基于GSM的家庭安防系统毕业论文.docx
- 文档编号:8792899
- 上传时间:2023-05-15
- 格式:DOCX
- 页数:67
- 大小:478.53KB
基于GSM的家庭安防系统毕业论文.docx
《基于GSM的家庭安防系统毕业论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于GSM的家庭安防系统毕业论文.docx(67页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于GSM的家庭安防系统毕业论文
摘要
本系统采用嵌入式技术,主要由单片机和GSM短信模块组成,借助最可靠、最成熟的GSM挪动网络发信息的数据交融与处理,以最直观的中文短消息或形式,直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。
它采用主动式红外传感器进展检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形,给火灾时的逃生提供方便。
并装备烟雾传感器和燃气泄漏传感器,实现防火、防燃气泄漏的作用。
GSM短信息模块执行发送短信息给用户手机和接收用户手机的短信息从而建立用户手机和单片机控制系统的远程通信功能,系统通过电力线载波实现子功能模块与主控模块之间的通讯。
系统主控模块主要完成发送、接收、解释短信息,并实现对各功能子模块的控制。
该系统软件采用汇编语言编制,根本实现了各系统功能。
关键词:
单片机TC35I模块传感器 嵌入式技术 数据交融
Abstract
TheSystemadoptstechnologyofinlay,ItismadeupofMCUandGSMModem.ItwilldisplaythealarmcontentinChinesedirectlyatyourmobilescreen,anditrecurstothemostreliableGSMmobilenetworkdatacombinationandprocessionofshortmessageofreceptionandsending..Thesystemadoptedinitiativeinfraredsensortodetect,anditturnedthetraditionalalarmnetandalarmwindowstoimmateriality.Besides,thesystemequippedthesmogsensorandleakinesssensorofgasandguardedagainstfireandgasleakiness.
WirelessmoduletransitsSMStouser’smobilephoneandreceivesSMSfromuser’smobilephone,soconnectingwithtelecommunicationfunctionbetweenuser’smobilephoneandmicro—controlsystem.Andthecommunicationbetweenthehostcontrolandseveralsubfunctionmodulesisrealizedthroughthepowerlinecarrierwave.ThehostmodulemainlyfulfilsthefunctionofsendingSMSandreceivingSMSandinterpretingSMS,andthencontrollingthesubmodules.Inthepaper,thesystemsoftwareisfinishedusingtheassemblelanguage,andthefunctionofthesystemisrealized.
Keywords:
MCUTC35ImodemSensorTechnologyofinlay Combinationofdata
附录:
程序源代码46
硬件系统总图53
第1章绪论
1.1课题背景
随着人们物质生活程度的不断进步,全国范围内建成了各式各样的现代化住宅小区。
人们对家庭住宅的要求越来越高,特别是对个人平安和家庭财产平安的重视,人们不仅希望拥有一个舒适、温馨的住所,而且对家庭住宅的平安性等方面也提出了更高的要求。
另一方面,经济的快速增长也带来了很多的负面社会效应,城市、农村之间收入差距进一步拉大,城市中的流动人口也随之急剧增加,盗窃、入室抢劫等案件呈现明显的增长趋势,因此人们希望有一个可以平安生活的住所。
但是犯罪分子的作案手段越来越高明,这使得以往那种依靠专人看管、小区物业管理等防范方式,已不能满足人们对家庭住宅防盗的要求。
此外,传统的家庭防盗监控方式需要消耗较大的人力、物力及时间,效率低又不能保证家庭住宅的平安。
上述情况都使得现代防盗报警系统渐渐深化到人们生活当中。
尤其是电子和通信技术的迅猛开展,各种新技术的不断涌现,传统的安防物防等形式已经不能满足要求,难以适应当今社会新形势开展的需求。
随着电子通信技术的进步和普遍应用,实现了家庭安防系统的快速开展,基于通信设备的家庭防盗系统也迅速崛起。
1.2家庭安防的开展与现状
随着信息社会的开展,计算机和信息家电已越来越多地出如今人们的生活之中,并提出了智能家居的概念。
智能家居(SmartHome)系统是一个开放的、使用了多项高新技术的智能化、人本化的集成型家居系统“1,它把宽带互联网、信息家电、家居自动化和家庭平安防护防盗有机地结合到一起。
智能化和网络化是将来家居开展的必然趋势。
自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后,多年以来,人们对智能家居环境的研究和追求始终没有停顿过。
1997年,美国微软公司的总裁比尔·盖茨的新居落成,不仅具备高速上网的专线,所有的门窗、灯具、电器都可以通过电脑控制,而且一个高性能的效劳器作为管理整个系统的平台。
1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会〞上,通过在场内模拟“将来之家〞,推出了新加坡形式的家庭智能化系统。
1999年的时候,在德国汉诺威举办的Cebit信息产品博览会确确实实展出了一所真正的信息住宅。
国内的智能家居网络技术的开展始于上个世纪九十年代末。
到2000年开场广泛介绍和宣传智能家庭概念,使我国的居民理解智能家庭的概念,并感觉到我们在跨入新世纪的同时,自己的家居也将进入智能化的新时代。
2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研发的关键一年。
但由于没有智能家庭所需的接口标准,可选配的智能家用设备也很少,限制了智能家庭网络的开展。
到2002.2003年有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅,在控制和管理上实现一般意义上的智能化,宽带网进入一般居民的住宅和小区。
到2003。
2004年,我国自行研制的系统已经较为成熟,并有才能与国外的系统和产品相抗衡。
美国和欧洲在2003年~2004年全面普及智能家庭网络,各种可连网的终端电器设备大量出如今市场上。
国内自行设计和消费的可连网的家用电器设备也有相当的规模。
到2005年~2007年,我国将全面普及智能家庭网络系统和产品,即开场走进普通居民的家居中。
在这个时期,整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主。
国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。
其真正智能家庭网络的大市场将在2004~2007年中形成。
如何建立一个高效率、低本钱的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。
对家庭设备进展远程监控也是智能家居一个分支。
人们希望在回到家前启动家中的空调以调整到适当的温度:
希望家中煤气泄漏、起火、小偷入侵时可以报警;希望人外出时可以查看窗户有没关好,基于这些考虑本课题研究建立一个采用GSM短信息对家居环境进展远程监控,实现家居智能化的系统。
目前传统的机械式〔防盗网、防盗窗〕安防系统在实际使用中暴露了很多隐患,随着电子技术的飞速开展,报警系统已从原来的简单化、部分化向智能化、集成化开展。
而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进展通讯。
目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定拨号、以太网、集群系统等等。
但它们有各自的缺点:
1.固定拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断线或恶意占线,使其在关键时刻失灵。
2.以太网同样面临着线路被切断的隐患,且不易普及。
3.集群系统功耗很大,网络架设和维护费用很高,而且需要购置固定的频点。
针对以上通信方式的优、缺点,我设计了基于GSM短信模块的家庭无线防盗报警系统。
此系统可解决这些隐患,让家庭防盗更及时、使用更方便。
它不再依赖有线执行报警,而是借助最可靠、最成熟的GSM挪动网络,以最直观的中文短消息或形式,直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。
它采用主动式红外传感器进展检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形,给火灾时的逃生提供方便。
并装备烟雾传感器和燃气泄漏传感器,实现防火、防燃气泄漏的作用,一步步实现“千里眼〞智能家居的理念。
1.3设计的目的和意义
随着时代的进步,人们对自己所处环境的平安性提出了更高的要求,尤其是在家居平安方面,不得不时刻留意那些不速之客。
如今很多小区都安装了智能报警系统,因此大大进步了小区的平安程度,有效保证了居民的人身财产平安。
由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、戒备等安保装置中得到了广泛的应用。
此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广阔用户和专业人士的欢送。
同时,TC35i型GSM模块自带RS232通信端口,可以方便地与单片机相连,可实现报警信号的无线快速传递,直接将报警信息传送到客户手机终端上,方便及时报警。
通过GSM模块也能使该系统与PC终端相连,方便多系统的协调统一管理。
目前国内使用的各类防盗、保安报警器根本都是以超声波、主动式红外发射接收以及微波等技术为根底。
本设计所用的热释电红外传感器能以非接触的方式检测出人体辐射的红外线,并将其转化为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。
用热释电红外防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比:
〔1〕不需要红外线或电磁波等发射源。
〔2〕灵敏度高、控制范围大。
〔3〕隐蔽性好,可流动安装。
自然界中,不管任何物体,也不管其本身是否发光,只要其温度高于绝对零度都会一刻不停的向周围辐射红外线。
红外线传感器是将红外辐射能转化为电能的一种光敏元件,通常将红外传感器分为热型和光子型,热释电红外传感器是利用红外辐射的热辐射作用引起元件本身的温度变化,其探测率、响应速度都不如光子型传感器。
但由于热释电红外传感器可在室温使用,灵敏度与波长无关,所以广泛地应用于民用领域。
第2章系统功能及总体设计方案
2.1系统功能
该系统主要应用于家庭的室内或门窗上,详细安装位置还应结合房屋设计来选定。
其价格低,抗干扰才能强,操作方便,工作环境温度为0~40°C。
系统通过研究国内家庭防盗设备的特性与应用,考虑了干扰的消除措施,有效地防止干扰的产生。
系统的器件需要采用高性能低价原件,降低开发本钱,而且可以满足大多数用户的需求。
本系统将对家庭环境中的异常情况进展智能控制,以期到达最正确的控制效果。
本设计包括硬件、软件两部分。
模块可划分为检测模块、报警模块和控制模块。
电路构造可划分为热释电红外传感器、报警器、矩阵键盘、单片机控制电路。
软件构造有循环检测、防盗报警两个功能。
就此设计的核心模块来说,单片机是设计的中心元件,该系统也是单片机应用系统的一种应用。
单片机应用系统也是有硬件和软件组成。
硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成系统,软件是各种工作程序的总称。
单片机应用系统的研制过程包括系统功能分析、硬件设计、软件设计等几个阶段。
图2-1系统功能示意图
2.2总体方案设计
本系统以单片机STC89C52为控制中心,外接红外传感器。
输入设备采用矩阵键盘,输出设备采用LCD液晶显示,通过键盘输入数字,可以设定接收报警信息的手机号码。
当传感器检测到有异常情况入侵时,单片时机触发报警输出设备发出声光报警。
并且可以通过GSM模块将报警信息发送到用户手机上,使用户对异常情况做出反响。
系统构造图如2-2所示:
图2-2系统构造图
第3章硬件系统设计
3.1主控芯片的选择
STC89C52作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中,其接口简单,方便使用,且功能强大,因此本系统采用STC89C522单片机作为主控制芯片。
STC89C52的功能特性简述
STC89C52的主要性能:
与MCS-51单片机产品兼容
8K字节在系统可编程Flash存储器
1000次擦写周期
全静态操作:
0Hz~33Hz
三级加密程序存储器
32个可编程I/O口线
三个16位定时器/计数器
八个中断源
全双工UART串行通道
低功耗空闲和掉电形式
掉电后中断可唤醒
看门狗定时器
双数据指针
掉电标识符
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上,拥有乖巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵敏、超有效的解决方案。
具有以下标准功能:
8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KBEEPROM,MAX810复位电路,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断构造,全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电形式。
空闲形式下,CPU停顿工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停顿,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35Mhz,6T/12T可选。
和atmel的比照STC89C52RC单片机:
8K字节程序存储空间;
512字节数据存储空间;
内带4K字节EEPROM存储空间;
可直接使用串口下载;
AT89S52单片机:
8K字节程序存储空间;
256字节数据存储空间;
没有内带EEPROM存储空间;
3.1.2STC89C52最小系统
〔1〕电源部分
外电源供电,采用2.1电源插座,可外接电源DC5V,经单向D1保护,送到开关S1,LED为电源指示灯。
图3-1单片机电源部分
〔2〕复位电路
51为高电平复位,电容和电阻构成简单的上电复位。
图3-2复位电路
〔3〕蜂鸣器
如图3-3单片机P15输出上下电平经R21连接三极管B极控制三极管的导通与截止从而使蜂鸣器工作。
图3-3蜂鸣器电路
〔4〕独立键盘
如图3-4,由六个按键组成,每个按键的一端连接IO口,另一端连接GND案件分别接入P37-P32,只要按下相应的按键,相应IO口被拉为低电平,程序可以判断相应位是否为0来确认按键已按下
图3-4独立键盘
〔5〕RS232串口
使用Max232将单片机的第二串口引出,通过DB9接口实现与外界串口通信。
图3-5串口通信
〔6〕时钟
其中Y1是可插拔更换的,默认值是12MHz,C9=C10=30pf,它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。
图3-6晶振电路
3.2GSM无线通讯模块TC35I
本设计中单片机可实时监控系统工作状态,且具有现场声光报警功能。
但对于出门在外或经常出差的人来说,声音报警和灯光报警只能起到警示作用,实际意义不大。
故本系统选用了GSM模块进展短信报警,通过系统自动发信息的功能以方便地通知用户家庭的安防状态及系统的运行状况。
短信报警电路采用TC35i模块。
要实现目前GSM无线传输必须选择对应的设备,通过比拟和核对,最终选定TC35i模块来进展无线传输。
TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.3~4.8V,电流消耗——休眠状态为3.5mA,空闲状态为25mA,发射状态为300mA(平均),2.5A峰值;可传输语音和数据信号,功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。
SIM电压为3V/1.8V,TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s~115kb/s,自动波特率为1.2kb/s~115kb/s。
它支持Text和PDU格式的SMS(ShortMessageService,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复.
〔1〕技术特点
TC35/TC35I短信模块体积小、重量轻;
低功耗;
支持数据、语音、短消息和;
SIM应用工具包;
AT命令集控制;
R&TTE认证、GCF认证;
SMS:
MT/MO/CB/PDU形式;
音频:
最高速率,晋级最高速率和半速率;
便于集成;
〔2〕电气特性
TC35/TC35I短信模块;
支持电压范围:
3.3V至4.4V;
电流消耗:
3.0mA〔睡眠〕10.0mA〔闲置〕;
300mA(通话,最高2.0A)100μA〔掉电〕;
〔3〕输出功率
TC35/TC35I短信模块;
–2W-类别4,forEGSM900;
–1W-类别1,forGSM1800
〔4〕机械特性
TC35/TC35I短信模块尺寸:
54.5x36x6.75mm
重量:
17g
环境温度:
–20°Cto+55°C〔GSM11.10标准〕
数据特征:
CSD最大到达14.4kbps、USSD、不透明形式
译码方式:
CS1,2,3,4
〔5〕接口
TC35/TC35I短信模块40脚连接:
–电源接口
–SIM3V接口
–标准RS232双向接口
–模拟语音接口0
50欧姆天线连接器
表3-1TC35i性能指标
信息传送内容
语音和数据
电源
单电源3.3V~4.8V
频段
双频GSM900MHz和DCS1800MHz(Phase2+)
发射功率
2W〔GSM900MHzClass4〕
1W〔DCS1800MHzClass1〕
SIM卡连接方式
外接
温度范围
工作温度:
-20°Cto+55°C
储存温度:
-30°Cto+85°C
工作电流损耗
通话形式:
300mA(典型值.)
空闲形式:
3.0mA(最大值)
省电形式:
50µA(最大值)
语音解码标准
三种速率:
半速(ETS06.20)
全速(ETS06.10)
增强型全速度(ETS06.50/06.60/06.80)
短信息
MT,MO,CB和PDU形式
外型尺寸
54.5x36x3.6mm
音频接口
模拟信号〔麦克风,耳麦,免提手柄〕
通讯接口
RS232〔指令和数据的双向传送〕
SIM卡操作电压
3V/1.8V
薄功能
存储于SIM卡中
模块复位
采用AT指令或掉电复位
串口通讯波特率
300bps...115kbps
自动波特率范围
4.8kbps...115kbps
软件下载功能
通过RS232或SIM接口
实时时钟
可实现〔时钟频率32.768KHz〕
定时器功能
可用AT命令编程
3.2.1GSMModem的主要功能
a.收发短信;
b.借助短信实现远程小批量数据传输;
c.语音通话〔GSM〕;
d.数传形式实现无线实时数据通信;
e.无线上网〔自动应答型〕。
3.2.2GSMModem的硬件电路
模块要求12V/500mA供电,与计算机或单片机通过串口通信,波特率9600bp通过SIM卡座来安装SIM卡。
〔1〕TC35i模块概述
TC35i模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.3~4.8V,电流消耗——休眠状态为3.5mA,空闲状态为25mA,发射状态为300mA(平均),2.5A峰值;可传输语音和数据信号,功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。
SIM电压为3V/1.8V,TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s~115kb/s,自动波特率为1.2kb/s~115kb/s。
它支持Text和PDU格式的SMS(短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
TC35i由供电模块闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。
作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。
〔2〕TC35i引脚介绍
TC35i模块有40个引脚,通过一个ZIF(ZeroInsertionForce,零阻力插座)连接器引出。
这40个引脚可以划分为5类,即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。
TC35i的第1~5引脚是正电源输入脚,第6~10引脚是电源地。
11、12为充电引脚,可以外接锂电池,13为对外输出电压(共外电路使用),14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻,用于锂电池充电保护控制。
TC35i使用外接式SIM卡,24~29为SIM卡引脚,分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND。
ZIF连接器上有6个引脚作为SIM卡的接口,SIM卡上也有6个引脚分别与它相对应,SIM卡同TC35i是这样连接的:
SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连,ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好,假如连接正确,那么CCIN引脚输出高电平,否那么为低电平。
33~40为语音接口,可以直接驻极体话筒和扬声器用来采集声音或者放音。
15、30、31、32脚为控制脚,其中15脚是启动脚IGT,系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。
30为RTCbackup,31为Powerdown,32为SYNC。
16~23为数据输入/输出,分别为DSR0、RING0、RXD0、TXD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。
TC35i模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器,符合ITU-TRS232接口标准。
TC35i的SYNC引脚有两种工作形式,一种是指示发射状态时的功率增长情况,另一种是指示TC35i的工作状态,可用AT命令AT+SYNC进展切换,本模块使用的是后一种。
当LED熄灭时,说明TC35i处于关闭或睡眠状态。
图3-7SYNC
图3-8TC35i
TC35i模块要想与单片机连接有两种方法:
方法一、由于TC35i模块自带RS232端口,假设想与单片机连接,只需设计一个TTL转RS232电平电路,连接到STC89C52的UART口,另一端直接连接到TC35i即可。
如图3-10所示,串口模块由一个MAX232芯片和一个COMPIM串口端组成,COMPIM端口负责与GSM连接,MAX232负责与单片机连接。
方法二、直接利用TC35i模块的串口TXD0与单片机的串口RXD连接即可。
两种方法相比,第二种方法简单易行,便于实现,故本设计采用了第二种设计方法。
3.3电源电路设计
本部分主要是解决单片机和GSM同时供电,以及在主电源意外停顿工
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 GSM 家庭 系统 毕业论文