基于单片机GSM的家居智能防盗控制系统设计讲课稿.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。基于单片机GSM的家居智能防盗控制系统设计-本科毕业设计(论文)开题报告题目：基于单片机的家居智能防盗控制系统设计院系：控制工程专业：自动化学号：1209101003姓名：崔小雄指导教师：张开生2015年11月摘要本系统采用嵌入式技术,主要由STC89C51单片机和GSM短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络发信息的数据融合与处理,以最直观的中文短消息形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。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。GSM短信息模块执行发送短信息给

2、用户手机和接收用户手机的短信息从而建立用户手机和单片机控制系统的远程通信功能。系统主控模块主要完成解释、发送短信息，并实现对各功能子模块的控制。该系统软件采用C语言编制，基本实现了各系统功能。关键词：单片机SIM900A模块传感器嵌入式技术数据融合AbstractTheSystemadoptstechnologyofinlay,ItismadeupofMCUandGSMModem.ItwilldisplaythealarmcontentinChinesedirectlyatyourmobilescreen,anditrecurstothemostreliableGSMmobilenetwork

3、datacombinationandprocessionofshortmessageofreceptionandsending.Thesystemadoptedinitiativeinfraredsensortodetect,anditturnedthetraditionalalarmnetandalarmwindowstoimmateriality.Besides,thesystemequippedthesmogsensorandleakinesssensorofgasandguardedagainstfireandgasleakiness.WirelessmoduletransitsSMS

4、tousersmobilephoneandreceivesSMSfromusersmobilephone，soconnectingwithtelecommunicationfunctionbetweenusersmobilephoneandmicrocontrolsystemAndthecommunicationbetweenthehostcontrolandseveralsubfunctionmodulesisrealizedthroughthepowerlinecarrierwaveThehostmodulemainlyfulfilsthefunctionofsendingSMSandre

5、ceivingSMSandinterpretingSMS，andthencontrollingthesubmodulesInthepaper,thesystemsoftwareisfinishedusingtheassemblelanguage，andthefunctionofthesystemisrealizedKeywords：MCUSIM900AmodemSensorTechnologyofinlayCombinationofdata目录摘要II第1章绪论11.1课题背景11.2家庭安防的发展与现状11.3设计的目的和意义3第2章系统功能及总体设计方案42.1系统功能42.2总体方案设计

6、4第3章硬件系统设计63.1主控芯片的选择63.1.1STC89C51的功能特性简述63.1.2STC89C51最小系统73.2GSM无线通讯模块SIM900A93.2.1GSMModem的主要功能113.2.2GSMModem的硬件电路113.3电源电路设计143.3.15V电源设计143.3.2传感器选型143.7键盘与显示153.7.14*4矩阵键盘153.7.2LCD160216第4章家庭防盗报警系统的软件设计184.1主程序流程图184.2外部中断0中断服务子程序流程图194.3串口通信的软件设置204.4热释电红外HC-SR505的软件设计214.6液晶显示的软件设计214.7GS

7、M模块中的AT指令21第5章系统调试245.1GSM模块调试245.1.1设置短信中心号245.1.2AT指令调试255.2防盗报警系统调试27第6章总结296.1设计总结296.2展望29参考文献31致谢32附录：程序源代码33硬件系统总图33-第1章 绪论1.1 课题背景随着人们物质生活水平的不断提高，全国范围内建成了各式各样的现代化住宅小区。人们对家庭住宅的要求越来越高，特别是对个人安全和家庭财产安全的重视，人们不仅希望拥有一个舒适、温馨的住所，而且对家庭住宅的安全性等方面也提出了更高的要求。另一方面，经济的快速增长也带来了很多的负面社会效应，城市、农村之间收入差距进一步拉大，城市中的流

8、动人口也随之急剧增加，盗窃、入室抢劫等案件呈现明显的增长趋势，因此人们希望有一个可以安全生活的住所。但是犯罪分子的作案手段越来越高明，这使得以往那种依靠专人看管、小区物业管理等防范方式，已不能满足人们对家庭住宅防盗的要求。此外，传统的家庭防盗监控方式需要耗费较大的人力、物力及时间，效率低又不能保证家庭住宅的安全。上述情况都使得现代防盗报警系统慢慢深入到人们生活当中。尤其是电子和通信技术的迅猛发展，各种新技术的不断涌现，传统的安防物防等形式已经不能满足要求，难以适应当今社会新形势发展的需求。随着电子通信技术的进步和普遍应用，实现了家庭安防系统的快速发展，基于通信设备的家庭防盗系统也迅速崛起。1.

9、2 家庭安防的发展与现状随着信息社会的发展，计算机和信息家电已越来越多地出现在人们的生活之中，并提出了智能家居的概念。智能家居(SmartHome)系统是一个开放的、使用了多项高新技术的智能化、人本化的集成型家居系统“1，它把宽带互联网、信息家电、家居自动化和家庭安全防护防盗有机地结合到一起。智能化和网络化是未来家居发展的必然趋势。自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，多年以来，人们对智能家居环境的研究和追求始终没有停顿过。1997年，美国微软公司的总裁比尔盖茨的新居落成，不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具、电器都能够通过电脑控制，而且一个高性能的服务器作为管理整个系统的平台。

10、1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。1999年的时候，在德国汉诺威举办的Cebit信息产品博览会确确实实展出了一所真正的信息住宅。国内的智能家居网络技术的发展始于上个世纪九十年代末。到2000年开始广泛介绍和宣传智能家庭概念，使我国的居民了解智能家庭的概念，并感觉到我们在跨入新世纪的同时，自己的家居也将进入智能化的新时代。2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研发的关键一年。但由于没有智能家庭所需的接口标准，可选配的智能家用设备也很少，限制了智能家庭网络的发展。到20022003年有相当一部分

11、高档和中档的住宅小区和私人住宅，在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网进入一般居民的住宅和小区。到2003。2004年，我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。美国和欧洲在2003年2004年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器设备大量出现在市场上。国内自行设计和生产的可连网的家用电器设备也有相当的规模。到2005年2007年，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主。国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。其真正智能家庭网络的大市场将在20042007年中形成。如何建立

12、一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。对家庭设备进行远程监控也是智能家居一个分支。人们希望在回到家前启动家中的空调以调整到适当的温度：希望家中小偷入侵时能够报警，基于这些考虑本课题研究建立一个采用GSM短信息对家居环境进行远程监控，实现家居智能化的系统。目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，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。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点：

13、1.固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线，使其在关键时刻失灵。2.以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。3.集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要购买固定的频点。针对以上通信方式的优、缺点，我设计了基于GSM短信模块的家庭无线防盗报警系统。此系统可解决这些隐患，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，以最直观的中文短消息形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。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，一步步实现“千里眼”智能家居的理念。1.3设计的目的和意义随着时代的进

14、步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。同时，SIM900A型GSM模块自带RS232通信端口，能够方便地与单片机相连，可实现报警信号的无线快速传递，直接将报警信息传送到客户手机终端上，方便及时报警。通过GSM模块也能使该系统与PC终

15、端相连，方便多系统的协调统一管理。目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射接收以及微波等技术为基础。本设计所用的热释电红外传感器能以非接触的方式检测出人体辐射的红外线，并将其转化为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。用热释电红外防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比：（1）不需要红外线或电磁波等发射源。（2）灵敏度高、控制范围大。（3）隐蔽性好，可流动安装。第2章 自然界中，不论任何物体，也不论其本身是否发光，只要其温度高于绝对零度都会一刻不停的向周围辐射红外线。红外线传感器是将红外辐射能转化为电能的一种光敏元件，通常将红外传感器分为热型和光

16、子型，热释电红外传感器是利用红外辐射的热辐射作用引起元件本身的温度变化，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于热释电红外传感器可在室温使用，灵敏度与波长无关，所以广泛地应用于民用领域。系统功能及总体设计方案2.1系统功能该系统主要应用于家庭的室内或门窗上，具体安装位置还应结合房屋设计来选定。其价格低，抗干扰能力强，操作方便，工作环境温度为040C。系统通过研究国内家庭防盗设备的特性与应用，考虑了干扰的消除措施，有效地避免干扰的产生。系统的器件需要采用高性能低价原件，降低开发成本，而且能够满足大多数用户的需求。本系统将对家庭环境中的异常情况进行智能控制，以期达到最佳的控制效果。本设计包括硬

17、件、软件两部分。模块可划分为检测模块、报警模块和控制模块。电路结构可划分为热释电红外传感器、报警器、矩阵键盘、单片机控制电路。软件结构有循环检测、防盗报警两个功能。就此设计的核心模块来说，单片机是设计的中心元件，该系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括系统功能分析、硬件设计、软件设计等几个阶段。图2-1系统功能示意图2.2总体方案设计本系统以单片机STC89C51为控制中心，外接红外传感器。输入设备采用矩阵键盘，输出设备采用LCD1602液晶显示，通

18、过键盘输入数字，可以设定接收报警信息的手机号码。当传感器检测到有异常情况入侵时，单片机会触发报警输出设备发出蜂鸣器报警。并且可以通过GSM模块将报警信息发送到用户手机上，使用户对异常情况做出反应。系统结构图如2-2所示：GSM模块红外传感器键盘输入蜂鸣器报警MCU遥控布、撤防备用电源图2-2系统结构图第3章硬件系统设计3.1主控芯片的选择STC89C51作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用STC89C51单片机作为主控制芯片。3.1.1STC89C51的功能特性简述STC89C51的主要性能：与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编

19、程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符STC89C51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STC89C51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。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

20、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。和atmel的对比STC89C51RC单片机:8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带4K字节EEPROM存储空间;可直接使用串口下载；AT89S52单片机:8K字节程序存储空间；256字节数据存储空间；没有内带EEPROM存储空间;3.1.2 S

21、TC89C51最小系统（1）复位电路51为高电平复位，电容和电阻构成简单的上电复位。图3-2复位电路（2）蜂鸣器报警电路如图3-3单片机P15输出高低电平经R21连接三极管B极控制三极管的导通与截止从而使蜂鸣器工作。图3-3蜂鸣器电路（4）独立键盘如图3-4，由六个按键组成，每个按键的一端连接IO口，另一端连接GND案件分别接入P37-P32，只要按下相应的按键，相应IO口被拉为低电平，程序可以判断相应位是否为0来确认按键已按下图3-4独立键盘（5）时钟其中Y1是可插拔更换的，默认值是12MHz，C9=C10=30pf，它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。图3-6晶振电路3.2GSM无线通

22、讯模块SIM900A本设计中单片机可实时监控系统工作状态，且具有现场声光报警功能。但对于出门在外或经常出差的人来说，声音报警和灯光报警只能起到警示作用，实际意义不大。故本系统选用了GSM模块进行短信报警，通过系统自动发信息的功能以方便地通知用户家庭的安防状态及系统的运行状况。短信报警电路采用SIM900A模块。要实现目前GSM无线传输必须选择对应的设备，通过比较和核对，最终选定SIM900A模块来进行无线传输。SIM900A新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.34.8V,电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲

23、状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号,功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，SIM900A的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s,自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(ShortMessageService,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复.（1）技术特点SIM900/SIM900A短信模块体积小、重量轻；低功耗；支持

24、数据、语音、短消息和传真；SIM应用工具包；AT命令集控制；R&TTE认证、GCF认证；SMS：MT/MO/CB/PDU模式；音频:最高速率，升级最高速率和半速率；便于集成；（2）电气特性SIM900/SIM900A短信模块；支持电压范围：3.3V至4.4V；电流消耗：3.0mA（睡眠）10.0mA（闲置）；300mA(通话，最高2.0A)100A（掉电）；（3）输出功率SIM900/SIM900A短信模块；2W-类别4，forEGSM900；1W-类别1，forGSM1800（4）机械特性SIM900/SIM900A短信模块尺寸：54.5x36x6.75mm重量：17g环境温度：20Cto+

25、55C（GSM11.10标准）数据特征:CSD最大达到14.4kbps、USSD、不透明模式译码方式：CS1,2,3,4（5）接口SIM900A短信模块40脚连接：电源接口SIM3V接口标准RS232双向接口模拟语音接口050欧姆天线连接器表3-1SIM900A性能指标信息传送内容语音和数据电源单电源3.3V4.8V频段双频GSM900MHz和DCS1800MHz(Phase2+)发射功率2W（GSM900MHzClass4）1W（DCS1800MHzClass1）SIM卡连接方式外接温度范围工作温度：-20Cto+55C储存温度：-30Cto+85C工作电流损耗通话模式:300mA(典型值.

26、)空闲模式:3.0mA(最大值)省电模式:50µA(最大值)语音解码标准三种速率：半速(ETS06.20)全速(ETS06.10)增强型全速度(ETS06.50/06.60/06.80)短信息MT,MO,CB和PDU模式外型尺寸54.5x36x3.6mm音频接口模拟信号（麦克风，耳麦，免提手柄）通讯接口RS232（指令和数据的双向传送）SIM卡操作电压3V/1.8V电话薄功能存储于SIM卡中模块复位采用AT指令或掉电复位串口通讯波特率300bps.115kbps自动波特率范围4.8kbps.115kbps软件下载功能通过RS232或SIM接口实时时钟可实现（时钟频率32.768KH

27、z）定时器功能可用AT命令编程3.2.1GSMModem的主要功能a.收发短信；b.借助短信实现远程小批量数据传输；c.语音通话（GSM电话）；d.数传模式实现无线实时数据通信；e.无线上网（自动应答型）。3.2.2GSMModem的硬件电路模块要求12V/500mA供电，与计算机或单片机通过串口通信，波特率9600bp通过SIM卡座来安装SIM卡。（1）SIM900A模块概述SIM900A模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为直流3.34.8V，电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A

28、峰值；可传输语音和数据信号，功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，SIM900A的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300b/s115kb/s，自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。SIM900A由供电模块闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为SIM900A的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和

29、数字功能。（2）SIM900A引脚介绍SIM900A模块有40个引脚，通过一个ZIF(ZeroInsertionForce，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。SIM900A的第15引脚是正电源输入脚，第610引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。SIM900A使用外接式SIM卡，2429为SIM卡引脚，分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND。ZIF连接器上有6个引脚作为SI

30、M卡的接口，SIM卡上也有6个引脚分别与它相对应，SIM卡同SIM900A是这样连接的：SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与SIM900A的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。3340为语音接口，可以直接驻极体话筒和扬声器用来采集声音或者放音。15、30、31、32脚为控制脚，其中15脚是启动脚IGT，系统加电后为使SIM900A进入工作状态，必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。30为RTCbackup，31为Powerdo

31、wn，32为SYNC。1623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RXD0、TXD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。SIM900A模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-TRS232接口标准。SIM900A的SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示SIM900A的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时，表明SIM900A处于关闭或睡眠状态。图3-7SYNC图3-8SIM900ASIM900A模块要想与单片机连接有两种方法：方法一、由于SIM900A模块自带RS232端口，

32、若想与单片机连接，只需设计一个TTL转RS232电平电路,连接到STC89C51的UART口,另一端直接连接到SIM900A即可。如图3-10所示，串口模块由一个MAX232芯片和一个COMPIM串口端组成，COMPIM端口负责与GSM连接，MAX232负责与单片机连接。方法二、直接利用SIM900A模块的串口TXD0与单片机的串口RXD连接即可。两种方法相比，第二种方法简单易行，便于实现，故本设计采用了第二种设计方法。3.3电源电路设计3.3.15V电源设计系统的正常运行需要各种外围电路的配合，按照功能可分为电源电路、通信控制电路和其它电路。电源电路为单片机、传感器和SIM900A模块提供各

33、自所需的电压。稳定可靠的电源设计是保障SIM900A模块正常工作的关键。单片机和传感器的正常供电电压要求为5V，SIM900A的供电电压推荐值为5V，为了达到上述供电要求，选用了1.5A电流输出降压开关型集成稳压芯片LM7805，输入电压为6v，降压成5V供单片机和传感器电路。3.3.2传感器选型要实现防盗功能，相应感器是必不可少的，而无论是哪种传感器，其最终输出的都是开关量。（1）热释电红外传感器HC-SR505HC-SR505如图一所示是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，感应部分应用菲涅尔透镜对感应范围进行放大，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应

34、用于各类自动感应电气设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。具有本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉的优点。本次设计所用的是人体红外感应模块HC-SR505，模块里面包含了信号的放大电路和比较电路，其外接管脚如图3-20所示：管脚说明：1：正电源；2：高低电平输出；3：电源负极；H：可重复触发；L：不可重复触发；CDS：光敏控制。图3-20SR505MQ2感应范围：图3-21SR505感应范围3.7键盘与显示为了实现系统发生警情时能够向指定的号码发送短信息的功能，则必须有键盘和LED显示，来对防盗报警系统进行电话号码的预设，本设计采用LCD1602液晶显示和4*4矩阵键盘。3

35、.7.14*4矩阵键盘矩阵键盘又称为行列式键盘，踏实4条IO线作为行线，4条IO线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点设置一个按键，这样键盘中的按键个数就是4*4个。这种行列式键盘结构能够有效的提高单片机IO口利用率。如图3-22图3-224*4矩阵键盘本设计采用4*4矩阵键盘按键，接单片机P1口，相关功能设置如图3-23。3（键号0）7（键号1）11（键号2）15（键号3）2（发信息）6（键号4）10（键号5）14（键号6）1（挂机）5（键号7）9（键号8）13（键号9）0（拨号）4（接听）8（清屏）12（空闲）图3-234*4矩阵键盘功能设置功能说明：图中为括号的内容表示该按键按

36、下则相关数字送给单片机进行存储和显示，非数字键按表格中的功能在程序中实现。3.7.2LCD1602本设计采用1602LCD液晶显示频作为显示工具，当系统向外拨号、发送信息或有来电以及新信息进来时，通过按键控制执行相关应答，1602LCD同时显示相关指令指示。液晶显示器的显示原理：线段的显示：点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内

37、容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。LCD1602主要技术参数：显示容量:162个字符；芯片工作电压:4.55.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺寸:2.954.35(WH)mm；图3-24液晶显示第4章家庭防盗报警系统的软件设计4.1主程序流程图整个系统主要的分为

38、两个状态:布防状态、撤防状态。当撤防时，报警系统停止工作；当按下布防的按键时，系统就进入布防警戒状态，开始监控，一旦有意外发生能及时通知户主采取急救措施，有效避免财产损失。程序是由主程序、开机初始化模块、布防撤防模块、传感器检测模块、串口初始化和GSM通信模块组成。（1）主程序。单片机上电后即执行主程序。主程序调用开机初始化模块，之后确定用主人是否在家模块，确定要工作的状态。（2）开机初始化模块。该模块控制所有模块的指示灯点亮以确定所有模块都正常工作，同时对单片夹内部特殊寄存器进行赋值，设置完毕后进入布防状态，只有当系统复位后此模块才会再次被调用。（3）撤防模块。该模块调用对输入的定时扫描，直

39、到进入布防状态。（5）无人在家状态布防模块。该模块调用传感器检测模块、定时模块对外部输入进行检测，在传感器被触发的情况下发出警报并进入发送短信模块。（6）传感器检测模块。采用定时扫描的方式进行实时检测防止报警被误触发，想主人在家状态模块和无人在家状态模块返回各输入口状态。（8）串口初始化和通信模块。该模块对在进入发送短信状态时对串口进行初始化，负责与串口数据的收发，并在发送短信完毕时对特殊寄存器和全局变量进行设置。防止由于某些传感器一直处在触发状态而引起的短信重复发送。（9）开始初始化设置是否进入布防状态读红外传感器开关量读布、撤防开关量发短信：有人行窃！布防撤防Y=0=1=14.2外部中断0

40、中断服务子程序流程图中断处理过程分为三个阶段，即中断响应、中断处理、中断返回。下图为中断响应过程中硬件自动完成的流程图，如果中断响应条件满足，而且不存在中断受阻，CPU将响应中断呢。在此情况下，CPU首先使被响应中断的“优先级激活”触发器置位，以阻断同级和低级的中断。然后，根据中断源的类别，在硬件的控制下内部自动形成长调用指令，此指令的作用是：首先自动将断点压入堆栈，但不自动保存PSW的内容，然后将对应的中断源的入口地址装入程序计数器。CPU中断响应结束后即转到中断服务程序的入口地址，从执行中断服务程序的第一条指令开始到执行RETI返回指令为止，这个过程成为中断处理或中断服务。外部中断0读键值

41、校时键预设键复位键校时子程序预设子程序复位子程序出中断图4-2外部中断子程序流程图4.3串口通信的软件设置51系列的串行口主要是由两个数据缓冲器SBUF、一个输入移位寄存器、一个串行控制寄存器SCON和一个波特率发生器T1等组成。特殊功能寄存器SCON用来存放串行口的控制和状态信息。定时器/计数器T1作串行口的波特率发生器，其波特率是否增倍由特殊功能寄存器PCON的最高位控制。在本设计中串口通讯是工作在方式2下的，方式1为11位异步通讯方式，即一个起始位、8个有效数据和一个停止位，还有一个附加位，波特率可以改变（由定时器T1的溢出率决定，并可由SMOD加倍）。发送操作在T1=0时，发送电路自动

42、在8位发送数据前后分别添加一位起始位和停止位,并在移位脉冲作用下由TXD引脚依次发送一帧数据,发送完后自动维持TXD引脚为高电平.TI也由硬件在发送停止位时自动置“1”，需要由软件将其请“0”。第9位数字是SCON中的T8，这位数据可由用户安排，在这里我设定为奇偶校验位。4.4热释电红外HC-SR505的软件设计在本设计中HC-SR505主要是实现对家中门窗的动态运动进行监控,进而来作为防盗报警的依据。HC-SR505采用开关量信号输出，当收到单片机读信号后，通过判断点位高低作为是否有盗贼入侵判断。4.6液晶显示的软件设计本设计中采用液晶显示，使数据更加直观。液晶显示屏选用1602，它主要用于

43、显示加速度传感器采集到的X、Y、Z轴的加速度值以及温度传感器DHT11采集到的室内温度值，以便更清晰直观地感受到报警系统的工作状态。其软件的主要思路如图4-4所示：图4-4液晶屏的软件设计4.7GSM模块中的AT指令单片机与SIM900的软件接口通过AT指令完成,控制手机的短消息有关的AT指令有:A单片机与SIM900模块由串口建立连接:AT。B.设置SIM900模块工作模式:AT+CMGF=n,n=0:PDU模式;n=1:文本模式,通常要设置为PDU模式,在这种模式下,能传送或接受透明数据(用户自定义数据)。C.读SIM900模块短消息数据:AT+CMGR=n,n为短消息号(十进制)。D.列

44、出SIM900模块内的短消息:AT=CMGL=n,n=0:未读的短消息;n=1:已读的短消息;n=2:未发送的短消息;n=3:已发送的短消息;n=4:所有的短消息。E.删除SIM900模块短消息:AT+CMGD=n,n为短消息号(十进制)。根据设置不同,GSM模块将收到的短消息保存在缓存单元或存入SIM卡,单片机从GSM模块中接收短消息实质上就是从SIM或缓存中读出信息。这主要利用AT+CMGR和AT+CMGL两条指令来完成,图4为短消息收发流程。由于不同的厂商对AT指令集的解释代码和响应信息不一样,所以单片机首先要确认能否与GSM模块建立起通信,一般用ATE指令完成此确认;然后用AT+CMG

45、F指令选定短消息的数据格式;在收到GSM模块的正确回答后以AT指令完成读出功能。一般用AT+CMGL读取以前的信息,在收到手机的RING(振铃)数据时,用AT+CMGR读取实时信息。AT指令的指令符号、常数、PDU数据等都是以ASCII编码形式传送；传送透明数据必须把SIM900A模块的工作模式设置为PDU模式；单片机向SIM900A模块发送每一条指令后，必须以回车符作为该条指令的结束，例如单片机向手机发送“AT+CMGF=0”这条指令，其ASCII编码序列为“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一个字节0DH就是回车符，表示该条指令结束，如果

46、没有这个回车符，手机将不识别这条指令。当SIM900A模块接收到一条完整的AT指令后，SIM900A模块并不立即执行该条指令，而是先把刚才接收到的AT指令的ASCII编码序列全部反发送出来（含0DH）；其次发送一个回车符和一个换行符的ASCII编码，即0DH和0AH；然后执行该指令。图4-5短消息收发流程单片机读取SIM900A模块的PDU数据时，原始数据应该是16进制数，但读回的数据仍然是ASCII表示的16进制数。这样一个字节的16进制数就变成了2个字节的ASMII码。但是PDU数据包中的数据字节长度部分仍然是实际字符长度。而不是变成ASCII码的字节长度，这在编程时应特别注意，否则，接收的数据就不完整。单片机接收到PDU数据包数据后，必须将其恢复成16进制数据，其算法如下：设a为接收的ASCII码，b为转换后的16进制数。那么如果a39H，则b=a-30h-07H。最后把前后两个数合并为一个字节。SIM900A模块向单片机应答PDU数据包的字节数时不包括前9个字节数据，但向单片机传送PD