gsm智能家居安全系统的设计说明书本科本科毕业论文.doc
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1、编号: 毕业设计说明书题 目: GSM智能家居安全 系统的设计 学 院: 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 职 称: 题目类型: 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016 年 月 日摘 要 智能化家居概念的不断推广及电子信息产业快速向生活领域渗透,实现家居信息化、网络化、智能化已成为家居系统发展的新趋势。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,例如:为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。家庭智能防盗报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展,可对家居的安全环境进行实时监控,如防火、防盗等,一旦有安全事故
2、发生,就会发出相应的报警信息,使得户主及时对所发生的事故进行紧急处理。本文设计了用STC89C52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭无线防盗报警系统。此系统由单片机控制模块、液晶键盘模块、GSM模块、存储器模块和传感器模块组成,可解决传统安防系统存在的隐患,让家庭防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警,而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,以最直观的英文短消息形式,直接把报警情况反映到用户的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形。该系统采用现有电话网络,结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术,具有自动化程度高、适用性强、电路设计可靠等优点,
3、一般家庭都能接受。关键词:单片机;防盗;STC89C52;GSM模块;传感器AbstractWith intellectualized home concept spreading and electronic information industry infiltrating into life fast, it is a new trend of home system to realize information、network and intelligent. Traditional mechanical guard and alarm system, such as burglarp
4、roof door and burglarproof window, has some hidden trouble when in use. For example, it will result in hidden trouble for other neighbors who dont have any burglarproof tools and is hard to free for their lives when on fire. The family guard against theft and alarm system develops from simplificatio
5、n and localized to intelligent and integration, which can monitor and control home security. Once accident happened, it can send relevant short message to householder, which can make householder deal with urgency in time.This article designed a family guard against theft and alarm system based on GS
6、M with STC89C52. This system consists of MCU control module, alarm module, lcd & keyboard module, GSM module, memory module and sensor module, which can solve hidden trouble of traditional guard and alarm system, being more timely and convenient. It no longer depend on wire-telephone, but in virtue
7、of GSM mobile network. A great deal of family can accept this system.Key words:MCU;guard against theft;STC89C52;GSM;sensor目 录引言11 GSM智能家居安全系统概述11.1 GSM智能家居安全系统产生背景11.2 GSM智能家居安全系统发展趋势22 本设计任务及要求22.1 设计任务22.2设计要求23 系统设计原理23.1系统各组成单元方案设计与论证33.1.1 CPU控制模块方案设计33.1.2 显示模块方案设计33.1.3 气体传感器模块方案设计33.1.4 GSM模
8、块方案设计43.2 单片机控制模块43.2.1 单片机简介43.2.2 单片机的特点63.2.3 STC89C52单片机介绍63.2.4单片机最小系统设计73.3 传感器模块83.4 人体红外感应模块HC-SR50193.4.1 实物图片93.4.3 功能特点103.5 GSM模块113.6 存储器模块153.7 液晶键盘模块153.7.1 LCD1602液晶显示器153.7.2 4*4矩阵键盘164 硬件设计164.1 系统硬件电路设计164.2 单片机控制模块电路设计174.3 传感器模块电路设计184.4 报警模块电路设计194.5 GSM模块接口电路设计204.6 存储器模块电路设计2
9、04.7 液晶模块电路设计214.8 PCB板设计215 软件设计235.1 传感器模块软件设计235.2 GSM模块软件设计255.3 存储器模块软件设计255.4 液晶键盘模块软件设计265.5 密码锁软件设计286 调试与结果296.1 密码锁调试296.2 开门功能调试316.3 修改密码功能调试316.4 报警功能调试316.5 调试存在问题327 结论33谢 辞35参考文献36附 录37 第45页共 50页引言GSM安全系统是基于移动通信网络的监控报警技术,彻底解决了普通防盗器、监控器无法解决的远程报警和易于破解的难题。利用通信加密技术,让用户的家居安全无忧,是继单向防盗器、双向防
10、盗器后的新一代防盗产品。GSM智能防盗器,是利用最新材料技术、最新信息技术、最新人工智能设计让防盗器具备智慧灵魂,使人与财产的安全保障突破时空限制。在性能上必须要在各种情况条件下的高可靠性,在功能上必须既要让用户有不可破解的最高安全等级,又要让用户操作方便,甚至系统为用户自动服务。GSM网络智能防盗器符合全能的防盗技术特点:l 及时通知:全球范围l 最高安全:杜绝解码l 操作方便:手动自动l 实用功能:防盗防火GSM防盗被喻为继第一代机械锁,第二代电子式防盗锁,第三代芯片式数码防盗器,第四代GPS防盗之后的第五代防盗器。本系统充分运用GSM移动通讯网络,结合数字通讯技术,实现对家居进行状态监控
11、、调度、防盗报警、防火报警等功能。GSM网络防盗主要是突破了无距离的限制。无服务费,无月租,房屋遇到入侵,5秒钟通知到户主,户主可以第一时间制止盗窃行为的发生,防止火灾蔓延。1 GSM智能家居安全系统概述1.1 GSM智能家居安全系统产生背景随着城市规模迅速扩大,外来人口大量涌入,使本来就复杂的城市管理更加复杂。家庭被盗、住户被抢等情况常有发生。对此,公安部门作了大量投入工作,但是结果仍然不尽人意。其原因大体可归纳为以下几点:(1)有的家庭被盗,损失数目极少,公安部门没法用常规的方法立案侦察。 (2)有的住户虽然损失严重,但法律意识浅薄,不能将当时的情况和线索作一个明确的表述,自然增加了破案难
12、度。(3)作案人诡计多端,狡猾、飘忽不定,没有固定的着落和去处。(4)公安部门时时有很多大案要案要破,使破案周期变长,破案率下降。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
13、气泄漏致人昏迷后无进一步防范措施、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,所以没有被大量的普及使用。但是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,安全系数得到了大大提高。综上所述,GSM智能家居安全系统是一个尖端科技的安防产品,性能可靠,操作简单,价格合理可接受,对于构建和谐社会具有深远的发展意义。1.2 GSM智能家居安全系统发展趋势GSM智能家居安全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
14、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,真正做到了全无线报警。本系统就是利用GSM来完成检测区的远程报警设计,设计中我们使用是可燃性气体/烟雾传感器MQ-2以及人体红外传感器完成多方位的设防保护,可以根据用户需要设置手机号功能,同时还能实现先进的密码锁功能。我们可预见,未来的发展趋势将以智能、信息为主流,使GSM智能家居系统的发
15、展更为人性化。2 本设计任务及要求2.1 设计任务设计一个用STC89C52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭无线防盗报警系统。此系统由单片机控制模块、液晶键盘模块、GSM模块、存储器模块和传感器模块组成,可解决传统安防系统存在的隐患,让家庭防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行报警,而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,以最直观的英文短消息形式,直接把报警情况反映到用户的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形。该系统采用现有电话网络,结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术,具有自动化程度高、适用性强、电路设计可靠等优点,一般家庭都能接受。2.
16、2设计要求(1)该系统由单片机控制模块、液晶键盘模块、GSM模块、存储器模块和传感器模块组成;(2)能实现智能密码锁、煤气泄漏报警、入屋盗窃报警和修改系统密码等功能;(3)完成硬件电路设计与调试。3 系统设计原理本设计为基于GSM的家庭防盗系统,主要由单片机控制模块、液晶键盘模块、GSM模块、存储器模块和传感器模块组成,它能实现智能密码锁、煤气泄漏报警、入屋盗窃报警和修改系统密码等功能。系统主要采用STC89C52单片机作为主控制器, P1引脚通过分时扫描方式控制键盘,从而实现输入功能。P2引脚控制LCD1602液晶,可以更直观灵活地向用户反映系统信息。同时,传感器检测到报警信息时,向单片机发
17、出中断信号,中断引脚INT0和INT1通过单片机内部的中断功能实现系统报警功能。利用串口向GSM模块发送AT指令,可向用户发送报警信息。系统框图如图3-1所示。图3-1 系统框图3.1系统各组成单元方案设计与论证 3.1.1 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、匹配以及同步与异步的通信方式更方便用户的编
18、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STC89C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STC89C52的单片机作为CPU的控制核心。3.1.2 显示模块方案设计由于此系统的国际性应用,考虑到实用问题,故采用LCD1602液晶显示屏,字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、
19、符号信息等点阵式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,因此选择英文的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。3.1.3 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汽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者易燃易爆气体,电导会增加。通过改变传感器的加热温度
20、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-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高,对天然气和其他可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体,是一款适合多种应用的低成本传感器。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。3.1.4 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
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