报警系统中的通信技术与应用研究.docx

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计报警系统中的通信技术与应用研究学 院：专 业：姓 名：指导老师：信息学院信息工程唐侨学 号：职 称：160103106320谢珺堂教授中国珠海二二年五月2诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计报警系统中的通信技术与应用研究是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：报警系统中的通信技术与应用研究摘 要当今世界，随着人民生活水平的大幅改善，广大人民群众对于家庭财产的保护显得尤为重视，为了保护居民的家庭财产、在家中出现火灾及外人进入的情况下使家人及时

2、得到警报，设计出一种简单实用的报警器逐步成为大众日益关心的一方面。本文主要介绍的研究主要是基于STC89C52, GSM家庭报警安全与报警系统的设计。该系统有两个功能传感器用于检测人体入侵的HC-SR501传感器与检测火灾情况的MQ-2传感器，对于警情的发生较为敏感，能够及时发现并于第一时间发出报警。而且通过添加的GSM模块，能向预先指定好的手机发出实时的警情信息，从而使家人第一时间得到通知，即使家中无人也能够及时做出相应措施。这种防盗器可以安装在较为隐蔽的地方来进行信号检测，而且GSM模块能够向手机发送报警短信，便于远程监控。本设计主要包括信息采集、信息处理、报警与GSM模块等部分。关键字：

3、单片机；HC-SR501传感器；GSM；MQ-2传感器Research on communication technology and application in alarm systermAbstractPresent world, because of the great improvement of peoples living standards, more and more people begin to pay more attention to the protection of their family property. In order to protect people

4、s family property, in the case of fire at home and the entry of outsiders, the design of a simple and practical alarm has gradually become an increasingly concerned aspect of the public. The system is connected with two kinds of sensors, which are used to detect human body (hc-sr501 sensor) intrusio

5、n and fire (mq-2 sensor). This paper mainly introduces the design of GSM home alarm and security system based on STC89C52.It is sensitive to the occurrence of alarm, and can detect and send out alarm at the first time. So that the family can be informed at the first time, even if there is no one at

6、home can make corresponding measures in time. This kind of anti-theft device can be installed in a more concealed place for signal detection, and the GSM module can send alarm SMS to the mobile phone for remote monitoring. This design mainly includes information collection, information processing, a

7、larm and GSM module.Keywords: single chip microcomputer; hc-sr501 sensor; GSM; mq-2 sensor 北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目 录1绪论11.1研究的背景11.2 报警系统的发展11.3 论文结构安排22家庭安防报警系统设计32.1主体硬件模块方案确定32.1.1主控芯片的选择32.1.2按键输入模块的选择32.1.3 选择显示模块42.1.4.数据存储芯片的选择42.1.5报警模块的选择52.1.6选取热释电红外传感器52.1.7烟雾外传感器选取52.1.8 通信模块选取52.2总体方案确定

8、63 系统硬件设计73.1介绍单片机以及最小系统内容73.1.1 STC89C52单片机的介绍73.1.2 STC89C52单片机的最小系统83.2热释电红外传感器103.3烟雾传感器113.4 LCD1602显示器及电路123.5.声光报警电路133.6.按键电路143.7.GSM通信模块电路153.8火灾传感器模块电路164 系统软件设计174.1 软件的程序实现174.2 主程序工作流程图184.3 中断服务程序工作流程图194.4 GSM报警电路流程图204.5独立按键模块流程图215系统调试和仿真225.1硬件的焊接225.2系统硬件调试235.3系统软件调试235.4 软件Prot

9、eus仿真245.4.1 简介Proteus仿真软件245.4.2 使用Proteus软件245.5附图25结论28致谢29参考文献30附录 程序清单311绪论1.1研究的背景随着科技与材料发展的不断进步，信息化的生活越来越常见。生活中，几乎人人都有手机，通信技术给我们获取信息的方式带来了很大的改变。得益于此，我们对于家庭安防的需求便能够通过通信技术得以向智能化、即时性的方向发展。安全管理需要有一个实用有效的安防报警系统提供保障，其报警是基于防盗、煤气泄漏、消防等警情来说的。我们的生活中，我们更想要的措施是想要通过实时监控来实行安全防范的一个家庭报警系统，可以实时收到室内的各种警报信号。本设计

10、依据在实际应用中的要求，借鉴了市面上的一些报警器，取其优点的同时也克服了一些其不同方面的缺点，最终设计而成，能够满足家庭、宿舍等安防需求。今天，随着人民生活水平的大幅改善，广大人民群众对于家庭安全显得尤为重视，为了保护居民的家庭财产、在家中出现火灾及外人进入的情况下使家人及时得到警报，设计出一种简单实用的报警器逐步成为大众日益关心的一方面。此设计主要基于STC89C52芯片，介绍有关于GSM家庭报警安全与报警系统的设计。该系统有两个功能传感器，用于检测入侵与火灾情况，对于警情的发生较为敏感，能够及时发现并于第一时间发出报警。而且通过添加的GSM模块，能向预先指定好的手机发出实时的警情信息，从而

11、使家人第一时间得到通知，即使家中无人也能够及时做出相应措施。这种防盗器可以安装在较为隐蔽的地方来进行信号检测，而且GSM模块能够向手机发送报警短信，便于远程监控。1.2 报警系统的发展家庭安防报警在中国早已有了发展。防盗方面有小区常见的防盗门、防盗窗，超市里常用的EAS防盗系统；火灾报警方面已知的有一些用于厨房的使用温度传感器的火灾报警器。然而这些报警器都有其一定的缺点，比如说家庭中的安防不可能做到像超市那样将所有物品贴上带有磁性的标签。在国外，安防报警系统的发展已处于较为先进的状态，防盗器大部分探测器使用的都是人体热释电红外传感器，其原理是利用阻抗变换，将接受到的红外信号变化通过电阻转化为电

12、压的形式传给处理器2。而在中国，安防方面的发展则显得相对缓慢，接收器大部分仍使用的是较为传统的传感器。例如近年来发展较好的紫外传感器，但由于在应用时需要较高的电压且成本也比较高，因此使用较多的是一些大型的工厂，并不适用于家庭或宿舍。另外一些则因其感应距离及灵敏性相对来说都大有不足而鲜为使用。对比而言，国外的安防报警系统已处于一个较为发达的阶段，国际上最具代表性的是北美地区。在安防方面，北美以大型的网络覆盖为基础，将各个监控区域相连接，以较为成熟的科技研制出相对便捷、高效的硬件设施，组合成为全面的安防报警系统。在一些电影或视频片段中偶尔也会出现这样的桥段，比如超市发生抢劫的情况，按下紧急报警按钮

13、，警察在几分钟内便能快速赶到。这便很大程度上归功于其全面的联网安防体系，使警方能迅速确定事发区域，及时控制现场。值得肯定的是虽然目前中国的安防现状仍有不足，但是得益于电子信息技术和现代移动通信技术等技术的迅速发展，中国的安防状况也在不断完善，逐步与国际接轨，在许多方面也逐渐走向成熟。1.3 论文结构安排本文共有五章，从多个方面详细介绍了家庭安防报警系统的结构及其功能的实现：前面第一部分为绪论，主要介绍了家庭报警系统的相关背景以及全世界的概况与发展；第二部分主要是介绍家庭安防报警系统设计的具体内容，介绍的是本人所设计的家庭安防报警系统，主要包括本设计的大致结构，组成部分及任务要求；第三部分是系统

14、硬件设计，以系统的硬件为主，介绍本安防报警系统主要的硬件构成，给出各个模块所使用的器件，对各部件进行介绍，对其在系统中的功能进行描述；第四部分是系统软件设计，着重介绍软件制作时的方法，以流程图的方式更加简明地展现软件部分，使读者对程序设计时所采用的方法思路有更加清晰的了解；第五部分是安防报警系统的实现，从整体视角全面介绍整个系统的运行，结合软件与硬件，讲述如何能够成功实现其功能。2家庭安防报警系统设计2.1主体硬件模块方案确定2.1.1主控芯片的选择主选方案：使用STC89C52单片机作为主控芯片由于宏晶科技公司生产的STC89C52具有8K网络程序设计闪存的低功耗8cmos微处理器，且STC

15、89C52的内核使用了升级版本的MCS-51内核，升级后的内核MCS-51相比于传统51单片机多出了许多功能，比如芯片具有4K EPROM存储器，并且与STC89C52芯片指令兼容，并且需要以电的方式存储数据，则可以直接使用内部存储器，而不必使用外部存储器芯片将其存储在其中。它具有成本低、开发方便和线上编程和下载等优点。方案二：采用MSP430单片机作为主控芯片1996年，德州仪器公司发布了一款MSP 430单片机，也叫混合信号处理器。它可以生成数字电路和模拟电路，还可以形成具有各种功能的芯片，MSP 430是一款16位混合信号处理器，超低功耗，同时在同一块芯片上集成多个功能的模拟、数字电路模

16、块的微处理器，带有简单的命令集。这种单片机发难度大，价格高，不被普遍采用，一般在用电池供电的便携仪器中用得比较多。综上所述，之所以决定使用宏晶科技的STC89C52单片机作为主控芯片，这是综合考虑到了开发的难易度、成本以及资源的合理分配做出的决定。2.1.2按键输入模块的选择方案一：采用独立的按键作为输入设备每个按键都需要一个专属的I/O端口，对应着一个功能，检测的次数取决于按键的数量，按键越多，端口越多，占用其他器件的连接端口，当按键数据以及线路多的情况下，反应速度则呈现反比的情况，反应速度变慢。方案二：采用矩阵键盘作为输入设备采用矩阵键盘作为输入设备时，可以使用读取程序算法来明确所要按的对

17、应键，方法就是将行线和列线相对应连接到了矩阵键盘两端，将每条行线和列线都与单片机进行连接，通过编辑固定的程序就能实现明确所要按的键。这样可以有效减少I/O端口的使用，就是编程有点困难。通过对比方案一和方案二，独立键盘性价比较高，最终选用其作为输入设备。2.1.3 选择显示模块选择一：LED数码管动态扫描显示 与其他显示器相比，LED数码管因其重量轻成本低，能够及时显示各种数字的同时还能显示字母。但是由于采用的是动态扫描显示，其占用的单片机I/O口相比就较多，而且STC89C52单片机的I/O口输出电流相对较小，所以我们需要额外的驱动电路来处理，由驱动电路来控制电流大小进而控制数码管，如果数字或

18、者字母多的话显示比较麻烦需要焊接很多电路。选择二：LCD1602液晶显示屏与LED数码管相比，LCD1602液晶显示器可以显示相对范围更大的数字和字母范围，可以将16*2也就是32个字符全部显示出来，这些字符主要包括数字，字母，符号，自定义字符。LCD1602主要用于小范围的显示场合，主要是5*7点阵组成的一个字符，其在数据传输主要是采用串行数据传输，因此看起来十分简单。而且，技术相对成熟，更加完善。选择三：使用LCD12864液晶显示屏与之前两者比较，LCD12864的主要优点是屏幕更大，其分辨率为128*64，共具有8192个，其液晶显示屏由4位与8位串行和并行共同组成的，其的主要接口比较

19、简单，方便操作，可以在系统上表现是具有人机交互界面，LCD12864液晶显示屏可以同时显示大量的信息，其8*4行和16*16的设计可以显示相应大小的点阵汉字，这样就能够对能源大大减少消耗，在显示功能上表现很全面，但是如果不全部用完就会造成空间的浪费，因此如果在设计不需要这么大的屏就不要用，不然造成成本上的浪费。综合上述的描述，考虑到本设计显示内容比较大，最终选用LCD1602液晶显示屏来显示。2.1.4.数据存储芯片的选择方案一：使用内部的EEPROM进行单片机的数据存储在STC89C52芯片内部具有EEPROM功能，此项技术主要是通过芯片的ISP/IAP技术，通过读写内部闪存，完成EEPRO

20、M存储技术，芯片中的EEP存储的0x2000为它的起始地址，512字节为一个扇区，其EEP存储空间大小为2K字节，相对较大。方案二：选取AT24C02用作特定的数据存储芯片由于AT24C02是一个2K位串行互补金属氧化物半导体（CMOS）EEPROM，专门用于数据存储。它有256个8位字节来存储信息。其开发公司catalyst的在原理上，选择完善的的CMOS技术，降低了电子器件的不必要功能消耗。存储芯片一共有16个字节的页面写缓冲区，操作由IIC接口总线完成，从而完成特殊的写入保护功能。从上述功能综合考虑单片机内部EEPROM内部存在，考虑成本问题选取方案一作为本次设计方案。2.1.5报警模块

21、的选择方案一：采用语音报警模块语音报警，表面上看起来是方便的，但是编程上相对比较复杂。方案二:发光二极管和蜂鸣器作为报警模块该方案编程简单，利用声光相结合不仅降低人工成本，还能及时的反馈用户信息。综上所述，最终还是决定采用发光二极管和蜂鸣器作为报警部分。2.1.6选取热释电红外传感器选取合适的红外传感器的作用是作为一个外界环境感知环节，需要相对更加灵敏。需要有一个传感器；Hc-sr501热释电红外传感器，此红外传感器是上世纪80年代发展起来的一种新型高灵敏度功能元件，通过检测人体发出的红外信号并输出电信号，用来作为入侵报警器或各种自动节能装置。通过检测人的身体辐射出的红外线，将其通过电信号变化

22、的方式传出，有放大电路将其信号放大，可以驱动所需的控制电路实现功能。2.1.7烟雾外传感器选取生活中常见的火灾传感器有两种，一种是感温式，另一种是感烟式，感温式传感器通过内部使用热敏元件，能够精确感知外部温度的变化，从而对火灾的发生进行报警。感烟式传感器的原理则是利用气敏元件能够对易燃气体及已燃烟雾进行检测，可以向报警电路送入相应电信号来报告火灾灾情。因此本设计中选取MQ-2传感器。2.1.8 通信模块选取今天，随着GSM网络的完善，出现了一个stm800 GSM通信模块，是一个易于整合，有着900/1800Mhz双频的高度集成GSM模块，此通信模块坚持一贯的优良品质。通过卓越的品质，在短时间

23、内开发出低成本的优质产品，让开发者们具有更好的条件。这一款GSM模块在生活中的很多无线领域都发挥着重要的作用，其产品质量和性能保证了这一模块在这一领域的地位。利用sim800a的GSM模块作为信息传输介质，只需插入电话卡，就可以在电话网区域内接收到它发送的信号。而由于SIM800模块的性价高况且也能满足我设计的需要，所以讲此模块应用于我的设计中来完成想要的短信发送功能。通过单片机的串口相互连接来通信，此模块通过手机和智能产品的短信功能进行交互，因此可以远距离操作，满足门禁的远程开锁的要求。2.2总体方案确定本系统由红外传感器与烟雾传感器探测信号，当有信号输入时，传感器能够将其转化为电信号送到S

24、TC89C52，然后GSM模块可向用户发送相应的警示信息，从而提醒用户家中所发生的相应状况。系统主要由数据采集、按键控制、报警模块组成。其中数据采集功能主要由传感器实现，按键控制主要交由单片机完成，GSM模块负责远程报警，向手机发送信息，系统的组成如图2.1所示。储存芯片单片机复位电路LCD1602显示电路时钟电路晶振电路HC-SR501传感器MQ-2模块报警电路独立按键GSM模块图2.1 智能安防报警系统结构图1.基于STC89C52单片机；2.报警器需要能够检测到室内有入室盗窃与火灾隐患情况的发生，并能够及时报警；3.信号检测部分采用两种传感器：热释电红外传感器、烟雾传感器。通过传感器来检

25、测家中是否有外来人员进入或者火灾的发生，若传感器检测到相关信号，应发出声、光报警，4.GSM模块可在灾情发生时完成短信报警，使成员在家中无人的情况下第一时间收到报警信息；3 系统硬件设计3.1介绍单片机以及最小系统内容3.1.1 STC89C52单片机的介绍通过前面的思考以及选择，本设计主要内容是电路控制核心处理器采用STC89C52内核的单片机芯片。作为美国爱特梅尔公司研发的一款单片机，其功能性完善，内置高密度、非易失性的特点的存储器，含有成本低能源消耗低的控制器。存储空间为8K,空间相对比较大。可进行编程的控制芯片，STC89C52被人们广泛的运用于各方面。在本小节中将对STC89C52的

26、引脚结构进行挑选式讲解其中的一部分来说明该芯片的运用方式及功能。STC89C52相关引脚说明：（1）VCC:电源电压引脚。（2）接地:地面销。（3）P3.0 RXD（串行输入口） （4）P3.1 TXD（串行输出口）（5）P3.2 /INT0（外部中断0） （6）P3.3 /INT1（外部中断1） （7）P3.4 T0（记时器0外部输入） （8）P3.5 T1（记时器1外部输入） （9）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） （10）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） （11）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。（12）ALE/PROG：当芯片

27、通过访问外部存储器时，数据锁存器允许的输出电平被用来锁存地址的状态字节。在FLASH编程过程中，它被用来输入编程脉冲。在正常情况下，ALE端输出一个正极脉冲信号，频率为振荡器的1/6，周期不变。目的是用来作为定时器或者作用于来自外部的输出脉冲。（13)/PSEN:出现有属于外部程序存储器的频闪信号。在外部程序内存提取期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。（14）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端

28、保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 (15)XTAL1:反向振荡放大器输入，内部时钟工作电路输入。 (16)XTAL2:反向振荡器的输出。单片机STC89C52的引脚图如下图所示：STC89C52单片机引脚图3.1.2 STC89C52单片机的最小系统浏览整个系统的设计，主要是各个部件的设计和安置需要深入分析，系统中由两个电路组成，一个是复位电路，另一个是时钟电路。复位电路有两种:自动复位电路和按键复位电路。其电路设计方式均容易操作且相对简单，出现问题也比较容易解决。这种复位方式是通过将电源VCC与RST端经电阻作为连接而接通电路

29、来实现其功能的。主要是让整个系统保持独立工作不受外界影响，就需要对时钟电路分外看重。时钟信号的控制是本次设计的首要选择，能够及时反映出个部件的运行情况。而内部时钟跟外部时钟是时钟电路设计的两种基本形式。针对这次的研究，我们利用的是时钟电路中的内部时钟电路，这种电路能够及时准确的显示各部件的工作情况。STC89C52单片机芯片最小系统的完整电路图如图所示。XTAL1和XTAL2在晶体振荡电路中，分别作为独立的输入和输出逆变放大器，而晶振电路主要被设置在内部电路振荡器上面，进行内外部的驱动信息的转化，根据图3.2可以知道，本次研究主要是利用震荡电路的原理结合时钟模式将外接定时元件来接入到晶振电路中

30、的XTAL1、XTAL2的引脚上，其主要元件有晶体以及电容，通过电路输送进行振荡反应，晶振的频率如果越来越高，那么消耗的电能也越来越大，晶振在正常情况下是在1.212MHz 之间任意选择，不过有时候可以达到24MHz 甚至更高。由于AS608指纹识别模块与单片机直接采用的是串口方式进行通讯，而选用11.0592MHz晶振可以产生9600波特率0%误差，主要采用的11.0592MHz 的石英晶振。电容的主要作用在于削弱晶振，降低频率。本次研究的是30pF，而石英晶振的电容选择范围在2040pF之间选择；而陶瓷谐振器件在3050pF之间。图3.2 晶振电路对于整个复位电路的设计，主要是自动和手动两

31、种方式。图3.3中所示的复位电路既有手动也有自动。当接上电源的时候，电容的负极和RESET相连，电阻有电压通过，当RESET的一端输入高电平的时候，整个芯片就会被还原位置。然后芯片还是处于不断的工作当中，当加大电源的时候，电压就会逐渐变小并接近于0。由图可以知道，复位按键跟电容是并联在一起的，一旦复位按键没有被启动，那么整个电路就不能通电。在一般情况下接通单片机芯片后，需要使RST引脚出现高电平来达到手动复位的效果，那么就需要按下复位按键，使单片机能有效地复位，需要在RST管脚上保持10ms以上的高电平。图3.3 复位电路3.2热释电红外传感器选择PIR热释电红外线传感器，是因为它是作为一种高

32、灵敏度的红外线传感器，其内部主要是利用能够接收红外线的高热电材料完成信号采集工作5。通俗来说，它的原理是根据内部高热电材料受到红外信号变化时产生的阻抗而变化产生电压变化，从而将相应信号传入处理器。人体自身能够发射出一定波长的红外线，这个波长范围正好可以被这种传感器内部的元件检测。为增加它在报警时的高效率、低错误率，在其前端增加了一个滤波片，可以将不属于所需探测范围内的红外线隔开，提升了辨别能力，大大降低了误报率。再加上其成本也比较低，因此将它作为安防报警系统中的探测器是十分合适的。热释电红外传感器实物图如图3.4所示。图3.4 热释电红外传感器该传感器通过多个部分组成，其具有较多功能，内含红外

33、发射和接收电路(由D5和D6红外发射和接收二极管组成)。具有能成功发射和接收红外光的功能，当有人闯入时，入侵者的身体会中断发射出的红外线，接收电路将接收不到红外线，由此判断为应当报警，通过单片机芯片处理控制报警。设计电路如图。图 红外防盗电路3.3烟雾传感器本设计中对煤气泄漏检测采用的气体检测模块为MQ-2气体检测模块，此模块效果显著，对液化气、丙烷和氢气具有高灵敏度的特点，对家用天然气或其他可燃气体具有良好的检测效果。MQ-2气体检测模块可以检测各种可燃气体，且成本较低，所以应用很多。特别适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置。MQ-2实物图遇到空气环境中具有可燃气体时，传感器的电导率会发生一定

34、的变化，其数值与空气中的可燃气体的浓度呈正相关。1、对大部分家用燃气有良好的敏感性。2、该传感器使用寿命长，稳定性高。3、具有对气体浓度的快速反应及恢复特点。烟雾传感器电路图3.4 LCD1602显示器及电路此显示器具有两种显示模式，一、字段显示。显示方式与LED显示相差不大，只要发送相应的信号到对应的引脚即可显示所需要的内容。二、字符显示。使用显示基本字符来提供自己所需要的显示内容。根据使用需要，我采用的是字符显示，在系统中使用显示器作为显示元件的输出信息。此元件具有多种优点：无需额外的驱动电路、体积小、功耗低、显示内容相对于传统LED数码管更丰富，具有这些优点。LCD1602液晶显示模块采

35、用标准引脚配置。其接口引脚如下:图3.7 1602显示模块其实物图如下图所示。LCD1602液晶实物图3.5.声光报警电路报警电路部分主要是检测模块检测到相应信号时，通过控制中心控制LED与蜂鸣器的响应而发出报警，原理图如图所示。设计时，报警部分两个电阻均为2.2K，根据原理图可以看出相应报警信号从单片机发出后经一个放大电路将信号放大再传给两个报警器即蜂鸣器与LED，从而发出醒目的报警提示。图 报警电路原理图LED是电子线路中最常用的电子元件之一，起着指示信号的功能，作为一个典型的电路元件，其两端的电压具有差别，有一个1.3V的压降，超过这个数值，LED的二极管就导通，当单片机的P10姐低电平

36、，二极管导通，LED发光，反之LED熄灭。为了电路的安全性，需要在I/O口上外接一个限流电阻来控制电流，以防上电时电流过大烧坏元件。LED驱动电路3.6.按键电路设计中有需要可以实现对人体防盗报警功能打开或者关闭的功能，一般通过按键来实现这个开关的功能，按键种类有很多，本次设计的需要不多，所以采用独立按键的方式，其操作简单且靠谱，按键电路直接接入单片机的I/O口，读取I/O口的高低电平的不同值来区别按下还是弹开。采用的是机械式按键，所以在按下的过程中会有电压毛刺干扰，为了防止误触发按键，在按键电路中都会加入防抖处理，分为硬件和软件防抖，根据实际需要，设计中使用延时10ms来作为按键电路中的防抖

37、处理。按键输入电路3.7.GSM通信模块电路通信模块要求能够具有良好的通信能力的作用，且需要集成多种器件，如射频芯片，基带处理芯片，存储器，功放器件，具有在多种情况下，能够进行良好通信的条件，综合条件看，本设计选择GSM模块，此模块其是一个具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。下图为实物：GSM模块实物图本次GSM模块和单片机接线到P30和P31，如下图所示GSM模块通信电路3.8火灾传感器模块电路设计中使用的检测器模块，根据对于火灾的检测需要，采用的是火焰传感器模块这种模块能检测的区域及范围较大，能检测波长为700nm1000nm波段的红外光，在880nm左右

38、灵敏度极大，且探测角极好，具有60度的探测角，实物如下：实物图其内部电路图如下：模块内部电路图和单片机主接IO口如下：2接单片机p14,1接单片机p154 系统软件设计4.1 软件的程序实现在设计系统中，单片机起核心处理器的作用，对于整个系统起到控制大局的作用，作用极其重要。对于传感器，烟雾，人体，火灾识别模块的系统主要是对显示屏选择和按键的程序选择和开发。整个程序开发利用的主要是C语言，进行数据信息的编程。对于本次设计上，我们主要利用Keil单片机软件对整个系统进行编程，首先将模块按照不同信息分为几类进行编写，在编写完成之后存储在编译器并形成相关的文件。然后针对编写的程序进行仿真调试，是否能

39、够满足本次实验的需求。一旦满足需求，在测试相关的液晶显示屏和按键，看看整个系统的运转是否正常可行，如果存在不足的地方，要及时更正修改。执行相应的操作，单片机通过串行接口对烟雾，人体，火灾模块的监测信息进行读写操作。程序启动前必须对各模块功能进行初始化，检测在有无按键按下，判断是否按下按键，并对是否执行相应子程序进行判断。整个设计的主要程序是液晶显示和按键程序等，必须确保各种硬件系统的可行性及稳定性才开始对于系统程序进行相应的识别和操作。4.2 主程序工作流程图系统主程序工作流程图如图4.1所示：图4.1 主程序工作流程图在主程序中，布防功能启动后系统进入初始化状态，完成初始化状态后，一旦烟雾传

40、感器探测到空气中可燃气体浓度过高或红外传感器检测到有人进入，就会向处理器发出相应信号，一旦有信号传入就会启动声光报警，持续5秒，若之后没有报警信号传入则停止报警；若仍能检测到信号就会继续并循环检测报警，即系统设置为每五秒会检测一次，即使有误报情况也会被及时发现12。GSM模块也会自动向户设置好的手机发送相应的报警信息。报警期间可通过按下撤防按键取消报警。4.3 中断服务程序工作流程图中断服务程序在安防报警系统中主要起到的作用是：当用户按下布防按键后，系统默认留有20秒给布防者走出监控区域，若在此期间没有走出，系统会持续不停地发出报警，而中断程序起到的作用就是中断报警，按下撤防按键，检测系统就会

41、终止工作从而停止报警。另外报警电路开始报警时，会每5秒钟检测一次是否还有报警信号传入。如果是误报情况比如说不小心碰到了紧急报警，就会在报警5秒后停止13。中断服务程序工作流程图如图4.2所示；图4.2 中断服务程序工作流程图4.4 GSM报警电路流程图报警模块主要由两部分组成，声信号、光信号报警和GSM短信模块报警，布防成功后若检测到报警信号就会启动报警电路，进行相应的模块操作。详细的原理为：通过控制三极管各部分的导通与关闭来驱动相应的模块来发送信号，即控制短信报警模块向用户发送短信报警，并同时输出高电平来控制声光报警模块发出报警音效以及灯光。报警电路主要由一个循环程序控制，首先判断是否满足所

42、给条件即P2.0端是否为高电平。当P2.0输出高电平时，NPN三极管导通，驱动GSM模块发送防盗报警短信，若检测到是低电平，表示未检测到相关信号，该部分回到初始化状态14。系统设置为每五秒循环检测一次，报警电路流程图如图4.3所示：图4.3 报警电路流程图4.5独立按键模块流程图图4.4 按键电路流程图5系统调试和仿真5.1硬件的焊接1.焊前准备在进行焊接之前，要先了解每一个电路板装配图，根据图纸上所需要的元件，进行相关型号、规格和数量进行核查，各线路之间也要严格排查是否存在接触不良等问题。2.焊接顺序首先安装的是电阻，再者是电容器，接着是相关的二极管和三极管，重要部分为各大集成电路的焊接，需

43、要保护电子元件不受损伤。其余电子元件则按照由小到大的步骤进行对应的焊接工作、3.对元器件焊接要求（1）电容元件焊接在进行电容器的焊接时，需要注意焊接的正负极，器件上有对应的正负极标识，不注意方向容易出现短路烧坏元件，在安装的过程中，需要先对玻璃釉电容器进行安装，其次是有机介质电容器和磁介质电容器，最后的步骤则是对于电解电容器的安装和焊接。（2）二极管的焊接在对二极管进行焊接操作的时候，首先要明确阴阳极的方向，每个二极管上面都有标注，并且安装时候标注要朝外看得清楚。对于焊接时间主要是控制2S,这个是针对最短的引线来说的。（3）三极管焊接针对三极管的焊接，正常焊接过程中是需要引线的，引线需要用镊子

44、夹住，这样防止烫伤。当需要大量散热的时候，就需要装散热片，那么接触面就需要平整光滑才能添加。当需要进行绝缘设置的时候，就需要添加绝缘薄膜。管脚一般是利用塑料导线与电路板连接在一起。（4）集成电路电路的形成主要是将各个部件焊接在电路板上，每个部件所在的位置，所需要的型号，引脚的位置都是尤为重要的。首先要将两只引脚焊接稳定一边，然后再焊接另外一边，从左到右，从上到下顺序进行焊接操作。当出现参差不齐的引脚时候，就需要进行齐根剪。（5）LCD1602使用注意事项：1）要尽量减少对整个装置增加外力，否则部件容易受到损害导致屏幕不显示；2）坚决不可以利用工具敲击显示屏，一旦显示屏出现裂痕，那么显示效果就会

45、出现错乱；3）当出现液晶显示屏爆裂并且掉落，要及时清理并不要直接用手接触，这样会影响身体健康。如果有接触到，要立即有酒精消毒，然后用清水清洗多次后用纸巾擦干；4）对于液晶显示屏的清洗，一般都是利用棉花蘸少量石油苯轻微擦拭清楚表面的垃圾物。清洗一定要使用不可溶的洗剂，否则偏光片会受损；5）液晶显示屏要原理静电地方，避免烧坏电路CMOS电路； 6）该显示屏不能放在高温或者湿度大的环境中，这样器件会容易受损，一般适用温度为0-35，湿度低于70%的环境中。7）一般情况下，有太阳光照射的地方，显示屏都不能存放；8）在使用过程中接通电源，那么相应其他模块不嫩动；9）显示屏要有稳定的电压和电流，并且控制在

46、一定的温度下，不然电路中的LCD模块将会被受损。5.2系统硬件调试硬件调试主要是核查电路是否存在问题，是否有接触不良、焊接是否到位以及具有方向的元件是否方向弄错、电路设计错误等情况。如何正确的对于元件方向正确性的检测方法只有将实物与PCB板的电路图线路进行对照，检查是否有错误，若出现与电路图不同的需要重新对照确定漏焊时及时的补焊。使用万用检测表来对电路中的经常出现的短路、断路、虚焊等情况进行检测。这种检测方法是相对比较简单的，能够测出电路是短路还是断路等。将红黑笔放在相应的元件上，如果出现鸣叫声，说明此段电路存在问题，进而将相关的问题解决好。5.3系统软件调试测试所需的工具：KEIL软件、系统硬件、PL2303下载器等。在KEIL软件编写相关的代码，并将相应的代码生成.HEX文件后通过PL2303下载器下载到单片机中。最后进行程序的调试，调试过程要做好相关的记录并反复测试，看是否存在系统问题。在系统软件调试上主要遇到以下几个问题：1、LCD1602显示出现花屏。解决方法：在本设计中用到了LCD1602字库显示和绘图显示，刚开始以为字库显示的内容和绘图显示的内容只要显示其中一个另一个就会自动被清除掉，但