智能家居报警系统设计

单片机课程设计报告智能家居报警系统设计姓名:张伟槟、黄洪鑫、郑桂贤班级：12电子信息工程3班学号：201231190425/18/19指导老师：姜晟、邓小玲日期：2014年12月19日华南农业大学工程学院2摘要:二十一世纪是信息化的年代，“智能”的生活方式成为一种趋势。无论日常用品，数码产品，或者其他与生活相关的，都以一种“智能”的姿态闯入人类的生活当中。而人类在享受“智能”带来的方便之时，也活在它所带来的各种隐患之中。而犯罪带来的家居安全问题，也逐渐引起人们的高度关注。为了采取高效的方法解决此问题，本设计采用以单片机为控制核心，热释电红外传感器和用LCD显示状态的密码锁模块为保护探测手段，并利用语音报警为阻吓方法，GSM发送手机短信提示财产所有者以及进行报警，设计出应用范围较广，智能化水平较高的智能家居报警系统，对各种意欲破坏家居安全的行为给予本地震慑，并通过远程通知为及时制止犯罪提供足够时间。关键词：智能家居安全系统GSM单片机Abstract:ThisAlarmingSystemforHomeSecurityaimsatalarmingforsuddeninvadings.Themajorfunctionofitistoguaranteethesaftyofourhome.Bytestinganythreatswithintelligentmethods,italamsandsendmessagestoourmobilephones.Inthisway,itnotonlystopcrimesbythreatingthecrimer,italsoguaranteetheowner’simmediatereflectiontothecrème,whichdecreasestheloss.Torealizethefunctionofit,theSingleChipMicrocomputerisusedtoworkasthecontrollerforthesystem,whilethehumanbodypyroelectricinfraredsensorandthepasswordaccesscontrolmoduleworkasamethodtofindoutthethreats.What’smore?Whenthesensormoduleistrigged,thealarmmodulewillsendthealarmsignalbysoundandflashlight,alsoitwillcommunicatetotheGSMmoduletosendamessage.Keywords：SmartHousesafetySystemGSMMCU3目录一、系统设计要求--------------------------------------------------------------41.1基本要求-----------------------------------------------------------------41.2发挥部分-----------------------------------------------------------------4二、系统方案论证与选择----------------------------------------------------42.1系统基本方案-----------------------------------------------------------42.2系统各模块的方案分析-----------------------------------------------52.3系统最终方案-----------------------------------------------------------7三、系统的硬件设计与实现-------------------------------------------------83.1系统硬件的基本组成部分--------------------------------------------83.2主要单元电路的设计--------------------------------------------------8四、系统软件设计-----------------------------------------------------------12五、系统测试-----------------------------------------------------------------135.1测试仪器---------------------------------------------------------------135.2指标测试---------------------------------------------------------------13六、总结-----------------------------------------------------------------------13致谢------------------------------------------------------------------------15参考文献------------------------------------------------------------------------164一、系统设计要求1.1基本要求任选一种报警源：即密码锁模块(0.5)、人体热释红外感应模块(0.5)可任选一种。任选一种报警方式：即可选用喇叭报警(0.5)、彩灯闪烁报警(0.5)、语音报警(附加分5分)、启动GSM模块实现与手机终端通信报警(附加分10分)。1.2发挥部分可选择多种报警源、多种报警方式，也可自由添加其他功能，如红外遥控密码锁等。二、系统方案论证与选择2.1系统基本方案根据要求，本设计主要由：热释电红外传感器、密码输入模块、语音功能模块、显示电路、单片机控制电路、蜂鸣器模块、GSM信号发送模块以及下载模块组成，系统整体框图如图1所示。单片机最小系统按键矩阵lCD显示模块红外热释电检测模块GSM无线通讯模块蜂鸣器模块语音功能模块串口通信模块PCB板图如图2所示，PCB板图如图3所示：图1系统整体框图52.2系统各模块的方案分析1.2.1主控制器选择方案（1）:AT89C52作为主控制器，可反复擦写，并且其功能强大，能应用于较复杂的控制场合。但AT89C52外围电路接线复杂；需要用并行编程器下载图2PCB版图图3测试仪器列表6程序，并且每次烧写程序都需要握手操作，极不方便。方案（2）:AT89S52作为主控制器，该芯片有低功耗高性能体积小的特点，并且适用于常规编程器，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。另外，AT89S52支持ISP下载，并且可以通过AT89S52系统板预留ISP下载接口，实现在线烧写程序。方案（3）：STC89C52作为主控制器，该芯片是一种低功耗、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，拥有灵巧的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活、超有效的解决方案。且具有以下标准功能：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级中断结构，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。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。经小组讨论，选择方案（3）。1.2.2密码输入模块STC89C52单片机P1引脚外接4×4矩阵键盘，按键有0～9,还有确认、取消、删除等功能按键。开机后根据液晶屏显示的提示语，按数字键键即可输入密码，按修改密码键，在正确输入旧密码的前提下，即可修改密码。1.2.3热释红外检测模块方案（1）：采用常用的红外探头作为信号采集模块，该模块集成度高，反应灵敏，但其作用范围小，受外界物体影响较大。方案（2）：采用采用红外热释电处理芯片BISS0001专门处理芯片设计的人体热释红外检测模块，具有较高的灵敏度与较高的分辨度。并且作用范围宽，是针对人体热释红外检测。经小组讨论，选择方案（2）。1.2.4显示模块方案（1）：采用利用发光二极管的特性组合而成的数字显示器件，通过驱动电路驱动相应的段码，控制相应的二极管的状态显示相应的数字，其中静态显示方式只能显示单个数字，而动态显示方式因其扫描时间会占用大量的系统资源。7方案（2）：采用1602液晶模块，它的每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。同时，能很方便的控制实现清屏、左移右移、光标显示等效果。而且其显示的字符在下一条指令为到来之前不会改变，能够维持显示的字符并且占用的系统资源也少。经小组讨论，选用方案（2）。1.2.5下载模块方案（1）：串品通信口则是用USB转串口线或串口线。方案（2）：ISP下载口是用ISP下载器加一个ISP软件程序将编好的程序烧录到单片机上，实施方便，性能好。经小组讨论，选用方案（2）。1.2.6声音提醒功能模块方案（1）：使用蜂鸣器作为提醒模块，在按键和需要报警时发出声音。具有稳定、简单等优点。方案（2）：使用语音芯片录制声音，配合显示模块发出相应的提示音。报警时发出预设的报警语音。方案（3）：既使用蜂鸣器作为提醒模块，在按键和需要报警时发出声音。也使用语音芯片录制声音，配合显示模块发出相应的提示音。报警时发出预设的报警语音。优点，提示功能全面，交互性友好。经小组讨论，选用方案（3）。1.2.6GSM模块无线模块使用常用的GSM/GPRS模块，通过单片机引脚RXD、TXD引脚通过串口控制，在报警时向目标手机发送报警短信。2.3系统最终方案为实现本设计，处于各种现实因素如实用性、节能性以及可控性等方面因素的考量，结合上述对比，本小组最终决定采用以下芯片来完成各模块功能的实现:STC89C52实现单片机控制模块，BISS0001实现热释电红外传感模块，STC89C52单片机P1引脚外接4×4矩阵键盘实现密码锁模块,1602液晶模块实现LCD模块,ISD1760语音芯片与蜂鸣器搭配作为声音提醒功能电路，串口下载器实现下载模块，使用常用的GSM模块作短信报警。8三、系统的硬件设计与实现3.1系统硬件的基本组成部分本设计是一个集光、电、声、热、无线通信一体的综合设计，在设计中运用了检测技术、自动控制技术、无线通信技术和电子技术。系统可分为传感器检测部分、界面交互部分、智能控制部分和通信部分。传感部分包括人体热释电检测模块，界面交互部分包括LCD液晶模块、蜂鸣器模块、语音芯片模块及扬声器，智能控制部分包括单片机最小系统和按键矩阵模块，通信部分包括串口通信模块和GSM无线模块。系统完成了红外检测、密码输入与检测、声音与界面交互、短信报警等各项任务。为实现此等功能，本设计分为硬件和软件两部分。硬件电路方面主要由：热释电红外传感器、密码输入模块、LCD控制显示电路、单片机控制电路、报警器、GSM信号发送模块以及下载模块组成，系统硬件框图如图4所示。3.2主要单元电路的设计3.2.1按键矩阵模块电路使用4×4键盘非编码键盘进行密码输入。键盘为8线，通过单片机输入单片机内。行线接高电平，当没有按键按下时行线呈现高电平，当按键按下时，STC89C52单片机最小系统按键矩阵模块1602液晶显示模块红外热释电检测模块MAX232串口通信模块ISD1760语音模块蜂鸣器模块GSM无线通信模块图4系统硬件框图