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1、惠州学院HUIZHOU UNIVERSITY 毕 业 论 文（设 计）中文题目： 基于GSM模块的红外线防盗报警器 英文题目: Infrared anti-theft alarm system based on GSM module 姓 名 谢锦彪 学 号 080702234 专业班级 08电科2班 指导教师 郭朝晖（副教授）提交日期_ 2012/5/25_基于GSM模块的红外线防盗报警器作 者：谢锦彪 专业班级：08电科2班指导老师：郭朝晖 职 称：副教授（惠州学院电子科学系，广东，惠州，516007）摘要 该红外线防盗报警器采用主动式红外探测技术，利用单片机处理接收头接收到的信号触发GSM
2、短信模块，从而发短信到用户手机上。本设计发射部分采用单片机产生38KHZ方波触发红外线发光二极管，接收部分由一体化红外线接收器接收信号，报警部分由单片机和GSM模块构成。当红外线辐射回路被遮挡时单片机就会触发GSM模块，从而实现报警功能。本系统工作的频率段在38KHZ39KHZ。经过分析得出该报警器具有抗干扰能力强，灵敏度高，功耗小等特点。 关键词： 红外线 报警器 单片机 GSM模块目录1 引言11.1 防盗报警器存在的必要性11.2 防盗报警器的构成11.3 报警器的技术发展趋势12 基于GSM模块的红外线防盗报警器工作原理23 报警器总体设计框图和总体设计电路图34 基于GSM模块的红外
3、线防盗报警器各单元电路设计44.1 发射部分44.1.1发射部分单片机最小系统输出38KHZ方波54.1.2 单片机时钟电路 64.1.3 单片机复位电路 84.1.4 单片机T0定时器工作方式2 94.1.5 74HC08与门 94.1.6实现含有38KHZ的调制信号 114.1.7 发射部分小结154.2 接收部分174.2.1一体化红外线接收头1838B 174.2.2 六反相器74HC04 184.2.3 接收部分小结194.3 报警部分194.3.1 89C52单片机T2定时器 204.3.2 89C52单片机串行口通信 224.3.3 通过GSM发送PDU（中文）短信 244.3.
4、4 实现短信报警功能的程序部分254.3.5 报警部分小结295 总体设计的方案选择306 展望31致谢34参考文献35英文摘要：36附录371 引言1.1 防盗报警器存在的必要性社会在不断进步，人们生活水平的不断提高，人们对居住环境的安全性和舒适性的要求也越来越高，即使在人类文明程度很高的今天，也不能完全阻止犯罪分子对居民财产的觊觎，居民财产的防盗防劫已成为每个家庭必需解决的问题。而防盗报警器在一定的程度上解决了这个问题。红外报警器的灵敏度的高低，极大程度地影响着盗窃率的高低。本设计采用38KHZ左右的红外线调制信号，灵敏度极高，它能及时地提醒用户注意报警器所在地方的异常情况，因此在安防系统
5、中，红外线报警器有着举足重轻的地位。遮光式红外报警器采用主动式红外线探测，它不受天气及环境温度的影响，稳定高效，可以进行全天候的监测，尽最大程度地保障人们的生命财产安全。1.2 防盗报警器的构成防盗报警系统通常由发射端、接收端、报警部分三部分构成。发射端发出按报警器技术要求的高低来设置发射的红外信号，通过驱动红外发光二极管或者是红外线对射器来发出红外信号。接收端一般采用红外线一体化接收头，对接收的红外信号进行带通滤波，限幅控制等一系列的处理。当然也有用和发射端对射器配套使用的接收器来接收红外信号。报警部分大多数产品是采用声光报警，当然也有采用短信报警，电话报警。本设计就采用的是GSM中文短信报
6、警。1.3 报警器的技术发展趋势随着安防技术的发展、安防市场的成熟，以及政策法规的完善，报警器的技术发展趋势可以概括为数字化、无线化、集成化。防盗报警系统的主要技术特性如下：1）更稳定、可靠：如防盗探测器可抗RFIEMI、防雷电等，以适应恶劣气候;2）更多样的功能：可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；3）更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求;4）更智能化的设计：方便地设撤防。人性化的操作；5）更方便的扩展性总体而言，未来防盗报警的产品技术将在数字化、无线化、集成化前提下力求突破。小区安防报警信息的集中管理将会是以后居民小区的发展趋势，小区值班室内主控计算机将对接收到的报警信息进行
7、准确显示，如警情发生的住户名称、详细地址、和所遭受的入侵方式，以提示安保人员迅速确认警情，及时赶赴现场，以确保住户的安全。各类探测器和传感器联网监测，将收集到的信息传送给中央报警主机，进行集中管理。2 基于GSM模块的红外线防盗报警器工作原理红外线发射电路是由STC89C52单片机组成的最小系统,74HC08与门，R1电阻以及红外线发光二极管组成，由单片机调制发出含有38KHZ的红外线光线调制信号。这样产生的调制信号抗干扰能力更强，同时也是因为红外线接收头不能接受连续的38KHZ的红外信号。由于单片机的P1.7和P3.1引脚提供的是窄脉冲电流，在红外发光二极管的电功率不超过器件最大功率的情况下
8、，可以瞬间使发射功率增大很多，加之射出的红外平行光束能量较为集中，从而可有效提高红外线的发射距离，该电路与下面介绍的接收电路相配合，有效射程不小于10米。红外线接收控制报警电路的主要功能是用VS1838B一体化红外线接收头接收送来的调制红外脉冲光线，信号送到VS1838B内部的放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出，高低电平，并通过74HC04六反相器还原出发射端的信号波形，对其它干扰信号则其阻碍衰减作用。最后，通过单片机处理送来的信
9、号，触发GSM模块发送短信。将红外线发射电路和红外线接收控制报警电路分别安装在受控场所的两侧，且接收头引线采用隐蔽线，长度限制在2米内，另外接收头安装位置尽量要避开自然光或太阳直射，以免降低工作灵敏度。平时，红外线发光二极管发出的调制红外光 (频率为38kHZ左右)经VS1838B接收后，接收端单片机将通过检测I/O口接收到的信号是否为发射部分发出的调制信号，如果是则不触发GSM模块，否则点亮P1.3口引出的LED灯，并将通过GSM模块发送短信到用户手机上，每发送一次短信后，需要硬件复位单片机通过内部的程序使其自动复位。当有人从报警器探测的区域经过时，接收端接收到的信号会短暂的消失，以至于接收
10、到的信号不是发射端发送的信号从而触发GSM发送短信达到防盗的效果，或是有人蓄意用红外信号干扰接收头接收信号时，由于发射部分发射的是经过调制的信号，所以当干扰信号达不到发射端的调制要求时一样会触发GSM模块。3 报警器总体设计框图和总体设计电路图红外报警器总体设计框图如图3所示用户手机 遮光物体单片机红外线接收装置单片机处理接收信号GSM模块红外线发光二极管 图3 红外报警器总体设计框图红外报警器总体设计电路图如图3.1所示 图3.1 红外报警器总体设计电路图 4 基于GSM模块的红外线防盗报警器各单元电路设计4.1 发射部分红外线发射电路是由STC89C52单片机组成的最小系统，74HC08与
11、门和R1电阻以及红外线发光二极管组成。由单片机P1.7口发射连续38KHZ的红外线光线，P3.1口通过串口设置波特率为300发送方波，最后将两输出口接到74HC08与门从而达到输出含有38KHZ的调制波。其电路原理图如图4.1所示。图4.1发射端电路原理图 4.1.1发射部分单片机最小系统输出38KHZ方波 单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，除了单片机之外，还需要包括电源供电电路、时钟电路、复位电路。单片机最小系统电路（单片机电源和地没有标出）如图4.2所示。图4.2 单片机最小系统下面着重介绍时钟电路和复位电路。4.1.2 单片机时钟电路 1单片机工作时，从取指令到译码
12、再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。 图4.3 内部时钟原理图内部时钟方式的原理电路如图4.3所示。在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为024MHz，常用的晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。此设计采用的是27.145MHZ的晶振。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到
13、稳定频率的作用，一般选用2030pF的瓷片电容。外部时钟方式则是在单片机XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。AT89C51单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。振荡周期：是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍，用P表示。时钟周期：振荡脉冲送入内部时钟电路，由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定
14、义为1个状态，用S表示。每个状态包括2个节拍，用P1、P2表示。机器周期：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1S6组成。指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。AT89C51单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期，只有乘除两条指令的执行需要4个机器周期。了解了以上几个时序的概念后，我们就可以很快的计算出执行一条指令所需要的时间。例如：若单片机使用12MHz的晶振频率，则振荡周期=1/（12MHz）=1/12us，时钟周期=1/6us，机器周期=1us，执行一条单周期指令只需要1us，执行一条双周期指令则需要2us。4.1.3 单片机复位电路 2 无
