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1、毕业设计基于的智能家居报警系统设计 【摘要】 本文介绍了一种操作方便、运行可靠的多功能家庭型智能报警系统。它集防煤气泄漏、防盗贼入侵、防火灾等功能于一体，可实现自动检测、语音报警及远程报警。智能探测器在监测到灾情时只输出报警信号开关量，单片机处理器会自动控制GSM接口电路，根据险情类别，自动发送短信报警到用户手机。该系统成本低、实用、可靠、功能灵活多样等特点。【关键词】 报警系统 GSM 语音 传感器 STC12C5A60S2 【Abstract】 This article describes an easy to operate, reliable operation of the mult
2、i-function home intelligent alarm system. It combines anti-gas leak, anti thieves invasion, fire prevention and other functions into one, you can achieve the automatic detection, voice alarm and remote alarm. Intelligent detectors to monitor the disaster when only output the alarm signal switch, sin
3、gle-chip processor will automatically control the GSM interface circuit, according to danger category, automatically send SMS alarm to the users mobile phone. The system is low cost, practical, reliable, flexible and diverse characteristics etc.【Keywords】 warning system GSM voice sensor STC12C5A6021
4、目 录第1章 引言11.1 前言11.2 本设计任务及要求1第2章 GSM原理及概述2第3章 系统各组成单元方案设计与论证33.1 系统总框图33.2 方案论证比较3第4章 系统硬件电路设计54.1 单片机最小系统模块设计54.2 ISD4004语音芯片54.3 显示电路设计64.4 热释电传感器电路设计74.5 气体传感器电路设计8第5章 系统软件电路设计95.1 系统程序的主要部分95.2 显示程序设计105.3 按键程序设计105.4语音模块程序设计11第6章 系统测试及分析126.1 系统测试126.2 测试数据及分析126.3 不足与展望13总结14致谢15参考文献16附录17附录一
5、： 原理图17附录二： 电路PCB图18附录三： 实物图19附录四： 源程序代码21第1章 引言1.1 前言随着现代电子技术和通信技术的迅速发展，人们的家居生活正在变得越来越舒适便利。然而，生活中总存在一些这样那样的安全隐患，如火灾、煤气中毒、匪盗等，这些都已经严重危害到了人们的家庭幸福。于是关于智能家居的概念应运而生，而其中家居安全报警系统就是智能家居的一个重要组成部分。早前的家庭安全报警系统都是针对某个具体的安全隐患进行设计的，如煤气报警器、红外线防盗报警器、火灾报警器等，这些报警装置基本能够满足一般的需求，然而它功能比较单一、无二次报警功能，性价比也不是很高。例如燃气泄漏致人昏迷后无进一
6、步防范措施、或无人在家时发生匪盗或火情，单纯的警铃报警失去了意义，这显然不能很好的满足家庭综合报警的使用要求。而全智能家庭防盗报警采用的是ADT全球安防系统。它的特点是功能强大、技术成熟，但是价格昂贵，故没有被大量的普及使用。从中我们也可以看出随着互联网技术的不断发展，将家庭安全报警系统进行区域的联网，安全系数大大提高。GSM报警系统采用工业级无线移动通讯网络及相关的数字处理技术，已逐步应用于技术安全防范领域，广泛应用于家庭，商用，小区物业，电力，交通，石油，煤炭，铁道，市政，公安等部门行业的安防装置，数据监测以及远程监控系统等等。它利用GSM无线移动通讯网络短信息数据传输模式平台，真正实现了
7、超远距离方便、灵活的无线报警处理及控制，解决了固定电话或有线宽带网络有线数据传输模式报警的局限性，真正做到全无线报警。本系统就是利用GSM来完成检测区的远程报警设计，设计中我们使用是温度传感器，气体传感器以及热释电传感器完成多方为的设防保护和使用ISD4004芯片对数据进行语音播报，同时可以根据用户需要设置手机号功能。未来的发展趋势将以智能、信息为主流，使GSM智能家居警仪的发展更人性化。1.2 本设计任务及要求1.2.1 设计任务设计制作GSM智能家居报警系统，具有煤气泄漏报警，火灾报警，红外报警，将报警信息通过GSM模块发送到指定手机报警及语音报警。当有煤气泄漏和火灾时通过判断传感器A/D
8、的变换就可知道当前是否报警，如有煤气泄漏，则启动报警功能，在无报警内容时通过DS1302时钟芯片显示实时的时间，当进入设防模式时通过热释电传感器就可以检测到是否有人传入并进报警和语音提示。1.2.2 设计要求1、 通过MQ-6气体传感器检测环境气体信息；2、 通过DS18B20正确读取相关温度信息；3、 通过热释电检测人体信息；4、 12864液晶显示万年历、温度；5、 通过设防可以在有人闯入时向指定手机发送报警信息。第2章 GSM原理及概述GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标
9、准，全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了漫游协定移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中1。从用户观点出发，GSM的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和低费用的SMS之间作出选择。网络运营商的优势是他们可以根据不同的客户定制他们的设备配置，因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。这样，标准就允许网络运营商提供漫游服务，用户就可以在全球使用他们的移动电话了。GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，
10、微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。GSM同样支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。短信收发的编码格式一共有三种
11、：Block模式, Text模式和PDU(protocol description unit)模式。其中Block Mode已经逐渐被淘汰，下面介绍的内容，是在PDU Mode下发送和接收短消息的实现方法。PDU串表面上是一串ASCII码，由“0”-“9”、“A”-“F”这些数字和字母组成。它们是8位的十六进制数。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其他信息2。第3章 系统各组成单元方案设计与论证3.1 系统总框图系统以STC12C5A60S2单片机为核心，连接各外部电路完成人机交互等各功能的控制。系统的总体框图如图3-1所示： 12864显示电路时钟电路单片机语音播报电路复位电路GS
12、M模块电路电源电路传感器电路按键电路图3-1系统总体框图电路设计部分以单片机控制电路为核心由时钟电路，复位电路，电源电路，按键电路，12864显示电路，语音播报电路，GSM模块电路和传感器电路共同组成GSM智能家居报警系统电路。3.2 方案论证比较 3.2.1 CPU控制模块方案设计方案一：采用32位的LPC2138作为控制CPU，LPC2138采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核的ARM芯片，拥有RDI标准接口、同步Flash刷新技术以及影射寄存器窗口等三项国内ARM仿真器设计最领先的3种技术，内部PLL锁相环倍频可以得到更高的CPU处理速度，硬件自带的AD、DA、捕获、匹配以
13、及同步与异步的通信方式更方便用户的编程设计，并且可以达到很高的实时性，但是价格较昂贵。方案二：采用宏晶科技有限公司的STC12C系列的5A60S2单片机作为控制CPU，该单片机拥有2路PCA捕获/匹配，8路10位高速A/D转换，转换速度可以达到25万次每秒，且价格便宜，使用于各种仪器与工业控制。综上所述，由于使用ARM控制需要对所有的接口做电平转换，增加了硬件电路的复杂性，在同样能够完成功能的前提下考虑到性价比与设计的便利性本系统选择使用STC12C5A60S2的单片机作为CPU的控制核心。3.2.2 显示模块方案设计由于此系统用到中文等信息，考虑实用问题，故采用LCD12864液晶显示屏，字
14、符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号和汉子信息等点阵式LCD，其拥有友好的人机界面及强大的显示功能。特别适用于智能控制的可编程人性化显示。与中文液晶显示相比，英文液晶显示其表现更为绚丽，因此选择中文的LCD。而且液晶显示有功耗低，体积小，重量轻，寿命长，不产生电磁辐射污染等优点。3.2.3 气体传感器模块方案设计方案一：金属氧化物半导体传感器 可以在%LEL/LFL水平上检测可燃气体和蒸气的传感器是金属氧化物半导体传感器（或称MOS）。MOS也可以用来检测毒性水平。它由一个金属氧化物半导体的传感器件（比如氧化物SnO2)构成。在新鲜空气条件下，它的电导较小，而一旦接触还原性气体或
15、者易燃易爆气体，电导会增加。通过改变传感器的加热温度可以调整它对于不同物质的灵敏度。MOS传感器也可用于检测宽范围的有毒气体和易燃易爆气体。它最常使用的领域是检测ppm级的碳氢化合物和有毒气体，但是价格较贵。方案二 ：MQ系列气体传感器 MQ-6型液化气气体传感器对液化气,丁烷,丙烷有较高的灵敏度，对乙醇蒸气,烟雾几乎不响应。适用于家庭或工业上对LPG,丁烷,丙烷,LNG的检测装置。具有快速的响应恢特牲、长期的使用寿命和可靠的稳定性、价格便宜和简单的驱动电路等特点。综合以上所述，我们采用方案二。单片机通过自身带的ADC对传感器AD值进行检测，当发现数值过低时发出可燃体警告。3.2.4 GSM模块方案设计西门子公司的TC35是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。在GSM网络日臻完善的今天，TC35秉承了西门子一贯的优秀品质，它易于集成，使用它可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域能看到TC35无线模块在发挥作用，是产品质量和性能的
