学士学位论文--gsm家庭防盗系统设计说明书.doc
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1、毕 业 设 计(论文)(说 明 书)题 目:GSM家庭防盗系统设计平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓名 专业班级 任 务 下 达 日 期 2014 年 2 月 18 日设计(论文)开始日期 2014 年 2 月 25 日设计(论文)完成日期 2014 年 4 月 30 日设计(论文)题目: 指 导 教 师 院(部) 主 任 郭 宗 跃 2014 年5 月8日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录 电力工程 学院 专业,学生 于2014年 6 月 10 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员
2、会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生 毕业设计(论文)成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 。平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 专业班级 年级 毕业设计(论文)题目: 评 阅 人: 指导教师: (签字) 2014 年6 月12日成 绩: 系(科)主任: (签字) 2014 年6 月12日毕业设计(论文)及答辩评语: 4平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书摘要II目录前言11.总体设计方案21.1基于GSM安全系统简
3、介21.2基于GSM安全系统现状与发展趋势22.设计正文42.1基于GSM的安全系统简介52.1单片机控制模块52.2传感器模块62.3GSM模块72.4存储器模块72.5液晶键盘模块83.硬件设计103.1系统硬件电路设计103.2单片机控制模块电路设计113.3传感器模块电路设计113.4报警模块电路设计123.5GSM模块接口电路设计133.6存储器模块电路设计133.7液晶模块电路设计144.软件设计154.1传感器模块软件设计154.2GSM模块软件设计174.3存储器模块软件设计184.4液晶键盘模块软件设计194.5密码锁软件设计215.调试与结果235.1密码锁调试235.2开
4、门功能调试235.3修改密码功能调试235.4报警功能调试245.5调试存在问题246.总结267.参考文献27附录:28平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书前言以单片机中控主机为核心,采用国际领先的室内无线组网技术,实现门禁、空调、地暖、灯光、热水器、家庭影院、窗帘、各类报警器等家庭电子设备与控制主机之间的通讯组网,用户可以通过手机、座机、遥控面板以及互联网通信终端等方式,一键搞定所有家电设备,随时了解家中的实时信息,远程完成对家里各项设备的控制。只要手指轻轻一触,家里所有电器都可以通过用手机平板电脑或者遥控面板一键操控,轻松对家居中的灯光、电视、空调、窗帘、摄像头等进行实时查看与控
5、制,让你提前享受未来生活,一切变化尽在你的指尖!1.总体方案设计1.1家庭防盗安全系统简介家庭防盗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、双向防盗器后的新一代防盗产品。家庭智能防盗器具备智慧灵魂,使人与财产的安全保障得到保证。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。智能防盗器符合全能的防盗技术特点:及时通知:超大范围最高安全:杜绝解码操作方便:手动自动实用功能:防盗防火1.2家庭防
6、盗安全系统现状与发展趋势城市规模迅速扩大,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,常有发生。对此,公安部门虽作了大量投入,仍不尽人意。其原因大体是:(1)有的家庭被盗,损失数目极少,公安部门没有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。2.设计正文随着生活水平的提高,提别是物质生活水平的不断提高,人们对自己的个人安全和家庭财产安全越来越重视,安全已成为一种市场需求;同时经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加,给家庭防控
7、增加了新的难题和提出了新的课题,传统的人防物防的形式已难以适应社会形式发展的需求。科学技术的进步和普遍应用,进一步同动了智能化家庭的建设步伐,家庭安全技术防范系统已经从本地向远程监控发展,从社会的周边防范向家庭内部防控逐渐靠拢,家庭防盗报警系统在人们对美好生活的追求中迅速崛起。一个完善的职能家庭,具有便捷、安全、舒适、高档的生活环境,确保每一个家庭住户的声明财产安全,是建设本系统的最大意义和根本目的。通过终端接收报警短信,并且可以发送命令短信异地遥控系统实现各种操作。利用各种传感器对可能出现的煤气泄露、火灾、家中门窗被打开并有人闯入等意外情况进行,并通过短信发送特定报警信息于预先设定好的手机号
8、码,通知事主做出相应措施。通过网络,即使远在千里之外也能对家中发生的各种突发意外情况了如指掌,使生活更安全更智能。2.1家庭防盗安全系统简介本系统是基于无线模块的监控报警技术,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、双向防盗器后的新一代防盗产品。本系统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,系统设计如图1图1系统设计图2.1单片机控制模块单片机控制模块主要采用STC89C52单片机作为主控制芯片。STC89C52作为普通5
9、1单片机已广泛应用于各种产品中,其接口简单,方便使用,且功能强大。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。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能:8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,
10、支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,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,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚图如图2所示。图2STC89C52引脚图2.2传感器模块传感器模块主要由红外传感式集发射接收于一体的ITR9909。这是一种光电开关。光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物
11、体进行探测。2.3传输模块传输模块主要采用SIEMENS公司的TC35模块,通过串口接入电路与单片机控制模块相连,主要负责实现远距离报警的功能。采用该模块的短信功能,可以使某些控制达到“零距离”。由于短信息的费用低廉,可以取代传统的无线遥控。因此本系统采用单片机控制无线模块发送短信,实现远距离报警的功能。TC35模块是SIEMENS公司为嵌入式设备设计的双频通讯核心模块,TC35T内含TC35/SIM卡座/电源/天线/RS232接口,是可独立使用的通讯终端。TC35支持标准的AT命令集,通过AT指令可实现发送短信功能。模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2
12、.4K、4.8K、9.6K的非透明模式。TC35模块主要由基带处理器、射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。设置以下AT指令,GSM模块可以发送短消息:AT+CMGF=1回车(采用文本格式发送,如用PDU格式,则AT+CMGF=0)AT+CMGS=“+8613xxxxxxxxx”回车输入短消息。Crtl+Z结束并发送。2.4存储器模块为了实现对密码的存储,防止不法分子切断电源造成密码丢失
13、,本系统采用了AT24C02存储器对密码进行存储。AT24C02是一个2K位串行CMOSE2PROM,内部含有256个8位字节。内部有一个16字节页写缓冲器,该器件通过I2C总线接口进行操作,有一个专门的写保护功能。AT24C02支持I2C总线数据传送协议。I2C总线协议规定,任何将数据传送到总线的器件为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器,但由主器件控制传送数据(发送或接收)的模式。AT24C02通过8个引脚实现数据的存储功能,其引脚图如下图3所示。图3AT24C02引脚图2.5液晶键盘模块
14、液晶键盘模块主要由4*4矩阵键盘和LCD1602液晶显示器组成。4*4矩阵键盘主要提供用户操作输入功能,是实现人机通信的主要控制部分;LCD1602液晶显示器主要负责显示系统信息,协助用户操作系统。下面分别简单介绍矩阵键盘和LCD1602液晶显示器的性能和工作原理。2.5.1LCD1602液晶显示器LCD1602是一种字符型液晶显示模块,是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式的LCD。该液晶显示器使用方便,功耗小,因此本系统采用LCD1602作为系统的显示部分。LCD1602包括4种工作状态,通过MCU设置RS、RW和E值,可使液晶工作在不同的状态。读状态:输入:RS0,RW1,E1输出:
15、D0D7状态字写指令:输入:RS0,RW0,D0D7=指令码,E高脉冲输出:无读数据:输入:RS1,RW1,E1输出:D0D7=数据写数据:输入:RS0,RW1,E1输出:无2.5.24*4矩阵键盘在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。这样,一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键,从而节省I/O资源,因此在本设计中采用4*4矩阵键盘。矩阵式键盘中,行、列线分别连接到按键开关的两端,行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时,行线处于高电平状态;当有键按下时,行、列线将导通,此时,行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。对于矩阵式键盘,按键的位
16、置由行号和列号唯一确定,因此可分别对行号和列号进行二进制编码,然后将两值合成一个字节,高4位是行号,低4位是列号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。3.硬件设计(与第二章合并)3.1系统硬件电路设计系统硬件电路主要由单片机控制模块电路、报警模块电路、GSM模块电路、存储器模块电路、液晶键盘模块电路和传感器模块电路组成。系统硬件电路如图4所示。图4系统电路图3.2单片机控制模块电路设计单片机电路主要包括晶振电路、复位电路、P0口的上拉电阻等组成,电路如图7所示。接口P3为单片机P0引脚的上拉电阻,接口P2为矩阵键盘的接入口。在晶振电路中,晶振频率选为11.0592MHz,原因是使初值为整数
17、,从而产生精确的波特率,如图5图5单片机控制模块电路图3.3传感器模块电路设计在本设计中,为了提高传感器的精确度和方便性,传感器都通过引线连接到相应的接口上,而非直接焊接到电路板上。由于传感器的信号为弱电平信号,容易造成单片机的误操作。为保证系统具有较高的灵敏度,故加入由LM324组成的放大电路,电路如图8所示。接口P6为烟雾传感器的接口;接口P7为人体感应传感器的接口。通过分别调整可变电阻R2和R7,可以改变烟雾传感器和人体感应传感器信号的放大倍数。由于单片机的中断方式为低电平中断,所以经放大器放大后的信号要先接入反相器,才能再连接到单片机的中断引脚上如图6。图6传感器模块电路图3.4报警模
18、块电路设计由于单片机STC89C52提供的工作电流只有20mA,而蜂鸣器正常工作电流一般比较大,片机的I/O口是无法直接驱动的,因此需要一个外部的驱动电路,提供正常工作所需要的电流。报警模块电路图如图7所示,在该电路中,speaker连接在单片机引脚上,接口P4为蜂鸣器,晶体管工作在饱和状态,相当于一个开关。图7报警模块电路图3.5GSM模块接口电路设计GSM模块的工作主要由单片机通过串口将AT指令发送到GSM模块。串口电路主要由芯片MAX232进行电平转换,实现串口电压与单片机电压的转换,确保双方可以相互通信,电路如图8所示。单片机的TXD引脚接到MAX232的T2IN引脚,单片机的RXD引
19、脚接到MAX232的T2OUT引脚。图8GSM模块接口电路图3.6存储器模块电路设计存储器模块电路主要由芯片AT24C02构成,存储器模块电路图如图9所示。在本设计中,只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址,故输入脚A0A1A2可悬空或连接到Vss。串行时钟SCL和串行数据/地址引脚SDA分别接到单片机引脚P3.6和P3.7上,通过单片机编程控制存储器的读写。图9存储器模块电路图3.7液晶模块电路设计液晶模块电路如图10所示。可调电阻R1调节液晶偏压,RS、RW和EN分别接到单片机的P0.5、P0.6、P0.7引脚,通过单片机按相应时序编程控制液晶显示。Data0Data7为液晶数据位,接
20、到单片机P2引脚。图10液晶模块电路图4.软件设计该系统主要实现的功能是:输入密码,密码正确则进入系统。当输入密码错误次数小于3次时,可以重新输入。当错误次数达到3次,系统便进入自锁状态并通过GSM发送短信通知用户。成功进入系统后可以选择不同的功能:开门、修改系统密码和开启报警系统。选择开门功能。则开门的指示灯会亮。选择修改系统密码功能,则按照系统指引输入旧密码、新密码和重复新密码。若输入的密码都正确,则修改密码成功。若输入的密码错误,则需要重新输入,当错误次数达到3次时,系统也会进入自锁状态和通过GSM发送短信通知用户。选择开启报警功能,烟雾传感器和红外热释能传感器便开始工作,一旦检测到信号
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