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1、 参考资料 基于基于 GSMGSM 家庭防盗报警系家庭防盗报警系统的设计毕业论文统的设计毕业论文 目 录 任务书 i 摘要 ii ABSTRACT iii 第 1 章 绪论 1 1 1 课题来源及研究意义 1 1 2 报警器发展历程和研究现状 1 第 2 章 总体方案设计 2 2 1 报警器的功能要求 2 2 2 总体设计方案 2 2 3 双音多频收发电路 3 2 4 GSM 数字移动通信系统 4 2 5 单片机的软件开发工具 C51 语言 5 第 3 章 功能块设计 8 3 1 主机 8 3 1 1 AT89C51 特点 8 3 1 2 主机硬件电路设计 8 3 1 3 主机软件设计 9 3
2、 2 双音多频收发电路 10 3 2 1 MT8880 特点 10 3 2 2 MT8880 与单片机接口电路设计 13 参考资料 3 2 3 双音多频收发电路的软件设计 14 3 3 语音电路 16 3 3 1 ISD1420 特点 16 3 3 2 ISD 1420 与单片机接口电路设计 18 3 3 3 语音电路的软件设计 19 3 4 看门狗电路 19 3 4 1 X5045 的特点 20 3 4 2 X5045 与单片机的接口电路设计 22 3 4 3 看门狗电路的软件设计 22 第 4 章 功能模块设计 23 4 1 移动通信模块 23 4 1 1 ZXGM 18 的特点 23 4
3、 1 2 ZXGM 18 与单片机接口电路 26 4 1 3 移动通信模块的软件设计 27 4 2 警情采集电路 29 4 2 1 DS2450 的特点 29 4 2 2 DS2450 与 AT89C51 的接口电路设计 32 4 2 3 警情采集电路的软件设计 32 第 5 章 模拟仿真与软件调试 34 5 1 软件仿真 36 5 2 硬件调试 36 5 2 1 电源调试 36 5 2 2 仿真器调试 36 5 3 软件调试 36 5 4 模拟运行 37 第 6 章 总结 38 参考资料 6 1 设计总结 38 6 2 存在的问题和展望 39 参考文献 40 致 谢 42 附录 1 程序源代
4、码 43 1 8255A 的初始化程序 43 2 MT8880 初始化程序 43 3 报警驱动程序 43 4 语音播放程序 45 5 写 X5045 字程序 45 6 与 ZXGM 18 模块操作相关的核心子程序 47 7 有关 DS2450 的主要子程序 48 附录 2 接口电路图 49 参考资料 第 1 章 绪论 1 1 课题来源及研究意义 随着超大规模集成电路 通信技术 单片机技术的迅猛发展和人们保安意识的日 渐增强 利用单片机及其它外围芯片实现自动报警已成为可能 且是一种发展趋势 它不仅有体积小 安装方便 功能较齐全等优点 而且有很高的性价比 因此应用前 景广泛 但是现在市场上的家用报
5、警器都有明显的不足之处 所以在现行产品的基础 之上研制一种新型的家用防盗报警器 进一步完善报警器的功能 提高它的可靠性 具有实际意义 这对于保障居民的生命财产安全 提高公安 消防 医疗 保安等部 门的快速反应能力 有着重要的价值 1 2 报警器发展历程和研究现状 报警器的发展与微电子技术的发展息息相关 它大致可分为三个发展阶段 对应 着三代产品 1 第一代是利用纯分离元件组成的产品 其特点是电路组成复杂 功能单一 可靠 性较差 体积较大 第二代是利用集成芯片 IC 和分离元件组成的产品 其特点是电路组成较复杂 但是可以实现多种功能 可靠性比第一代产品高 第三代是以单片机为核心 外加其它集成芯片
6、和分离元件组成的产品 其特点是 功能齐全 可靠性高 具备一定的智能化功能 但电路组成较复杂 现在市场上主要以第三代产品为主 前两代产品由于功能单一的原因基本己经被 淘汰 第三代报警产品又可分为两类 一类是适合单个家庭应用的独立报警器 另一 类是适合小区联防报警的联网报警系统 作为单个家庭用的报警器 产品己经比较成熟 而且功能也比较齐全 多数产品 采用单片机作为控制核心部分 通过线实现向外界报警功能 但是这种报警器有着自 身的不足之处 作为一个独立的系统 它缺乏与外界联系的有效手段 虽然它可以通 过固定与外界联系 但是一旦线被恶意剪断 则将失去报警功能 参考资料 第 2 章 总体方案设计 现行家
7、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 因为它们是通过线实现向外界报警功能 所以当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 2 1 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 2 3 1 可实现非法侵入 火灾 煤气和家庭紧急情况多种报警 2 可通过固定与网络联接 报警时能迅速拨打存储的 3 可通过移动与移动网络连接 实现向外界报警 4 可预先存储 10 组 且掉电
8、不丢失 5 可录下 20s 报警资料 可以更改 且掉电不丢失 6 传感器采用无线数据通信 7 有报警记忆功能 8 可实现异常情况的自动复位 2 2 总体设计方案 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 2 1 所示 采用单片机作为控制中心 配有双音多频 DTMF 收发电路 移动通信模块 语音录放电路 警情采集电路 看门狗电路 声光报警电路 4 6 当警情采集电路采集到警情信号时 单片机立即接通报警驱动电路实现声光报警 与此同时单片机测试双音多频收发电路 如果该电路正常 则通过该电路拨打预先设 置好的 向外界报警 如果该电路不正常 例如线被恶意剪断 则单片机接通移动通
9、 信模块 通过无线调制解调器接入数字移动通信系统 GSM 向外界报警 通过以上任何 一种方式 当检测到呼叫方摘机后 单片机接通语音电路 告知呼叫方与警情相关的 信息 完成自动报警 参考资料 单 片 机 警 情 采 集 看 门 狗 报 警 驱 动 双音多频 收发电路 语 音 电 路 移动通信模块 电 话 网 络 图 2 1 报警器总体设计方案框图 看门狗电路用来实现三种功能 第一是低压报警 第二是防止系统的程序跑飞 第三是存储 2 3 双音多频收发电路 双音多频收发电路采用双音多频 DTMF 传输技术 DTMF 可实现快速可靠地传输 具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度 在通信系统得以可广泛的应
10、用 但绝大部 分是用作的音频拨号 也可以在数据通信系统中用来实现各种数据流和语音等信息的 远程传输 7 8 DTMF 是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技 术 两个单音频的频率不同 代表的数字或实现的功能也不同 这种机中通常有 16 个 按键 其中有 10 个数字键 0 9 和 6 个功能键 A B C D 由于按照组合原理 一般应有 8 种不同的单音频信号 因此可采用的频率也有 8 种 故称之为多频 又因 它采用从 8 种频率中任意抽出 2 种进行组合来进行编码 所以又称之为 8 中取 2 的 编码技术 根据 CCITT 的建议 国际上采用的多种频率为 697H
11、z 770Hz 852Hz 941Hz 1209Hz 1336Hz 1477Hz 和 1633Hz 等 8 种 用这 8 种频率可形成 16 种不同的 组合 从而代表 16 种不同的数字键和功能键 具体组合如表 2 1 所示 参考资料 表 2 1 双音多频组合功能 高频群 Hz 低频群 Hz 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 0 D 2 4 GSM 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 9 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
12、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 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 1 8GHz 频段的 GSM 数字蜂窝移动系统 GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制
13、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 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 Global System for Mobile Communications 从此移动通信跨入了第二代数字移动通
14、信系统 同年 移动特别小组还制定了 1 8GHz 频段的公共欧洲电信业务的规 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 仅将 GSM900 和 DCSI800 之间的差别加以描 参考资料 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 l993 年 欧洲第一个 DCSI800 系统投入运营 到 1994
15、 年已有 6 个运营者采用了该系统 GSM 系 统技术规中只对功能和接口制定了详细规 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 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 1 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
16、 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 加密和临时移动用户识别 TMSI 可以达到安全的目的 6 在 SIM 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 2 5 单片机的软件开发工具 C51 语言 本报警器的主机采用 AT89C51 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 V4 05A 另一个是 Franklin Software 公司的 C51 V3 20 两个版本都支 持 ANSI 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 b
