘頻率，使能信號和數據的。它還有兩個電源，一個系統的電源接入，也稱為主電源，是 DS1302 平時供電的主要來源，它常常還有一個備用紐扣電池，是在主板斷電時為 1302 提供電力支持，保證 1302 的正常計時。 8 3 硬件實現 在前面的兩個章節已經對課題背景將系統的基本組成部件做了簡單的介紹，在接下來的這一章里面我們將分模塊對硬件電路里的具體硬件單元電路及各單元電路的電氣連接做詳細的介紹和展示。將在此章節中把各模塊在 Altium Designer 中設計好的電路進行理性的分析，最后將設計出的系統電路 PCB 導出，制作成有良好可焊性的實物 PCB 電路板。 原理框圖 系統硬件可分為幾個模塊，分別為 PL2303 串口模塊、單片機控制模塊、 GSM模塊、各類傳感器及人機交互等外設器件。圖 31 為系統的硬件原理框圖。 圖 31 硬件原理框圖 由硬件系統框圖可看出，整個系統是以單片機為中心，外圍傳感器和 GSM等共同實現的。單片機通過 I/O 口與 LCD1620按鍵及 DS1302 等進行連接，通過 I/O 傳輸和接受這些外圍器件的信息，各類傳感器（煙霧、火焰、熱釋電等）用杜邦線在主電路板上取得工作電壓，均以單線的形式連接到單片機進行高低電平的變化與單片機通信。 系統電源 供電是整個系統的基礎，本安防系統分 兩個電源，一個是 GSM 自帶適配器 9 （ 12V,1A），為 GSM 模塊單獨供電用。另一個系統電源就是用于單片機、各個傳感器及其它外圍器件的供電。電源電路如圖 32 所示，因為整個系統的功耗和所需電流并不大，所以直接選用 5V， 750ma 的電源適配器通過 USB 接口為整個系統供電。圖中電源電壓由右下角 USB 接口進入系統， VCC 和 GND 分別是系統的電源和接地標號?？傠娫粗甘緹?4 點亮，電壓經過高低頻濾波后，設置了一個總開關，以方便系統電源的管控。 UVCC 連接單片機供電系統，為單片機提供電力支持。 PL2303 芯片 PL2303 是一個 USB 與串口之間的一個接口轉換器，它的高兼容性驅動在大多數操作系統中都能夠模擬成 COM 端口，是主機與外設實現串口通信的理想選擇，在此系統中加入 PL2303 的典型應用電路， PL2303 的 TXD 和 RXD 口分別于單片機的 RXD（ ）和 TXD()口連接實現串口通信。主要的實現的功能是可以使用主機通過 USB 與系統電路板連接后可直接下載程序進入單片機，這樣就省去了要隨身攜帶下載器的繁瑣，在 P1 引出的與 PL303 連接的 4 個排針引腳可以外接其它的設備的串口相連，并通過此板下載程序代碼到外接設備中，也就 是起到了一個集成在電路板上的下載器的功能。 除了充當下載器， PL2303 還可以用做單片機與主機之間的串行通信接口，亦可以充當其它外設與主