基于GSM 短信模块的电力变压器防盗系统设计(1).docx

佳木斯大学本科毕业论文（设计）摘 要电路的安全运行是我们生活的基础保障。在辽阔偏远的野外地区，近几年来，输电线路和电力变压器被盗现象严重，不仅给电力部门的经济上造成了巨大的损失，并且也严重影响了电力网的安全运行，影响了供电的可靠性，危及了社会生产和生活秩序的稳定。本文鉴于以上情况，建立了一个基于单片机控制的GSM短信模块的电力变压器防盗报警系统。本文建立了一个基于GSM网络及短信息平台上的电力变压器安防系统，设计中采用了STC89C51单片机系统、无线GSM短信模块及传感器技术。基于GSM模块的电力变压器防盗系统是一种快速、安全、可靠的防盗系统，它应用了具有实时传输数据功能的短信模块，人体红外线传感器及电压A/D采集等模块，增加了电力变压器监测的安全性，随着通信技术的发展，基于GSM模块的短信功能正向工业控制和遥控领域扩展。短消息服务是GSM技术应用的一项重要内容，可以快速，安全，可靠地实现用户信息处理等功能，适用于控制中心与终端设备距离很远或不便采用有线通信介质的场合。基于GSM的电力变压器防盗系统的设计，实现了对于采集站设备的信息采集和远程控制，特别适用于这种供电局与电力设备距离很远还能进行实时监控的场合。关键词：防盗；人体感应；短信发送；STC89C51 AbstractThe safe operation of the circuit is the basic guarantee of our life. In the vast and remote field areas, in recent years, transmission lines and power transformers have been stolen seriously, which not only caused huge economic losses to the power sector, but also seriously affected the safe operation of the power grid, the reliability of power supply, and the stability of social production and life order. In view of the above situation, this paper establishes a power transformer anti-theft alarm system based on GSM short message module controlled by single chip microcomputer. This paper establishes a power transformer security system based on GSM network and SMS platform. STC89C51 single chip system, wireless GSM SMS module and sensor technology are used in the design.The anti-theft system of power transformer based on GSM module is a fast, safe and reliable anti-theft system. It uses short message module with real-time data transmission function, infrared sensor of human body and voltage a / D acquisition module to increase the security of power transformer monitoring. With the development of communication technology, short message function based on GSM module is in the field of industrial control and remote control Extension. Short message service is an important part of the application of GSM technology. It can realize the functions of user information processing quickly, safely and reliably. It is suitable for the situation where the control center is far away from the terminal equipment or it is inconvenient to use the wired communication medium. The design of power transformer anti-theft system based on GSM realizes the information collection and remote control of the collection station equipment, which is especially suitable for the situation where the power supply bureau is far away from the power equipment and can carry out real-time monitoring.Key words: anti theft; human body induction; SMS transmission; STC89C51目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 选题背景11.2 文献综述11.3 设计任务和要求21.4 主要内容2第2章 系统设计方案32.1 系统整体设计思路32.2 系统方案设计32.3 人体红外传感器52.4 51单片机72.4.1 单片机内部组成82.4.2 STC89C51单片机引脚及功能82.5 SIM900A短信模块102.6 本章小结10第3章 硬件电路设计113.1 电源电路设计113.2 人体红外探测信号输入电路设计113.3 时钟电路与复位电路的设计123.4 声光报警电路原理图133.5 按键输入电路133.6 指示灯电路143.7 GSM通信模块电路143.8 本章小结15第4章 软件设计164.1 软件程序的实现164.2 主程序流程工作图164.3 短信模块报警流程图184.4 紧急报警子程序流程图194.5 信号采集电路流程图214.6 本章小结22第5章 软硬件联调23第6章 结论与展望30致 谢31参考文献32IV第1章 绪论1.1 选题背景在油田等地域分布辽阔的野外地区，输电线路和电力变压器因远离供电局经常面临被盗的危险，一旦输电线和电力变压器被盗，将会造成很大的经济损失，给电力系统的稳定运行和油田安全生产造成极大的隐患。随着GSM移动通信网络的迅速发展和用户的日益扩大，GSM的信号覆盖范围很广，盲区越来越少，现在GSM机站建设迅速，设计上已经覆盖了整个地区。为此，本文利用GSM通讯网络开发出的输电线路和变压器防盗系统，能有效地对偏远地区的输电线路和电力变压器的运行情况实时监控。1.2 文献综述从2006年起，大部分农村地区变压器常常出现被盗损坏事件，被盗损坏的数量高达2100多个，产生的经济损失巨大，并且对人们日常生活造成了不便的影响。随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。目前传统的安防系统已满足不了人们的需求，本系统的设计正是利用电子技术对电力变压器安防报警系统进行研究。随着信息时代的到来，手机通讯工具已基本普及，该设计利用这一点，展开对野外电力安防报警系统的研究。它用STC89C51单片机实现基于GSM短信模块的电力变压器安防报警系统，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到主人的手机屏幕上。不仅使安防使用起来更及时、更方便，而且优化了传统的安防系统。1.3 设计任务和要求变压器防盗报警系统设计思路是:当启动防盗报警模式后，系统中的电路模块便处于工作状态，一旦电路检测到外界干扰信号，系统便被触发，信号送给单片机控制系统进行判断，再利用GSM通信网络将报警消息发送至监控中心或用户手机，以便监控人员及时釆取干预措施。本文给出了基于GSM 短信模块的电力变压器防盗系统设计介绍，内容包括传感器选型、单片机选型，掌握信号采集和传输原理，单片机控制原理，硬件电路设计及电路图绘制、软件控制算法设计及程序代码编写等，完整实现了对防盗，远程通知的功能实现，有较好的应用前景。本设计任务和要求主要包含下述内容：（1）该设计包括硬件电源、人体红外探测、时钟电路与复位电路、声光报警电路的设计和软件C语言程序的设计。（2）单片机控制的GSM短信防盗报警系统由热释电红外传感器、单片机控制电路等模块组成。（3）系统可以实现电压器防盗功能。人员外出可按下布防按钮，此时传感器正常工作，当检测有人进入探测范围后，经过传感器电路、放大电路将信号输送给报警模块，将信息发送给用户，实现报警功能。1.4 主要内容由于电力设施盗窃案件案发时间大部分在晚上，作案地点位于市郊农村田野的偏僻地区，犯罪分子犯案手段又十分狡猎。因此，防盗系统设计要能在复杂多变的环境情况下识别电力设施遭受破坏，保证发送报警信息正常、可靠使用，且维护简单方便。本设计结合现阶段市面上主流的智能侦测、防盗报警技术，利用成熟的GSM短信息网络，将GSM网络与电力设施保护紧密结合，能对受保护电力设施进行监控。当电力设施被破坏时能马上触发，并快速通知供电企业运行维护管理人员，运是目前电力设施防盗技术发展的趋势和方向。本电力变压器防盗系统设计主要研究变压器在非工作时间和非检修时间段人体的接近和振动的检测，并通过移动公司的公共GSM网络完成报警功能。其原理是通过获取盗窃发生时犯罪分子接近变压器的人体感应信号、盗窃分子强行暴力拆解和移动变压器的振动信号，信号经过单片机处理之后，再由单片机向GSM通讯模块发出AT指令，控制后者向管理者手机发出提醒短消息，从而完成该装置报警的功能。本文研究的内容主要包括下面几部分:1.电力变压器遭破坏盗窃时的信号采集，各类传感器包括适用于人体接近所触发的红外传感器，以及适用于变压器被破坏拆解所触发的振动传感器的功能特性等；2.GSM通讯模块(的特点和工作特性；如何通过单片机实现与GSM通讯模块的连接和控制，使满足电力变压器防盗报警的工作要求。40第2章 系统设计方案2.1 系统整体设计思路本系统功能实现流程图如图2-1所示。 图2-1 硬件系统基本原理图通常状况下，电力变压器处于布防状态，即整个防盗保卫系统正常运行，实时监测是否被盗。当PIC监测到撤防信号时，GSM向监测中心发送撤防确定短信；当PIC监测到布防信号时，GSM向监测中心发送布防确定短信，变压器监测电路开始工作。基本工作原理如下：利用被动式热释电型红外传感器检测人体辐射的红外线，当检测到红外信号变化时，将其转化为微弱的电信号，经过信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较、输出高电平作为告警信息送给MCU，MCU判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，输出指令，使GSM短信模块给用户发短信息，实现防盗报警。2.2 系统方案设计基于STC89C51单片机控制的GSM短信模块电力变压器报警防盗系统结构组成为人体红外探测器、单片机控制器、GSM短信模块，用户接收终端。STC89C51由于系统体积小，系统的可靠性高，系统的成本低的优势它可称为世界上最小的应用系统。但要求程序长度小于4K，共四个I/O接口供使用。可编程为5伏电压，擦除时间仅为10毫秒，只有8751和87C51的分数之一。与器件相比，设备损坏并不容易。没有两个电源要求。当芯片被重写时，可以重复在多个控制领域进行使用。运行状态下的电压区间宽泛（一般维持在2.7V6V范围内）。而主控芯片在静态模式下运行时，其对应的频率区间是0Hz24MHz。相比之下，使用8751单片机时工作电压范围较窄。该类型单片机数据总线是在P0节点位置处，并且是三态双向数据连接端口，能够实现外接存储单元的读取以及写入。STC89C51单片机在主控领域具备较强的竞争优势，在正常工作状态下能耗低，运算速度快，运行较为稳定。芯片具备可多次编写多次擦除的储存器，次数可达1000次，程序可存十年。保存时间为十年。本文所设计的基于STC89C51单片机控制的GSM短信模块电力变压器报警防盗系统构成框图如下图所示：图2-2 总体设计框图在该单片机控制系统里，经软件查询、识别判决环节实时发出入侵报警状态控制信号。发出指令使电路将控制信号放大并推动GSM模块指定用户发送报警信息，从而实现报警功能。当报警延迟20s后，自动解除，也可以进行人工手动解除报警信号的操作，当警情消除后，复位电路发挥指令，系统可进行复位。2.3 人体红外传感器该系统需要满足的是防范区域内是否有人闯入，为了满足此要求，故采用的是人体红外传感器。热释电传感器出现于上世纪八十年代，该传感器广泛应用于对移动目标的探查，在银行金库、大型商场仓库以及多种重要的安保场合中广泛应用。人体热释电红外传感器模块在结构上引入来了场效应，该传感器可实现阻抗的变换，该传感器可探查到目标如人体所发出的红外线，并采集该信号将其转换为电信号予以输出，通过传感器和单片机等微处理器组成的系统即可构成一个简便的报警装置，热释电红外传感器可探查到人体活动时所发出的红外信号，在探查到红外源时传感器内部材料温度将会发生变化，传感探测元上的电荷将会减少，温度越高则电荷量尖山越明显，基于此原理可实现红外辐射源能量的动态监测。该系统选用的是人体红外传感器HC-SR501实物图如2.3所示。人体红外传感器就像猫的眼睛一般，在夜里也可以进行监视功能。人在8米，都会被检测到，它的覆盖角度是120°，它可以组成椎体感热区域，在空间形成立体警戒，并可以达到立体范围内全监测目的。HC-SR501 是基于红外线技术的自动控制模块。热释电红外传感器（）广泛应用于生产生活的各行业领域之中，是一种精度高、性能强大的检测仪，该传感器由三大部分组成，分别为传感探测元、干涉滤光片以及效应管匹配器。本文所选用的HC-SR501感应的范围是0-7米之间。热释电红外传感器的工作特性可概括为：（1）全自动感应，当传感器检测到人体时端口输出高电平，当检测范围内没有红外信号时端口输出低电平； （2）可重复触发。及若一直感受到人体发出的红外信号，则输出一直保持高电平，人离开延时断开； （3）工作电压宽为DC3V-DC24V；（4）感应范围大； （5）功耗低； （6）适应性强；（7）灵敏度高，具有较强的工作可靠性当防范区域内没有人时，周围都是静态事物，所以不会发出特定波长的红外射线，被动式红外探头检测不到目标信号，故不会发出报警信号，系统也不会发出报警指令。当有人突然闯入探测范围时，会造成红外辐射能量发生剧烈变化，红外探头检测到有特定波长的红外射线，人体红外辐射通过部分菲涅尔透镜聚焦，并被热效应电源接收，但是俩片热释电元接收到的能量不同，因为在热释电元俩端并有电阻，故当元件发生温度变化时，电阻上会有对应的电流流过，在电阻俩端就可以获得对应的电压信号，然后输出电压信号会送到报警器内，系统发出报警信号指令。图2-3人体红外感应器HC-SR5012.4 51单片机处理器采用的是51单片机的89C51系列， 这种单片机具有功率低、性能强、超强抗干扰的优势。这款单片机是芯片与一个8位微控制器4K字节的系统内可编程快闪记忆体。在单片机模块的选择中，对比了几个可行的方案，发现该型号的单片机除了稳定性强、低功耗、低价格成本以外，还因为该单片机的封装工艺，使得通过自身的两列管脚直接插入到设备的底座上。该型号的单片机的输入输出端口多，具有P0、P1、P2、P4四个端口，后三个是双向端口，而第一个端口则需要外接上拉电阻才能当常规I/O口使用。该型号的单片机的制度存储器能够根据使用需要进行扩展，支持的最大扩展内存为64KB，而系统的随机存储器大小为256字节。经过以上的对比和总结，系统的主控模块选择单片机。表2-1 89c51特点兼容MCS - 51产品4.0V至5.5V工作电压范围v全静态操作：0 Hz至33 MHz的三个级别的程序存储器锁定128×8位内部RAM32个可编程输入/输出线2个16位定时器/计数器六个中断源全双工异步串行通道低功耗空闲和掉电模式从掉电模式下的中断恢复看门狗计时器双数据指针断电标志快速编程灵活的ISP编程（字节和页模式）工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART2.4.1 单片机内部组成图2-4 51单片机内部结构图 2.4.2 STC89C51单片机引脚及功能一共有40条引脚，分别为端口引脚、控制引脚、电源引脚三个：图2-5 单片机引脚图（1） 端口线：4个8位端口共32条引脚，用于传输数据、地址、控制、状态等信息。端口：端口是一个双向I/O端口，8位漏极开路，驱动8个逻辑电平来进行数据输出。该端口的输入来自于管脚。端口需要从外部获取数据再进行存储，这时候就会对8位地址/数据实施多路并重复利用。端口根据不同的工作要求对指令字节进行接收和输出。这样的工作模式，端口内部会出现上拉的阻力，所以在验证程序的时候就需要外部的上拉电阻。 端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。该端口作为输入端口时是通过上拉电阻增加端口数的。端口负责输入时，被外部拉下的针脚会由于内部电阻会有输出。而且，端口的0号管脚和2号管脚分别承担着定时器/计数器的外部计数输入和触发输入。根据不同的的工作要求，该端口负责接收字节的功能。端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。端口要想发送“1”需要借助内部强大的上拉来完成。在用高8位地址来获取16位地址的外部数据存储时，会输出闩锁的内容。在进行其他功能时，该端口也承担着接收外部控制信号的责任。端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。该端口作为输入端口时是通过上拉电阻升高端口。端口负责输入时，被外部拉下的针脚会由于内部电阻会有输出。RST：在工作过程中起到对输入进行重置的作用，利用的是两个机器周期内的高电平完成的。：当系统需要对外部程序器进行访问或者是进行访问数据存储器时，的作用是将地址的低8位脉冲字节索存。系统编程产生的闪存时，引脚还起到输入输入的作用。在可能的情况下，禁止操作可以通过在区域的0号位置安装来实现。因为在0号位置之后只有一个固定的指令才能实现的激活。此外，引脚会稍微升高，不执行内部程序时，需要让禁止位无效。：从外部选取的信号来提供给程序存储器使用。单片机在外部获取指令时，只能产生两次有效的循环，换言之有两个脉冲输出。这时候访问外部数据存储器，系统会自动越过两个信号。：访问外部的程序内存只能够通过来进行。此时的状态应该是处于接地状态。特别的是，此时编程已经加密了的，则在重置期间，状态将在内部锁定。2.5 SIM900A短信模块1、最新一代的SIM900A GSM GPRS 开发板，可以低功耗实现语音、SMS（短信，彩信）、数据发送和传输的功能。2、SIM900A模块支持RS232串口和LVTTL串口，模块可以非常方便的与设计的产品进行联接，。3、此模块供电的要求：5V 供电。因为加了大电容所以可以直接连接单片机。电脑调试USB-232和USB-TTL均可，具有远程遥控功能。4、sim900a短信模块也支持2、3、4G手机卡。2.6 本章小结本章主要内容就是讲了系统整体的设计思路和每个模块的简介，包括单片机的选型，工作原理，以及在本设计中需要实现的功能；还有人体红外热释电监测模块的选型，介绍器件基本物理原理和在设计中工作的原理。第3章 硬件电路设计单片机能够实现简单运行的最少元器件组合就是我们通常所说的单片机简单运行的最小系统。单片机STC89C51运行的最小系统电路如图3-1所示。从图中可以看出,该系统电路主要由电源电路、复位电路、时钟电路、片内外程序存储器选择电路以及4组8位双向I/O口电路五部分组成。其中电源电路、复位电路和时钟电路这三部分是单片机STC89C52能够正常工作必不可少的部分,他们是单片机系统正常运行的必需的三个部分。下面分别对这这些部分进行介绍:图3-1 系统的电路原理图3.1 电源电路设计本设计采用电源电路为系统供电，同时实现电压转换、滤波稳压等功能。电源电路在系统中具有在重要作用，若电源不能为系统提供需要的电压电流，那么整个系统功能将无法实现。图3-2电源电路原理图电源电路原理如上USohiPI处为数据线DC插座处，用一根USB电源数据线，USB一端连接电脑电源，另一端DC插座连接P1，然后就可以将提供5V直流电，2脚和3脚接地，1脚接的VCC。自锁开关：第一次按下不会自动弹起，进入锁定状态，开关接通。第二次按下会弹起，及接触锁定状态，开关断开。3.2 人体红外探测信号输入电路设计人体红外探测电路是由，人体红外感应模块，信号流入放大器进行放大并通过比较器进行比较后将信号输出分为四部分。人体红外探测电路开始工作时，人体红外传感器检测到有人体发出的信号时，由传感器引脚发出的微弱电信号，经过放大电路，把输入进来的微弱电信号不失真的放大到所需的数值，经过比较电路后判断传感器接受到的人体红外热释电信号强度是否足够大。若强度足够大，则输出低电平，若强度不够大，则持续输出高电平。图3-3 人体红外探测输入信号电路原理图本设计人体红外探测输入信号电路原理图如图3-2所示，左侧内有信号放大电路和电压比较电路，右侧为输入信号电路原理图，当人体红外探测模块监视到有红外辐射能量剧烈变化时，微弱电信号经过放大电路进入电压比较电路后，做出判断，输出低电平，电流通过R6到达基极B流通到发射集E，则BE导通，所以集电极C和发射极E导通，那么CE导通。因为发射极E接地，所以RSD引脚接入单片机引脚输出为低电平，有效。三极管：是一种控制电流的很常见的元器件，目的就是可以把微弱的电信号，以不失真的要求方大成幅度值比较大的或者是所需要的电信号。3.3 时钟电路与复位电路的设计时钟电路的设计：为了满足定时和计时的功能所以设计了时钟电路。XTAL1和XTAL2为11.0592MHZ的晶振的管脚，为芯片提供时钟振荡。C22和C23采用的都是30pf的瓷片电容。如图3-4右下方所示：图3-4 时钟电路与复位电路原理图复位电路的电路原理图在图3-3左上方，有一个复位按键和C1电容构成。本设计中有两个复位方法，一个位手动按键复位，即RESET端不间断的，输出两个机器周期的高电平时就可以达到复位的目的。另一个是上电复位，当VCC接通电的瞬间，由于电容电压不会发生突变，故电容俩段电压为零，所以送到单片机内引脚RST的信号为高电平。电流通过R1后，电容开始充电。电容俩端电压开始增加，引脚RST不断减少，知道变为零，成为低电平则完成上电复位。 3.4 声光报警电路原理图声光报警电路由蜂鸣器，限流电阻R1，发光二极管和三极管组成。图3-5 声光报警电路原理图单片机I/O口驱动能力有限，不能直接驱动大电流用电器件，所以需要加入三极管用来放大电流。从单片机引脚BUZZ与基极B相连，则单片机发出低电平信号，则声光报警电路导通，电路开始通电，蜂鸣器开始进入工作状态，发出哔哔哔的响声，发光二极管开始发红光并不停的闪烁。3.5 按键输入电路按键输入电路由三个按键组成，引脚与单片机引脚对接。按键按下I/O电平拉低，在程序中扫描I/O口即知道按键状态。图3-6 按键输入电路3.6 指示灯电路I/O接口输出低电平时，灯亮。本设计中共有三种颜色的发光二极管，分别为红，绿，黄。图3-7 指示灯电路原理图3.7 GSM通信模块电路本GSM通信模块用的是SIM900A模块。模块的引脚TX与单片机RX相接，模块RX引脚与单片机引脚TX相接。图中滤波电容C4与并联在电源电路输出端，可以使短信发送模块更稳定，可以使电源直流输出平滑稳定，降低了交变电流对模块工作正常性能的影响。图3-8 SIM900A GSM模块用的是UART通信协议。UART协议是一种通用的数据总线的名称，用于异步通信，在SIM900A中用于主机与通信设备之间的通信。3.8 本章小结这一章介绍了本设计内的所有电源电路的原理，以及详细的电路分析，包括信号的传输，送达到单片机哪个引脚，还有单片机内时钟电路和复位电路的设计，人体红外热释电模块的电路，和GSM通信报警模块的电路，都做了详细的介绍。第4章 软件设计4.1 软件程序的实现本系统包含硬件电路和软件程序两大部分，硬件电路设计完毕后需要完成软件部分设计。从功能上可将软件功能分为两种类型，其一主程序，其二为子程序。所有设计出来的小执行程序，都是一个小的功能执行模块，用来达到用户设定的目的，实现相应的功能。各子程序原理如下：防盗报警子程序：当监测到达到报警要求的红外辐射信号后，启用对应的防盗报警子程序即可实现防盗报警的功能。其防盗报警的设计原理：单片机输出有效电平后对应的声光报警电路里面的三极管导通，声光报警电路通电，做出报警的指令，蜂鸣器发出报警声，二极管闪烁。串行口通信子程序：单片机和SIM900A GSM短信发送进行通信时，晶振是11.0592MHZ，定时器产生9600波特率，当REN=0时 允许串口接收数据；当ES=0，串口中断应许；当EA=1，开启中断。串口通信程序一般采用的有三种：查询、中断、DMA。其中单片机的TXD与SIM900A GSM短信发送模块的RXD，单片机的RXD与SIM900A GSM短信发送模块TXD，发送用的是查询指令，接收用的是中断指令。4.2 主程序流程工作图主程序如下：Uart_init();  /调用中断初始化函数while(1)  /进入while循环keyscan();  /按键函数GSM_work();  /发送短信函数主程序主要是当人体红外模块监测到红外辐射剧烈变化后，判断出有人入，则主程序开始发送报警信息，指令到达通信报警模块，继续执行，一直循环。按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4-1所示：启动短信报警电路开始报警开始检测有无信号输入系统初始化 否 是短信报警是否持续10秒 否 是 短信报警结束是否还有检测信号等待下次报警 是结束 图4-1 主程序工作流程图短信报警持续20s子程序如下：变量加1每500ms（50ms*10）布防指示灯取反一次故s计时变量清零进入布防状态布防指示灯长亮停止计时当人体红外模块热释电模块监测到有人闯入时，进入布防状态的系统的绿色指示灯开始闪烁，会不停地闪烁20s，如果人体红外辐射还可以检测到的话，将执行短信报警模块，单片机会执行报警指令。4.3 短信模块报警流程图系统监视到有人闯入后，布放绿色指示灯开始闪烁20s后，GSM短信发送模块发送防盗报警短信，待发送完成后，黄色指示灯将不再闪烁。发送短信部分程序如下：接收手机号码 引号延时发送短信内容延时确定发送短信开始初始化 P2.0是否为高电平 否 是电路启动短信报警模块报警结束 图4-2 GSM短信模块报警流程图4.4 紧急报警子程序流程图本系统中设计了紧急报警程序，有一个紧急按钮可以使单片P2.0输出高电平，短信报警模块直接会执行短信报警功能，因为在防范区域内面人体红外模块不能覆盖所有范围，或者防范区域内有小孩或者老人的时候，他们先发现了有人闯入，或者防范区域内有人强制闯入的时候，自动检测和发送报警短信会有一段时间，而这个时候就体现出来紧急报警的优势，它无需通过人体红外模块进行监测，然后才会发送报警短信，可以直接通知到防范区域内人。报警子程序主要是下面：紧急按键按下延时去抖再次判断按键是否按下手动发送短信变量置一，准备发送短信报警变量置一按键释放开始初始化 P2.0是否为高电平 否 是电路启动短信报警模块报警结束 图4-3 报警电路流程图4.5 信号采集电路流程图信号采集流程图如下。开始 初始化采集完毕？信号采集结束单片机INT0口数据采集信号经处理输出高电平盗贼入侵？ 否 是 否 是图4-4 信号采集电路流程图4.6 本章小结这一章主要介绍了，软件程序的设计，包括到每个模块的可以实现的功能的流程图，本章每一小节都做了详细介绍，每一小节还都附带了部分主要的程序，可以更直接，更详细的了解软件可以实现的功能。第5章 软硬件联调图5-1展示的是未通电状态的实物图，左上方是GSM短信模块，右上方是人体红外热释电监测模块，在GSM短信模块正下方左侧的是一个大电容，右侧的这个是一个蜂鸣报警器。依次有红绿黄三个指示灯，红色为警报灯，蜂鸣报警器响时，红色灯也闪烁；绿色为布防指示灯，即绿色亮时为人体红外热释电么模块工作正常；黄色指示灯为短信发送模块指示灯，发送短信时黄色指示灯亮，发送完成后，灯灭。在下面是51单片机，然后单片机右下方是晶振电路，在下面依次是四个按键，分别为复位、布防、撤防以及报警按键。整块板子最左侧下方为电源，黑色的是电源接口，usb电源接口，上面白色按键为电源开关，旁边红色指示灯为电源指示灯，电源开灯亮，电源关则灯灭。图5-1 实物静态图图5-2展示的是实物通电后的状态实物图，红色电源指示灯亮，单片机开始工作，GSM模块上方指示灯变亮，当插入SIM卡后LED灯先是一秒一闪，当找到信号后三秒一闪，如果一直是一秒一闪的话，就是电源供电不足，需要接在充电宝或者电脑USB接口上。图5-2 实物电源通电图图5-3展示的是当电源接通后，所有硬件都在等待按钮的启动，按下二号键，启动人体红外监测模块，系统进入布防状态，绿色指示灯开始亮。图5-3 实物布防工作图图5-4展示的是GSM短信发送模块工作状态实物图，绿色指示灯亮，说明人体红外热释电模块开始工作，开始监测周围是否有信号，当监测到有人闯入时，黄色指示灯亮，说明GSM短信模块开始向用户终端发送报警短信，五秒内发送完毕后，灯灭。用户终端收到短信如图5-5所示。图5-4 GSM短信工作图图5-5 短信图图5-6是声光报警工作的实物图，当发送完毕后，黄色指示灯灭，红色报警指示灯开始闪烁，同时蜂鸣报警器开始工作，持续20s后结束，绿色指示灯常亮，系统再次进入检测模式。图5-6 声光报警工作图图5-7是紧急报警工作状态的实物图，当系统通电后，不管是否进入布防状态，只要按下4键，紧急报警按钮键，黄色指示灯立刻亮GSM短信报警模块立即向用户发送报警短信，这个按钮可以大大减少人们面对紧急情况发生时，报警所需的时间，具有时效性。短信发送完毕后，蜂鸣报警器与红色报警指示灯继续工作，工作情况如图5-5一样。图5-7 紧急报警工作图这一章介绍了实物图的工作状态对应的实物图，介绍了实物静态图，实物通电图，布防工作状态图，GSM短信模块工作状态图，声光报警工作状态图，紧急报警工作状态图。每一个工作状态都对应的现象都进行了详细的分析。第6章 结论与展望现在已经单片机发展进入百花齐放的时代了，世界上几乎所有芯片制造的大公司都有自己生产研发的单片机系列，有与51系列兼容的，也有不兼