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1、中北大学信息商务学院2011届毕业设计说明书基于热释电传感器和GSM模块的报警器设计摘要随着科技的发展以及人民生活水平的提高，人们对家庭的安防系统有了更高的要求。本文利用热释电红外传感器LHI778及GSM模块设计了一种智能报警。在查阅相关资料的基础上，设计了红外信号采集电路、信号调理电路、数模转换电路、单片机控制电路、声光报警电路。本设计中选用西门子公司的TC35模块来实现远程报警；信号处理采用放大器LM324来构成放大滤波电路；模数转换电路由电压比较电路实现；单片机控制电路完成对输入信号的处理并经过串口与GSM模块通信，TC35给用户发送短信实现智能报警，同时进行声光报警。声光报警电路由发
2、光二极管、三极管以及蜂鸣器组成。电路调试及结果表明，设计的电路能够实现红外源（人体）的报警。关键词：热释电传感器LHI778，GSM模块TC35，单片机A design of alarm based on dual element detector and GSMAbstractWith the development of technology and the improvement of our lives, peoples request of defending is much higher then before. The research of this text is to ca
3、rry out the automatic alarm based on dual element detector and GSM. On the basis of reading relevant information , designs the infrared signal acquisition circuit, signal regulate circuit, analog-to-digital circuit and single-chip microcomputer control circuit, sound and light alarm circuit . we cho
4、se Siemens TC35 module to improve long-distance alarm, and use the universal amplifier LM324 to form Amplification filter circuit to Signal processing in this design. analog-to-digital circuit is based on voltage comparative circuit. the MCU operated the signal and communicate with GSM TC35 module t
5、hrough serial, then the GSM module send a note to the user to improve aptitude alarm, at the same time the sound and light alarm circuit is operated. the sound and light alarm system makes up of LED, dynatron and buzzer. And the results show that the circuit design of the circuit will be able to rea
6、lize the infrared source (human) alarm.Keywords: dual element detector LHI778, GSM TC35 module, MCU目 录1 引言11.1 课题研究背景及意义11.2 本课题主要研究内容11.2.1 设计内容11.2.2 设计方法21.3 本章小结22 报警电路设计32.1 信号采集与处理电路32.1.1 热释电传感器32.1.2 热释电红外信号采集及调理电路42.2 GSM模块TC35概述52.3 声光报警电路72.4 单片机控制电路设计8.1 89C52单片机概述82.4.2 单片机引脚说明92.4.3 单片
7、机外围电路102.4.4 GSM模块与单片机通信电路设计112.5 本章小结133 软件总体设计143.1 单片机串行通信143.1.1 串行通信概述143.1.2 定时器寄存器163.1.3 RS232串口介绍183.1.4 串行通信初始化193.2 单片机与GSM模块TC35通信203.2.1 串口发送短消息工作原理203.2.2 AT指令介绍203.2.3 短消息格式介绍213.2.4 短消息的控制方式223.2.5 短消息编码223.2.6 Unicode编码223.2.7 利用Unicode字符的PDU编码及短信发送233.3 程序流程图244 报警电路调试274.1 信号调理电路及
8、声光报警电路调试274.1.1 信号调理电路调试274.1.2 声光报警电路调试284.2 GSM模块TC35调试304.2.1 GSM模块与上位机PC之间的通信调试304.2.2 GSM模块TC35与单片机之间的通信调试335 结论34附录A 系统原理图35附录B 系统PCB版图36附录C 系统相关程序37参 考 文 献40致谢42第 44 页 共 II 页1 引言1.1 课题研究背景及意义随着经济的不断发展，人们的生活水平得到了显著提高，尤其是物质生活水平的提高，安全方面的问题越来越引起人们的重视。为了保障自家的财产安全，许多楼房住户都在自家地下室和住房的门、窗上安装了防盗门和防护栏等。然
9、而，这些设备在防盗的同时，也带来了许多弊端，如：若防盗门钥匙丢失，会给户主带来很大的麻烦；家中遇到紧急情况，这些防盗设备也会给逃生及消防救援带来诸多不便。随着科学技术的不断进步，尖端科学技术应用的普及，许多智能化的报警系统也应运而生，它们将更便捷、更可靠地保障住户的财产安全。利用当今广泛使用的移动通信网络GSM网络，设计基于GSM网络短消息的报警系统，可以将报警信号以发送短消息的方式传输到任何GSM网络可以覆盖的地方，具有成本低、报警范围大、系统灵活性和可靠性高的特点。GSM是目前发展较成熟的一种数字移动通信系统，其中短消息是利用最广泛的通信方案，把需要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心
10、，由服务中心转发给目的地址，具有实现简单、通信成本低、频谱利用率高和保密性好等特点。因此，基于GSM的报警系统，充分利用了GSM无线移动通信网络平台，不仅实时、自动、可靠及方便地实现了远程通信报警的监控，而且打破了防盗报警地域的限制。1.2 本课题主要研究内容 设计内容本设计利用热释电红外传感器感应外界信号，由于热释电传感器输出的探测信号十分微弱（通常仅有1mV左右）而且是一个变化的信号，所以需要和放大电路相配合，将信号放大70分贝以上，这样就可以测出1020米范围内人的行动。当有人接近时，通过蜂鸣器、LED报警，或者通过单片机控制GSM模块向 发送报警短信。要求：（1）能够感应到1020米范
11、围内人的行动；（2）编写单片机c程序代码，实现RS232串口与GSM模块通信，控制GSM模块发出报警信号；（3）对电路和程序进行调试，最终实现短信报警功能。 设计方法该系统利用热释电红外传感器感应外界信号，单片机是整个系统的核心控制部件，传感器触发的报警信号经过信号处理电路后输入到单片机，单片机对信号加以判断，然后发出命令，通过执行机构使系统按照一定的顺序进行工作。这里包括：当传感器发现有人时，一方面采用现场声、光报警；另一方面引入先进的GSM通讯技术，利用GSM无线通讯网络，将来人这个信息传递给户主，户主在得到信息后，可以采取相应的措施。本课题可以分为单片机基本电路模块、信号检测与处理模块、
12、声光报警模块、GSM通信模块、单片机控制模块五个模块：单片机基本电路模块主要包括电源电路、复位电路、时序产生电路，即构成单片机最小系统的基本电路；信号检测与处理模块主要包括信号检测电路、信号处理电路（信号放大滤波等）；声光报警模块主要是基于发光二极管以及扬声器的驱动电路；GSM通信模块是基于西门子公司TC35模块和单片机之间的通信；单片机控制模块主要是通过单片机控制GSM模块发出短信以及声光报警。1.3 本章小结 本节主要介绍了课题研究的背景和意义，以及研究内容和要求，同时对课题的研究方法进行了简单介绍。2 报警电路设计系统硬件设计主要包括信号采集与处理电路、单片机基本电路、声光报警电路、GS
13、M模块与单片机连接电路，总体框图如图2.1所示。89C52单片机外围电路信号采集与处理电路声光报警电路GSM通信模块图2.1 报警电路总体框图2.1 信号采集与处理电路2 热释电传感器GD热释电红外传感器（Pyroelectric Infrared Detector,PIR）就是利用热释电效应的原理，将红外辐射转换为电能的一种元件，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极而构成响应元。它通常由两个极性相反的传感元件串联连接，并于一个高阻和一个场效应晶体管组装在一起。其内部结构如图2.2所示。当传感器监测范围内温度有变化时，因热释电效应会在两个电极上产生电荷，
14、即在两电极之间产生一微弱电压。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷会跟空气中的离子结合而消失，当环境温度稳定不变时，传感器无输出。与所有热传感器一样，热释电传感器的工作原理可以用3个过程来描述：由辐射转化为热的吸收过程：由热转化为温度的加热过程：由温度转化电的测温过程。S 图2.2 热释电红外传感器内部结构 图2.3 热释电传感器LHI778外形红外辐射在自然界中无处不在，任何高于绝对零度（273）的物体都会有红外线向周围空间辐射，其本质是热辐射。物体温度越高，则辐射的红外线越多，红外辐射能量就越强。而人体都有恒定的体温，一般在37度，根据维恩位
15、移定律： T = 2897.8umK,所以会发出波长约10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。根据热释电效应，当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，而红外感应源采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。近年来热释电红外传感器除了用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业场合外，它在消费电子电器产品中的应用正迅速增长。目前应用最多的是检测人的传感器，比如用于防盗报警系统。2 热释电红外信号采集及调理电路本设计选用PerkinElmer公司的LHI778热释电红外传感器，它是双元传感器，由硅窗、敏感材料、高值电阻Rg、场效应管以及为增强抗干扰能力
