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1、东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论 基于GSM家庭防盗报警系统的设计摘要：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，而且是一种发展趋势。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。但是现有市场上的家用报警器都有一些不足之处，所以在现行产品的基础之上研制一种新型的家用智能防盗报警器，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。本文在现有的家庭报警器基础之上，将无线通信模
2、块引入报警系统，使系统可通过固定电话线和无线通信模块向外界报警，这样就克服了报警器因电话线被恶意剪断而失去报警功能的问题。采用模块化的设计思想，系统功能划分为三个部分：主模块、移动通信模块、警情采集模块。用户可以根据自己的需要和经济承受能力，购买相应的模块组合成满意的家庭报警器。主模块是系统的核心模块，其它部分作为功能模块。在主模块中预先留有各个功能模块的接口，并且将它们相应的软件驱动程序存入主模块之中，可以实现即插即用。本文对以上三个部分的软硬件设计作了详细的阐述，详细介绍了核心芯片的选择，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的软件，并给出了关键软件的程序源代码。根据
3、项目的要求研制了一款家庭报警器，满足用户要求。本文在最后指出了家庭报警器的发展方向。关键词：报警器，双音多频，GSM 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
4、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
5、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，通过电话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电话与外界联系，但是一旦电话线被恶意剪断，则将失去电话报警功能。村民建房委员会应建立村级农房建设质量安全监督制度和巡查制度，选聘有责任心和具有一定施工技术常识的村民作为义务巡查监督员，开展经常性的巡查和督查。- 38 -东北大学毕业设计（论文） 第2章 总体方案设计第2章 总体方案设计现行家用报警器的功能虽
6、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。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)可通过固定电话与电话网络联接，报警时能迅速拨打存储的号码。(3)可通过移动电话与移动电话网络连接，实现向外界报警。(4)可预先存储10组号
7、码，且掉电不丢失。(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电话号码，向外界报警，如果该电路不正常(例如电话线被恶意剪断)，
8、则单片机接通移动通信模块，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。 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，第三是存储电话号码。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可实现电话号码快速可靠地传输，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，在电话通信系统得以可广泛的应用。但绝大部分是用作电话的音频拨号，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。
9、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。这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键09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697Hz，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1
10、6种不同的数字键和功能键，具体组合如表2.1所示。表2.1 双音多频组合功能 低频群 （Hz）高频群 (Hz)1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D2.4 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
11、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1.8GHz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，
12、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，仅将GSM900和DCSI800之间的差别加以描述，二者绝大部分是通用
13、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1亿，成为世界上GSM手
14、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号码(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
