摘要本論文設計了一種基于單片機的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，通過整合多種模塊和傳感器，實現(xiàn)對家庭安全的實時監(jiān)控和報警功能。此系統(tǒng)構建包括中央控制單元、數(shù)據(jù)輸入單元及結果輸出單元三大部分?？刂浦行牟渴鹆薙TC89C52型微控制單元作主導，用于接收輸入數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應的信息處理以及控制輸出信號。輸入單元構成于霍爾效應感測器、紅外線人體探測器、煙霧偵測組件、獨立式按鈕以及電力供應線路。通過這些模塊，系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測門的狀態(tài)、是否有人以及煙霧濃度，并通過獨立按鍵進行界面切換和參數(shù)調(diào)整。輸出部分包括LCD1602顯示模塊、GSM模塊和蜂鳴器。LCD1602顯示模塊在主界面上顯示當前煙霧濃度和安防狀態(tài)，其他界面顯示設置的煙霧閾值。GSM模塊在安防狀態(tài)下，在30秒內(nèi)檢測到人3次時，通過發(fā)送短信進行報警。蜂鳴器在安防狀態(tài)下檢測到門沒有關閉或煙霧濃度超過閾值時發(fā)出報警聲。通過實驗驗證，該系統(tǒng)能夠準確地監(jiān)測家庭安全狀態(tài)，并在發(fā)生異常情況時及時報警，提高安全性。同時，系統(tǒng)具有操作簡便、功能完善的特點，為用戶提供了便捷和可靠的家居安防解決方案。關鍵詞：單片機；GSM通信模塊；人體紅外；煙霧濃度傳感器

ABSTRACTThispaperdesignedasingleinfraredalarmsystemandrealizedreal-timemonitoringandalarmfunctionforhomesecuritybyintegratingvariousmodulesandsensors.Theconfigurationofthesystemincludesacentralcontrollingcomponent,aninputsegment,andanoutputsection.TheprimarycommandunitemploystheSTC89C52microcontrollerasitsfundamentalprocessingunit,taskedwithacquiringinputdata,managinginternalcomputations,anddirectingtheoutputcomponents.TheinputpartconsistsofHallsensormodule,humaninfraredmodule,smokedetectionmodule,independentbuttonandpowersupplycircuit.Throughthesemodules,thesystemcandetectthestatusofthedoor,whetherthereispeopleandsmokeconcentrationinrealtime,andswitchtheinterfaceandadjusttheparametersthroughindependentkeys.TheoutputpartincludestheLCD1602displaymodule,theGSMmodule,andthebuzzer.LCD1602Thedisplaymoduledisplaysthecurrentsmokeconcentrationandsecuritystateonthemaininterface,andtheotherinterfacesdisplaythesetsmokethreshold.Whenanindividualisidentifiedthricewithinahalf-minuteinterval,theGSMunitdispatchesatextmessagenotificationtothealertsystem.Analertwillsoundifthedoorremainsopenorifthesmokelevelssurpassthepresetlimit.Throughexperimentalverification,thesystemcanaccuratelymonitorthehomesecuritystate,andtimelyalarmincaseofabnormalsituation,improvesafety.Atthesametime,thesystemhasthecharacteristicsofsimpleoperation,perfectfunctions,toprovideuserswithconvenientandreliablehomesecuritysolutions.Keywords:GSMcommunicationmodule;humaninfrared;smokeconcentrationsensor

目錄TOC\o"1-3"\h\u17981摘要 126731ABSTRACT 2260481引言 4263171.1選題背景及實際意義 4190601.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5136421.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 553371.2.2國外研究現(xiàn)狀 6127071.3課題主要內(nèi)容 755872系統(tǒng)設計方案 8130032.1系統(tǒng)整體方案 8214282.2單片機的選擇 9195112.3電源方案的選擇 14186632.4顯示方案的選擇 16308142.5GSM通信方案選擇 16125003系統(tǒng)設計與分析 17196013.1整體系統(tǒng)設計分析 1774033.2主控電路設計 17103333.2.1STC89C52單片機 1869043.2.2晶振電路和復位電路 1994773.3液晶屏顯示模塊 20161773.4SIM900A通信模塊 21281323.5人體紅外檢測模塊 22142374系統(tǒng)程序設計 22124594.1主程序流程設計 22316834.2編程軟件介紹 2532984.3按鍵函數(shù)流程設計 267074.4處理函數(shù)流程設計 27256165系統(tǒng)仿真及調(diào)試 30315615.1軟件仿真 30144485.2硬件調(diào)試 3071565.3軟件調(diào)試 31302515.4模擬運行 316189結論 329058參考文獻 3325731致謝 351引言1.1選題背景及實際意義由于近年來超大尺寸的集成電路、先進的通訊技術以及先進的單片機，以及公眾對于安防的重視程度越來越高，使得使用單片機以及相關的外部元件來進行自動報警變得越來越容易，并且這種新型的系統(tǒng)具備了更少的元件、更加簡易的操作、更加完善的功能，從而使得該系統(tǒng)的應用范圍更加廣闊。隨著科技的發(fā)展，當前的家庭報警系統(tǒng)存在許多缺陷，因此，開發(fā)出更加先進的家庭防盜報警系統(tǒng)，加強其功能，增強其可靠性，將會為社會的治理和服務帶來更多的便利，從而更好地維護人們的人身和財產(chǎn)安全，也為政府、企業(yè)、社會組織和個人帶來更多的便利。鑒于我國的經(jīng)濟規(guī)模顯著增長，國民的日常生活模式也經(jīng)歷了深刻的轉(zhuǎn)變。個體積累的私產(chǎn)逐漸增加，生活空間內(nèi)的家電設備品類同樣擴充，各個住所亦普遍安裝了燃氣設施。諸多便捷的事物紛至沓來，與此同時，也簡化了我們的日常生活。亦提升了我們?nèi)粘Ｉ钪袧摲陌踩[患。在當代都市居住區(qū)的通常生活格局中，意味著家庭內(nèi)成年成員在日間主要在職場工作，而工作時段家中多半留下了年長者和孩童，此外許多住宅在白天時間也呈現(xiàn)無人居住的狀態(tài)。面對險境，資深長者與幼童往往無法依賴現(xiàn)代化通信設備尋求援助。與此同時，現(xiàn)今居住社區(qū)的建筑布局經(jīng)常導致鄰里難以覺察到這些緊急狀況，即便覺察到也往往無能為力。在此情形之下，我們迫切需要的是一個報警裝置，它能夠迅速地向相關人員傳達緊急預警。因而，在互聯(lián)網(wǎng)通訊技術突飛猛進、人們生存水準不斷攀升的現(xiàn)代，現(xiàn)代家庭迫切尋求一套更加先進、智能化技術構建的室內(nèi)防護與警報系統(tǒng)。該系統(tǒng)，一款以單片機為核心的居家紅外防盜及手機短信警報裝置，具備如下功能：用戶可手動操作按鍵以激活或關閉安全模式，且能夠設定煙感警報響應的靈敏度；當煙霧濃度達到或超過預設的敏感度時，以及霍爾感應器發(fā)現(xiàn)門未完全關閉狀態(tài)下，警報器將會發(fā)出警音；另外裝備有紅外傳感器監(jiān)察是否有人在周圍逗留；一旦探測到有人滯留，系統(tǒng)將通過GSM模塊向綁定的手機發(fā)送報警短信息。此設計便于操控，功能性十分出色，旨在迎合當代家庭對于資產(chǎn)防護和居家生活安全的迫切要求。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀基于單片機的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)是一個結合了現(xiàn)代電子技術和通信技術的前沿課題。在國內(nèi)外，這一領域的研究與應用都取得了顯著的進展。以下是對該領域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的概述：在國內(nèi)，隨著智能家居和物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)已成為研究的熱點。眾多科研機構、高校和企業(yè)都在致力于提高系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和智能化水平。在硬件設計方面，國內(nèi)的研究者通常采用高性能的單片機作為主控芯片，結合紅外傳感器、無線通信模塊等外圍電路，實現(xiàn)防盜報警的功能。在軟件設計方面，研究者通過優(yōu)化算法和提高數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)對紅外信號的準確識別和處理。此外，國內(nèi)的研究還注重系統(tǒng)的易用性和實用性，通過友好的人機交互界面和智能化的報警方式，提高了用戶的使用體驗。在應用方面，國內(nèi)的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于住宅小區(qū)、別墅、公寓等場所。通過與手機等移動設備的連接，用戶可以實時接收報警信息，并采取相應的措施。同時，該系統(tǒng)還可以與其他智能家居設備聯(lián)動，實現(xiàn)更加智能化的安全防護。沈震于2016年挑選了適當?shù)膫鞲性O備及測量電子電路進行人體監(jiān)測，并構建了一個具備防盜功能的報警檢測模塊硬件電路，并開發(fā)了相應的軟件以實現(xiàn)報警功能。在這方面的工作完成后，他特別開發(fā)了一個以單片機為核心，利用GSM短信模塊進行通信的家用無線防盜報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括單片機主控單元、傳感組件、GSM模塊、數(shù)據(jù)存儲單元及液晶顯示屏，能夠克服傳統(tǒng)家用安保系統(tǒng)的不足，使家庭的防護措施更加全面和即時。智能家居化現(xiàn)已變成居家發(fā)展的潮流方向，而紅外入侵檢測及警報系統(tǒng)構成智能居家系統(tǒng)不可或缺的一環(huán)。隨著時代的進步，群眾對于智能住宅的安全和使用的便利性有了更高層次的追求。2018年，文枰推出了一套以ZigBee無線傳輸科技為核心的智能防護系統(tǒng)，此系統(tǒng)有效克服了布線困難及后續(xù)維修不便利等問題；該系統(tǒng)透過眾多傳感器搜集家庭環(huán)境信息，并利用ZigBee網(wǎng)絡中的終端以及路由器節(jié)點，傳遞搜集來的信息至協(xié)調(diào)器節(jié)點；協(xié)調(diào)器節(jié)點會分析處理接收到的數(shù)據(jù)，并在所搜集的數(shù)據(jù)異常時，通過串口把報警信號發(fā)送至GSM網(wǎng)絡模塊。隨后，該系統(tǒng)通過GSM網(wǎng)絡模塊把警報數(shù)據(jù)傳輸至用戶的移動電話；試驗數(shù)據(jù)顯示，此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失比率未超出千分之一，表現(xiàn)出色且穩(wěn)定可靠，滿足了預定設計的需求，并且具備實際應用的價值。[2]1.2.2國外研究現(xiàn)狀在國外，家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的研究與應用也取得了顯著的成果。歐美等發(fā)達國家在智能家居和物聯(lián)網(wǎng)技術方面具有較高的研究水平，其家用紅外防盜系統(tǒng)通常具有更高的性能和更豐富的功能。在硬件設計方面，國外的研究者通常采用先進的單片機和傳感器技術，提高系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定性。在軟件設計方面，研究者注重提高系統(tǒng)的智能化和自適應能力，以應對各種復雜的環(huán)境和場景。此外，國外的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)還注重與其他智能家居系統(tǒng)的集成和互操作性。通過與智能家居平臺的連接，用戶可以實現(xiàn)對家庭安全狀況的實時監(jiān)控和控制。同時，該系統(tǒng)還可以與社區(qū)安防系統(tǒng)、公安部門等實現(xiàn)信息共享和聯(lián)動，提高整體的安全防范水平。為了方便和安全，需要家庭安全系統(tǒng)。\o"/s?wd=author:(MMKiruthika)&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight=person"MMKiruthika，\o"/s?wd=author:(MMKamarunisha)&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight=person"MMKamarunisha，\o"/s?wd=author:(MPNithya)&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight=person"MPNithya發(fā)明為了保護家庭免受入侵者的侵害。在這項工作中，我們介紹了基于GSM的無線家庭安全系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。這需要非常小的功率。該系統(tǒng)是一個無線家庭網(wǎng)絡，其中包含GSM調(diào)制解調(diào)器和帶繼電器的磁鐵，它們是門安全節(jié)點。該系統(tǒng)可以快速響應，因為入侵者檢測到GSM模塊將對房屋所有者進行警報。這個安全系統(tǒng)用于提醒房主，無論他愿意。在該系統(tǒng)中，安裝在優(yōu)先入口點的繼電器和磁鐵通過公共電信網(wǎng)絡產(chǎn)生信號，并發(fā)送消息或重定向呼叫，告知您的家庭更新或嵌入微控制器中的預定義消息?？梢苫顒油ㄟ^短信或使用GSM技術的呼叫傳達給遠程用戶[9]。我們社會中通過犯罪活動造成的威脅和破壞使得必須混合技術以提供敏感的安全性。OluwafemiIB,Femi-JemilohunOJ設計了一種基于微控制器的SMS報警系統(tǒng)，用于入侵者檢測。該系統(tǒng)圍繞PIC16F876A微控制器構建，該微控制器通過全球移動通信系統(tǒng)（GSM）編程為GSM模塊，通過MAX232集成電路（MAX32IC）連接到微控制器。該設計從接近傳感器和振動傳感器獲取入侵信息。該系統(tǒng)使用用戶的手機號碼進行編程，以便為每個傳感器提供定制的SMS入侵通知。入侵和SMS警報之間的響應時間在正?？捎镁W(wǎng)絡下測試為20秒[10]。與上述幾種設計方案相比，該設計方案更加方便易懂，便于實際操作，價格低廉，在集成電路的選擇上更易于使用和精巧?；趩纹瑱C的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)是一個具有廣闊應用前景的領域，在國內(nèi)外研究者都在不斷努力提高系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和智能化水平，以滿足人們對家庭安全的需求。1.3課題主要內(nèi)容本設計是基于單片機的家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。通過整合多種模塊和傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控家居安全狀態(tài)，并在發(fā)生異常情況時及時報警。系統(tǒng)的核心控制器是STC89C52單片機，輸入部分包括霍爾傳感器模塊、人體紅外模塊、煙霧檢測模塊、獨立按鍵和供電電路，輸出部分包括LCD1602顯示模塊、GSM模塊和蜂鳴器。通過這些模塊的協(xié)同工作，系統(tǒng)能夠準確地監(jiān)測門的狀態(tài)、是否有人以及煙霧濃度，并在需要時進行報警。此款設計以其易用性及全面的功能性著稱，能顯著增強住宅的安全系數(shù)，并為居住者營造出一個既安寧又舒適的生活空間。（1）明確選題與現(xiàn)狀，分析家用紅外防盜系統(tǒng)的需求，總結國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，明確設計目標和意義。（2）確定系統(tǒng)方案，選定STC89C52單片機為核心，規(guī)劃整體系統(tǒng)架構，包括電源、顯示和通信模塊的選擇。（3）硬件設計與實現(xiàn)，設計單片機主控電路，搭建液晶屏顯示、GSM通信和紅外檢測模塊的接口電路，確保硬件協(xié)同工作。（4）軟件編程與調(diào)試，采用KeilC編程軟件，編寫主程序、按鍵函數(shù)和處理函數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能，并進行軟件調(diào)試。

2系統(tǒng)設計方案家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的主要功能包括實時監(jiān)控、報警功能、遠程通知、參數(shù)調(diào)整和界面切換、可靠性和實用性。實時監(jiān)控通過多種傳感器，如霍爾傳感器、人體紅外模塊和煙霧檢測模塊，實時監(jiān)測家居安全狀態(tài)，包括門的狀態(tài)、是否有人以及煙霧濃度等。報警功能在系統(tǒng)檢測到異常情況時，如門沒有關閉或煙霧濃度超過閾值，會通過蜂鳴器發(fā)出報警聲，提醒用戶注意。遠程通知通過GSM模塊，當安防狀態(tài)下，系統(tǒng)在30秒內(nèi)檢測到人3次時，會通過發(fā)送短信的方式進行報警，及時通知用戶。參數(shù)調(diào)整和界面切換通過獨立按鍵和LCD1602顯示模塊，用戶可以通過按鍵進行參數(shù)調(diào)整和界面切換，方便操作和設置系統(tǒng)。可靠性和實用性通過采用STC89C52單片機作為核心控制器，系統(tǒng)具有高性能和可靠性，通過多種模塊和傳感器的協(xié)同工作，能夠準確地監(jiān)測家居安全狀態(tài)，提高家居安全性。憑借這些特性，此款室內(nèi)紅外安防及文字信息警報裝置有助于守護用戶的住宅安全，能夠迅速偵測到任何不尋常的動向并做出警示，從而增強住家的安全防護等級，進而提升居住者的生活品質(zhì)。2.1系統(tǒng)整體方案圖2-1系統(tǒng)框圖在此智能化家居安全監(jiān)控系統(tǒng)中，STC89C52單片機承擔了中心控制器的角色，并搭配不同功能模塊共同構成了依托于單片機技術的完整框架，該系統(tǒng)涵蓋了中央控制環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)和信號輸出環(huán)節(jié)。核心控制單元采取了STC89C52微控制器，主要職能為接收輸入信號，進行相應的數(shù)據(jù)處理后，指揮輸出單元工作。輸入構成分為五個部分，首個部分指的是霍爾效應傳感器單元，其作用是診斷現(xiàn)階段門是否閉合得當；次個部分則為紅外線偵測人體存在的單元，借由此單元偵知是否有人存在；第三個構成是搭配ADC0832的MQ-2煙霧探測單元，該單元用于監(jiān)測煙霧密度；第四個部分由獨立按鈕組成，利用三個分離的按鈕執(zhí)行界面轉(zhuǎn)換、安防模式切換及調(diào)整煙霧濃度限值的操作；最后一個部分即電源線路，目的在為整套系統(tǒng)提供電力支持。輸出構成三個部分，首部是LCD1602顯示單元，其主屏展示目前的煙霧密度與防盜系統(tǒng)的狀態(tài)，而在其他界面則展現(xiàn)所設定的煙霧臨界值；次部為GSM模塊，在布防模式下若30秒之內(nèi)三次感應到有人，則通過該模塊進行短信告警；末部是報警蜂鳴器，用于在布防激活狀態(tài)時，若未偵測到開門且煙霧濃度超越既定的警戒線，則啟動報警功能。2.2單片機的選擇芯片的功能和數(shù)量應該足夠滿足設計要求，因此應盡可能使用芯片來實現(xiàn)設計，而減少使用外部元件。為了確保單片機應用系統(tǒng)能夠在滿足特定技術指標的前提下可靠地運行，我們必須仔細考慮單片機的技術特性，并精心挑選出最合適的芯片。實用性建議：為了確保單片機的長期可靠性，應該仔細考察其供應渠道、信譽水平等因素，以便確定最佳的單片機生產(chǎn)商。使用單片機時，應該確保擁有可靠的開發(fā)工具，例如編程軟件、仿真技術等，以確保系統(tǒng)的可擴展性。51結構的Atmel、AT89SXX、STC89C52（20引腳）和STC等多種單片機都能滿足要求，SCT89C52單片機是一款非常受歡迎的學習單片機，可以滿足各種控制需求，特別是在學校，它的價格更加實惠，因此，我們最終選擇了它來進行臺燈的控制。STC89C52單片機擁有256個字節(jié)的編譯能力，8K個字節(jié)的Flash存儲容量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)64K的外接存儲容量。另外，考慮到多樣化應用場景的必要，該裝置的時鐘速率亦可調(diào)節(jié)，范圍是從0到33兆赫。此型號微控制器配備了四組輸入/輸出接口、三只定時設備及八路中斷能力，搭載了高效能的軟體調(diào)校功能，能在4伏至5.5伏的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，并且整合了防死機監(jiān)控機制與斷電防護系統(tǒng)。這樣的配置顯著增強了其運作效能，同時伴隨技術發(fā)展，其能耗亦顯著降低。此外，此單片機還能夠通過串口連接電腦，只需一塊數(shù)字電路板即能構建出完整的電子信息傳輸網(wǎng)絡。為滿足多種應用的需求，此類單片機采用多種封裝方式，而且在某些特殊的環(huán)境條件下，如最低功耗的系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能。在此，我們將重點介紹定時開關系統(tǒng)所采用的各種管腳。圖2-2-1單片機引腳圖這款單片機產(chǎn)品具備4K字節(jié)的內(nèi)存能力，支持Flash內(nèi)存，具備1000次擦寫時間周期，支持0Hz~33Hz、3級加密存儲，具備32個可程序設計的I/O口，3個16位計時器/運算器，八個中斷源，支持全雙工的UART串行數(shù)據(jù)通信，具備低功率的空閑狀態(tài)以及掉電模型，并且能夠在掉電時叫醒看門狗計時器，還具備雙數(shù)據(jù)指針以及掉電標記[6]。STC89C52單片機的核心結構可以概括為：（1）中央處理器（CPU）：中央處理器（CPU）被視為單片機的關鍵組成部分，它具有8位的數(shù)字處理性，可以處理8位的數(shù)字信息，并且可以實現(xiàn)對各種數(shù)字信號的有效傳遞，同時還可以實現(xiàn)對各種數(shù)字信號的有效監(jiān)測，以及對各種數(shù)字信號的有效處理。數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）：STC89C52內(nèi)部RAM的容量被分配了256個單元，而用于存放信息的只剩下了最前端的128個，剩余的128個被專用寄存器所取代。（3）程序存儲器（內(nèi)部ROM）：程序存儲器是一種可以存儲程序、固定值以及其他信息的存儲器，它可以是只讀的，也可以是多種類型的，而51系列單片機則完全采用了閃存技術，而STC89C52單片機則配備了8KB閃存。（4）定時/計數(shù)器（ROM）：STC89C52擁有2個16位的定時/計數(shù)器，可以滿足多種應用場景的需求，從而提供準確的定位服務。（5）并行輸入輸出（Ｉ/Ｏ）口：8051擁有4組8位I/O口（PO、P1、P2或P3），它們可以同時接收來自外界的多個端口的信息，這些端口均配置了1個鎖存器以及1個驅(qū)動器，可以同時接收來自多個端口的信息，從而滿足多種應用場景的需求。P0口：一種8位的雙向I/O口，能夠同時提供8個TTL邏輯出口，并且在將“1”字符插入到P0端口的情況下，能夠?qū)⑵洚斪饕环N高電壓的入口工作。此外，在使用P0口進行外接程序或是數(shù)據(jù)庫的操作時，它還能夠?qū)?位的ip地址/數(shù)據(jù)進行重新映射。當處于此狀態(tài)時，p0沒有任何外接的推動力。P1接口：具備8個位寬的雙向輸入輸出接口，內(nèi)含一組帶有內(nèi)置上拉電阻的輸入輸出口。該接口的I/O緩存能夠操縱四組TTL標準的邏輯電平。設定P1端口的數(shù)值為“1”后，此端口便得以升級，進而轉(zhuǎn)化為輸入型接口。當以外力降低的引腳，其內(nèi)在的電阻會導致產(chǎn)生額定的電流。P2接口：該接口為一8位雙向輸入/輸出端口，配備內(nèi)部上拉電阻，能夠使端口電位升至預定水平，以便實施對4路TTL邏輯電平的操控。在把端口編號調(diào)整為“1”之后，該端口便會啟用，并且順利轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€輸入端。當以外力降低的引腳，其內(nèi)在的電阻會導致產(chǎn)生額定的電流。P3口：一種8位的雙面I/O口，當中包含一種具有內(nèi)部上升阻力的接口，它的P3出口緩沖器能夠同時控制4個TTL邏輯出口，當將接口設置成“1”時，它就會被提升到某個更大的位置，從而成為一種輸入口。當以外力下降的引腳，其內(nèi)部的阻力會引起產(chǎn)生額定的輸出電流（IIL）。當RST引腳處于高電平狀態(tài)，且超過兩個機器周期，單片機就會進行復位，從而實現(xiàn)輸入的有效恢復。（6）全雙工串行口：STC89C52集成了一套雙向串行通訊接口，該接口具備高效串行數(shù)據(jù)傳送功能，能夠與其它設備進行互聯(lián)，無分異步或同步信號的接收，均可應對所需。（7）時鐘電路：時鐘電路可以提供單片機運行所必需的時間信號，從而實現(xiàn)精確的控制。在開始構建51單片機的時鐘電路之前，我們需要先熟悉其中的時鐘管腳結構。XTAL1（19腳）：用于控制芯片內(nèi)部振蕩電路的輸入端。XTAL2（18腳）：用于振蕩電路的輸入端。XTAL1和XTAL2具有雙重功率，一個作為電源，另一個作為電壓源。這兩個功率都具有高靈敏度，并且都具有單向調(diào)節(jié)功能。通過將這兩個功率與一個電容連接，就可以實現(xiàn)對電流的調(diào)節(jié)。這樣，就可以實現(xiàn)對電流的控制。通常，我們會使用XTAL2的石英晶振，它的頻率范圍從1.2~12MHz，最多能夠達到24MHz，然而，隨著頻率的增加，其相應的能量消耗會變得更加明顯。此外，兩個與晶振相連的電容的尺寸會輕微地改變其振蕩的頻率，從而發(fā)揮出其優(yōu)異的性能。采用石英晶體振蕩器時，其所需電容范圍定在20至40皮法，本試驗配件選用了30皮法的電容；相對而言，運用陶質(zhì)諧振器時，其配套電容的選取范圍較為廣泛，通常應在30至50皮法之間，通常情況下，選用33皮法的陶質(zhì)諧振器是較為合適的。圖2-2-2單片機內(nèi)部結構圖復位電路對于單片機系統(tǒng)來說至關重要，因為它可以幫助程序在出現(xiàn)故障或死機的情況下重新啟動，從而避免出現(xiàn)問題。當STC89C52單片機的第9管腳的RST電平超過2個機器周期的最大值，它將自動進入復位模式，并且一直保持在最大值。重置動作通常分為兩個主要類型：電源連接自復位與手動切換重置。當單片機加電時，電容兩側(cè)的電壓將不會出現(xiàn)劇烈波動，在這一時刻電容的陰極會與復位引腳相連，同時電壓完全作用于所并聯(lián)的電阻之上。當RESET端接收到高電壓信號時，該芯片將重置。隨著+5V電源向電容器注入電荷，電阻器的兩端電位逐步下降至幾乎為零，此時芯片得以穩(wěn)定運行。此時需要一個復位按鈕并聯(lián)連接在電容器的兩端。如果未按下復位按鈕，電路實現(xiàn)上電復位，從而實現(xiàn)單片機有效復位。在芯片順利運行之際，操作者按壓開關，導致RST針腳呈現(xiàn)高電位狀態(tài)，從而實現(xiàn)了手動重啟的功能。通常而言，若RST腳位維持超過10毫秒的高位狀態(tài)，那么單片機便能成功地實現(xiàn)復位操作。示意圖展示的重置電阻與電容具備標準參考值，生產(chǎn)過程中可以采用同一量級的阻容元件進行替換。讀取設備也能夠推算出RC電荷所需時長或直接在操作現(xiàn)場進行實際檢測，以驗證微控制器復位電路的穩(wěn)定性。STC89C52的核心功能之一就是通過監(jiān)控并及時響應來自不同來源的數(shù)據(jù)，這些來自不同來源的數(shù)據(jù)可能包括2個來自外界的數(shù)據(jù)，也可能包括3個來自內(nèi)部的數(shù)據(jù)。51單片機，作為嵌入式系統(tǒng)中的重要組成部分，其運算過程嚴謹而高效。它的運算過程由12個獨立的時鐘周期精細構成，這些周期不僅僅是時間的劃分，更是任務執(zhí)行的基石。每個時鐘周期都承載著特定的功能，協(xié)同工作以實現(xiàn)復雜的指令發(fā)送和數(shù)據(jù)處理任務。當考慮到指令的發(fā)送速度時，我們不禁要計算其所需的時間。經(jīng)過精確的計算，我們發(fā)現(xiàn)一條指令的發(fā)送時長竟然可能達到12個小時之久。這看似漫長的時間，實際上在單片機的高速運算中只是轉(zhuǎn)瞬即逝。而在這短暫的時間里，單片機卻能完成大量的任務。想象一下，接下來的任務數(shù)量竟然可能被計算出高達921583條之多。這是一個驚人的數(shù)字，但它恰恰體現(xiàn)了單片機的高效性和多任務處理能力。而這些任務并非孤立存在，它們相互關聯(lián)，共同構成了單片機工作的完整畫面。將所有發(fā)送的指令加起來，總量可能會達到1.085微秒。這一數(shù)字雖然微小，但卻凝聚了單片機無數(shù)次的運算和指令發(fā)送。它不僅是單片機工作成果的體現(xiàn)，更是我們科技進步的見證。相比之下，單片機設計被認為是最佳選擇。微供應的設計方案和價格政策與法規(guī)的總數(shù)相對較低。根據(jù)目前的標準要求，集成IC機具有較高的處理速度，較小的尺寸和良好的穩(wěn)定性。各種功能組件都集成在集成IC上，應用系統(tǒng)總線減少了集成IC之間的連接，并進一步提高了微電源的穩(wěn)定性和抵抗靜音工作的能力。另外，由于小型伴奏移動體的尺寸小，因此便于磁屏蔽材料或密封措施，并且適用于在極端標準下工作的極其單芯片的設計方案。MicroconstantSTM3106和STC89C52設計方案更多。但是，這兩種模型都是基于集成IC在市場上的應用以及法規(guī)的適用性[4]。STM32產(chǎn)品系列的微處理器設計在關鍵網(wǎng)絡媒體上有許多解決方案，包括官方網(wǎng)站資源，包括開發(fā)軟件和系統(tǒng)配置。換句話說，對于那些已經(jīng)應用了它的人來說，對于初學者來說還是很難花時間逐漸掌握它。另外，由于開發(fā)設計和設計方案系統(tǒng)所需的資源內(nèi)容不涉及STM32，因此該選項已被放棄。針對STM32系列的對比，STC89C52單片機配備了字節(jié)級別的Flash存儲、512字節(jié)級別的RAM存儲，32根的I/O口線。此外，機內(nèi)有1個看門狗定時器，還集成了BEEPROM，裝配了MAX810復位電路，設計了三個16位的定時/計數(shù)器，4路外部中斷功能，以及一個具備7段地址空間的四級優(yōu)先級中斷結構（此結構與老款51系列的5段地址空間二級中斷結構相兼容），并提供了全雙工的串行通訊接口。另外，STC89C52能夠?qū)型靜態(tài)數(shù)據(jù)簡化用于執(zhí)行邏輯操作，并可通過兩個不同的移動應用程序切換至節(jié)能模式[5]。實施了停電保護方案，隨機存取記憶體內(nèi)的數(shù)據(jù)得到保存，振蕩器鎖死狀態(tài)，同時微型控制器內(nèi)預設的所有操作均告終止，持續(xù)到再次關機或硬件調(diào)校完成前。最大工作頻率為3Hz，可選擇1。此外，STC89C52微控制器被設計為低成本且易于操作。2.3電源方案的選擇開關電源計劃的選擇與所有系統(tǒng)軟件的可靠性直接相關。如何選擇電源是必不可少的一環(huán)，適合的電源會給系統(tǒng)減少不必要的麻煩。因此提前準備2個計劃?，F(xiàn)在通過如下證明這兩個計劃，最后確定相對好的計劃。在電源設計的考量中，方案1提出了使用電源變壓器及其集成電路芯片來降低工作電壓，并轉(zhuǎn)化為具有獨特智能驅(qū)動軟件設計的電源變壓器。雖然這個方案經(jīng)過驗證，并且顯示出相對穩(wěn)定的性能，但在實際應用中，我們?nèi)孕枰獙ζ涓黜梾?shù)進行細致的評估。方案1中提到的主通道采用了一個基本的DC-005封裝開關電源。這種電源在市場上比較常見，價格相對親民，這對于控制成本來說是一個優(yōu)勢。然而，我們也需要關注其性能是否能夠滿足我們的實際需求。方案1中使用了集成的ILM7805來將心率從1降低到2，這種集成IC的確在電路設計中相對簡單，但其制冷問題卻是一個不可忽視的挑戰(zhàn)。在長時間高負荷運行的情況下，如果制冷效果不佳，可能會導致設備性能下降，甚至損壞。綜合考慮成本和制冷問題，我們決定放棄方案1。雖然它在某些方面表現(xiàn)出色，但制冷問題可能帶來的潛在風險讓我們無法忽視。在電源設計中，穩(wěn)定性和可靠性是至關重要的，我們不能因為追求低成本而忽視這些關鍵因素。因此，需要繼續(xù)探索其他的電源設計方案，尋找一個既能夠滿足性能需求，又能夠解決制冷問題的方案。這將需要在技術上進行更深入的研究和探討，以確保最終選擇的方案能夠滿足我們的所有需求。圖2-3-1LM7805穩(wěn)壓電路原理圖方案2：在電源驅(qū)動方案的選擇上，我們深入研究了使用5V開關電源直接驅(qū)動的可能性。這種方案的核心在于選擇一個高質(zhì)量的電源適配器，以確保提供穩(wěn)定且持續(xù)的5V電源輸出。作為供電系統(tǒng)關鍵部件的適配器，它的穩(wěn)定與信賴度決定了整體電路系統(tǒng)的運行表現(xiàn)。為了確保電源的質(zhì)量，我們在電源變壓器的連接處增加了一個電解電容器。這一舉措不僅有效地濾除了電路中的噪聲，還極大地減少了無用的諧波，進一步提升了電源的穩(wěn)定性和純凈度。這對于保護電路中的其他組件，尤其是敏感的數(shù)字芯片，具有重要意義。相較于方案1，方案2在成本上具有明顯優(yōu)勢。使用5V開關電源直接驅(qū)動不僅簡化了電路設計，減少了所需元件的數(shù)量，還降低了整體的采購成本。同時，方案2在解決制冷問題上表現(xiàn)更為出色。由于減少了電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電路中的熱量產(chǎn)生也相應減少，從而有效降低了散熱工作的難度和成本。方案2在電路穩(wěn)定性方面也有不俗的表現(xiàn)，由于減少了轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電路中的干擾和噪聲也相應減少，使得整體電路更為穩(wěn)定可靠。這對于保障設備的長期穩(wěn)定運行具有重要意義。綜合考慮成本和可靠性等因素，本文最終選擇了方案2作為電源驅(qū)動方案。這一方案不僅滿足了我們的性能需求，還在成本和散熱方面表現(xiàn)出色，為整個項目的成功實施奠定了堅實基礎。圖2-3-2電源電路原理圖經(jīng)過特定的認證計劃后，計劃2更加穩(wěn)定，因此選擇了計劃2的計劃來設計用于教室總數(shù)的紅外對管檢查系統(tǒng)軟件。2.4顯示方案的選擇方案1：數(shù)碼管顯示。數(shù)字顯示由CF卡控制面板操作，可以顯示各種出色的實際效果和界面顯示圖像標識符。每個護欄管有6、8、16像素，可以離線操作或與電子計算機連接以實現(xiàn)實時控制。它可以顯示各種動畫特效。自動控制系統(tǒng)是由專用的等光學數(shù)控編程軟件開發(fā)，設計和編寫的。數(shù)字顯示管易于操作和更換。只需要將已編譯的文件格式復制到CF卡中。數(shù)字顯示管控制面板可以獨立操作。它還可以通過多套網(wǎng)絡進行操作，數(shù)字顯像管的安裝和編輯方法是任意的，適用于各種復雜的項目要求。可廣泛用于各種商業(yè)建筑幕墻，游樂設備園林景觀裝飾設計照明燈具，各種橋梁照明工程及其他場所[8]。但是，數(shù)字顯示管顯示內(nèi)容過于單一，因此放棄了這一計劃。方案2：LED液晶顯示屏。液晶屏幕的顯示效果更加明晰，操作起來更加便捷，其發(fā)光的對稱性更佳，使用年限更久遠，且在環(huán)境保護方面表現(xiàn)更為出色。LED顯示面板融合了電子信息科技以及信息資源管理的電子專業(yè)技術。色澤明亮醒目，動態(tài)展現(xiàn)寬廣，亮度超群，壽命持久，運作穩(wěn)定且可信賴的特性。本設計中使用的LCD1602具有質(zhì)量高，價格低，管理過程簡單，穩(wěn)定性高，使用壽命長的優(yōu)點。因此，顯示屏幕的選擇是LCD1602顯示器。2.5GSM通信方案選擇方案1：SIM800通信，SIM800是一種GSM/GPRS模塊，適用于移動通信和物聯(lián)網(wǎng)設備。它支持2G網(wǎng)絡，可以進行語音通話、短信收發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸。SIM800具有低功耗特性，支持位置定位功能（基站定位和GPS定位），提供UART接口和GPIO接口，通過AT指令控制。使用SIM800通信需要將模塊與主控設備連接，配置串口通信參數(shù)，并通過發(fā)送AT指令實現(xiàn)所需功能，處理模塊返回的響應。需要注意的是，由于2G網(wǎng)絡在一些地區(qū)已經(jīng)退役，所以不選擇此方案。方案2：SIM900A模塊，SIM900A是一款與SIM800類似的GSM/GPRS模塊，支持2G網(wǎng)絡通信。它具有與SIM800相似的功能，包括語音通話、短信收發(fā)、數(shù)據(jù)傳輸、位置定位和低功耗特性。SIM900A也提供UART接口和GPIO接口，通過AT指令控制。使用SIM900A通信需要將模塊與主控設備連接，配置串口通信參數(shù)，并通過發(fā)送AT指令實現(xiàn)所需功能，處理模塊返回的響應。SIM900A的接收靈敏度可能會更高，這意味著它能夠在信號較弱的區(qū)域獲得更好的通信質(zhì)量。支持更多的GSM頻段，這使得它在全球范圍內(nèi)更容易找到網(wǎng)絡覆蓋，從而在更多地區(qū)可用。所以選擇此方案。

3系統(tǒng)設計與分析3.1整體系統(tǒng)設計分析家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)，作為現(xiàn)代家居安全的重要一環(huán)，其硬件部分的構成與功能設計顯得尤為關鍵。這套系統(tǒng)以其高效的實時監(jiān)控、準確的報警功能以及便捷的遠程通知，為家庭安全提供了強有力的保障。核心控制器STC89C52單片機，是整個系統(tǒng)的“大腦”。它接收來自各傳感器的信息，并根據(jù)預設的邏輯進行分析、判斷，然后控制相關模塊作出相應的響應。其穩(wěn)定的性能和高效的運算速度，保證了系統(tǒng)能夠快速、準確地完成各項任務。傳感器部分是系統(tǒng)的“眼睛”和“耳朵”?；魻杺鞲衅髂軌驒z測門窗的開關狀態(tài)，人體紅外模塊可以感知人體的移動，而煙霧檢測模塊則能及時發(fā)現(xiàn)火災隱患。這些傳感器各司其職，為系統(tǒng)提供了全面、細致的環(huán)境信息。當報警系統(tǒng)偵測到不正常的信號時，警告器便迅速啟動，發(fā)出尖銳的警示音，用以警覺居家成員以及周邊的鄰人。這種直觀的報警方式，能夠有效地震懾不法分子，降低家庭被盜的風險。GSM模塊則是實現(xiàn)遠程通知的關鍵。一旦報警系統(tǒng)被激活，GSM單元便會立即向事先設定的聯(lián)系電話自動發(fā)出警告短信，以便家人或者相關工作人員迅速做出響應。這種遠程通知的方式，打破了地域限制，讓家庭成員能夠隨時隨地掌握家中的安全狀況。此外，按鍵和顯示模塊（LCD1602）為用戶提供了便捷的操作界面和直觀的信息反饋。用戶可以通過按鍵設置系統(tǒng)的各項參數(shù)，查看當前狀態(tài)和歷史記錄。LCD1602顯示屏則能夠清晰地顯示這些信息，方便用戶隨時了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。總的來說，該家用紅外防盜及短信報警系統(tǒng)的硬件部分設計精巧、功能全面、穩(wěn)定可靠，為家庭安全提供了有力的保障。3.2主控電路設計主控芯片電源電路主要由主板芯片和兩個外部電源電路組成。主控制芯片電源電路和部分電子組件構成了一個非常簡單，最基本的系統(tǒng)軟件，稱為由單片機設計的最小系統(tǒng)。該系統(tǒng)軟件的關鍵包括主板芯片，復位電路和晶振電路。在精確控制系統(tǒng)設計中，必須將電源電路校準為現(xiàn)有的電源電路。就像在計算機上一樣，需要打開重置按鈕。在獨立的IC設計系統(tǒng)軟件程序流程中復位電路非常關鍵。當程序流程完成（發(fā)生異常的實際操作）或卡?。ㄍＶ惯\行）時，必須進行校準。像復位電路一樣，晶振電路的電源電路也特別重要。晶振電路的電源電路，就像所有機械設備的內(nèi)分泌系統(tǒng)一樣，控制著MCU設計方案的節(jié)奏[10]。單片機設計的最小設計方案的系統(tǒng)軟件如下圖3-2-1所示：圖3-2-1單片機最小系統(tǒng)3.2.1STC89C52單片機MCU設計，即微控制器設計，是現(xiàn)代電子技術的核心之一。其設計理念在于實現(xiàn)功能的集成化、操作的簡易化以及性能的優(yōu)化。在當前的科技背景下，MCU設計已經(jīng)取得了長足的進步，特別是在易于理解和易于操作方面。MCU設計注重用戶體驗，力求讓使用者能夠輕松上手。通過簡潔明了的接口設計和直觀的操作方式，即使是非專業(yè)人士也能夠快速掌握其使用方法。這種設計理念不僅降低了使用門檻，還提高了工作效率。MCU設計在存儲空間方面進行了優(yōu)化。8K字節(jié)的程序流存儲空間，為復雜的運算和處理任務提供了充足的空間。而512字節(jié)的數(shù)據(jù)信息存儲空間，則能夠存儲大量的數(shù)據(jù)，滿足各種應用場景的需求。此外，4K高清晰度字節(jié)的EEPROM存儲空間，使得MCU能夠長期保存重要數(shù)據(jù)，不會因為斷電而丟失。MCU設計還注重與外部設備的通信能力。通過串行通信接口，用戶可以輕松地將下載的應用程序傳輸?shù)組CU中，實現(xiàn)功能的擴展和更新。這種設計使得MCU具有了極高的靈活性和可擴展性，能夠適應不斷變化的市場需求。MCU設計以其易于理解和易于操作的特點，以及強大的存儲和通信能力，成為了現(xiàn)代電子技術的重要組成部分。隨著科技的不斷發(fā)展，相信MCU設計將會在未來展現(xiàn)出更加廣闊的應用前景。圖3-2-2STC89C52單片機3.2.2晶振電路和復位電路1）晶振電路晶體振蕩器關系：微控制器的運行速率與振蕩頻率呈正相關，振蕩頻率越高，微控制器的計算速度就越快。在實踐中常用的頻率為12兆赫，這是因為微控制器采用十二分頻技術，從而每個時鐘周期持續(xù)1微秒。然而在計算波特率時，會產(chǎn)生一些誤差。如果取11.059MHZ的晶振來提供時鐘，它使得串行口通訊提供準確的波特率，且算出得波特率是整數(shù)，它還可以準確劃分時鐘頻率，使得時鐘頻率準確，時間影響不大的情況下，也可以采用12MHZ的。兩個最小起振電容對晶振電路的影響也非常大，本設計C1、C2選取30pF。依據(jù)晶體管規(guī)格指南決定了這一參數(shù)，在處理高頻率基波的晶體負載場合，電容器的選擇應定為30皮法拉；對于低頻率基波，應選用100皮法拉的電容。在20至40皮法拉區(qū)間內(nèi)亦可接受，但為減少振蕩頻率的偏移，兩個電容值最好盡量靠近。低頻范圍是30至300千赫，中頻區(qū)域介于300至3000千赫之間，而高頻則從3兆赫起至30兆赫。２）復位電路復位電路在STC89C52單片機設計中起著至關重要的作用，特別是在確保單片機穩(wěn)定、可靠地工作時。復位電路中的極性電容是決定復位時間的關鍵因素，其數(shù)值大小直接影響到復位過程的效率。STC89C52單片機復位時間的控制至關重要，因為它關系到單片機從錯誤狀態(tài)恢復到正常工作狀態(tài)的速度。極性電容的數(shù)值就是影響復位時間的核心參數(shù)。當電容值較大時，復位時間相對較長，反之則較短。因此，在設計過程中，我們需要根據(jù)單片機的具體應用場景和需求，選擇合適的電容值。在實際運用場景下，設計復位電路時必須同時考慮電源開啟復位與按鈕觸發(fā)復位這兩類方法。當單片機接通電源時，它會立即采取自動復位的措施，即上電復位，這使得單片機能夠自啟動，從一個預設的初始狀態(tài)開始運行程序，以確保設備從一個確定且穩(wěn)定的狀態(tài)著手執(zhí)行任務。這種復位方式在單片機初次上電或系統(tǒng)重啟時非常有用。反之，通過手動按壓按鈕進行復位，是在單片機執(zhí)行期間，手動啟動重啟流程的一種方法。當單片機出現(xiàn)死機、卡頓或其他問題時，我們可以通過按鍵復位來快速恢復單片機的正常工作狀態(tài)，而無需斷電再重新上電。這種復位方式極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和易用性，特別是在需要頻繁調(diào)試或長時間運行的系統(tǒng)中。融合這兩類重置手段，依據(jù)實際情況，我們能夠自如地挑選重置方法。在系統(tǒng)啟動或重啟時，我們可以依賴上電復位來確保單片機從初始狀態(tài)開始工作；而在系統(tǒng)運行過程中遇到問題時，我們可以通過按鍵復位來快速恢復單片機的正常工作狀態(tài)。復位電路中的極性電容數(shù)值以及上電復位和按鍵復位的結合使用，都是確保STC89C52單片機穩(wěn)定、可靠工作的關鍵要素。通過合理的設計和優(yōu)化，我們可以提高單片機的性能和效率，滿足各種復雜應用場景的需求。圖3-2-3復位電路和晶振電路3.3液晶屏顯示模塊此次選用的顯示組件為LCD1602型液晶屏，其優(yōu)良的性能與經(jīng)濟實惠的成本獲得了廣泛認可。LCD1602液晶顯示屏采用了點陣式的顯示方式，通過精確控制每個點的亮滅來形成所需的文字或圖像，因此顯示效果非常清晰。在眾多的液晶顯示屏中，我們之所以選擇LCD1602，除了其出色的顯示效果外，還因為其價格相對較低。這使得我們在保證顯示效果的同時，也能有效控制成本，滿足項目的預算要求。值得一提的是，這款16腳的LCD1602液晶顯示屏還具有調(diào)整對比度的功能。通過改變引腳的連接方式，我們可以輕松地調(diào)整顯示屏的對比度，從而使其更符合我們的實際需求。無論是需要高亮顯示以吸引注意力，還是需要柔和顯示以保護視力，LCD1602都能滿足我們的要求。綜上所述，LCD1602液晶顯示屏以其出色的顯示效果、合理的價格以及可調(diào)的對比度功能，成為了我們本次項目的理想選擇。我們相信，在LCD1602的幫助下，我們的項目將能夠更好地實現(xiàn)信息的可視化展示，提升用戶體驗。圖3-2-4LCD1602顯示屏模塊3.4SIM900A通信模塊SIM900，這款由SIMCom公司傾力打造的GSM/GPRS模塊，無疑是通信領域的一顆璀璨明珠。它以其高度集成、全球四頻段支持及豐富的通信接口和功能，贏得了市場的廣泛認可。作為一款高度集成的模塊，SIM900將眾多復雜的功能集成于一身，使得開發(fā)者能夠更輕松、更快速地實現(xiàn)各種通信需求。這種集成化的設計不僅簡化了開發(fā)流程，還大大降低了成本，使得SIM900成為眾多物聯(lián)網(wǎng)設備、遠程監(jiān)控等應用的理想選擇。SIM900支持全球四頻段（850/900/1800/1900MHz）的GSM網(wǎng)絡，這意味著無論用戶身處何地，都能享受到穩(wěn)定、高速的通信服務。這一特性使得SIM900在跨國企業(yè)、國際物流等領域具有廣泛的應用前景。除了基礎的通信功能外，SIM900還提供了GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能。GPRS作為一種高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸方式，能夠確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和可靠性。這使得SIM900在需要實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽弥?，如遠程監(jiān)控、智能交通等，表現(xiàn)出色。SIM900還具備豐富的通信接口和功能，如串口通信、AT指令集等，使得開發(fā)者能夠根據(jù)實際需求靈活配置和使用。這些接口和功能的存在，使得SIM900能夠適應各種復雜的應用場景，滿足用戶的多樣化需求。圖3-2-6SIM900A通信模塊3.5人體紅外檢測模塊人體紅外傳感器是一種測量熱輻射的傳感器，也被稱為PIR傳感器（PassiveInfraredSensor）。其工作原理基于人體輻射出的紅外線能量和傳感器本身的熱學特性。人體發(fā)出的紅外線輻射具有波長在8至14微米之間的特點，當一個人進入紅外線感應器的監(jiān)測區(qū)域時，以此產(chǎn)生的輻射將會被接收到。由于傳感器自身的物理結構使其能夠檢測到環(huán)境中的溫度變化，并將這些變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出。如果人體經(jīng)過時引起大幅度的溫度變化，則傳感器將產(chǎn)生一個反應并輸出一個信號，用于觸發(fā)控制系統(tǒng)以采取適當行動（比如打開或關閉燈光、通知安保等）。需要注的是，由于人體紅外傳感器屬于無源傳感器，即不需要通過外部電源而直接利用環(huán)境熱輻射可用于工作，因此人體紅外傳感器只能探測物體的熱輻射，而不能感測物體的形狀、大小等信息。圖3-3-1人體紅外檢測模塊4系統(tǒng)程序設計4.1主程序流程設計系統(tǒng)總體流程圖見附圖4-1。主程序執(zhí)行順序如下：最初啟動時，各模塊先行初始化，繼而步入while循環(huán)主體。在此循環(huán)體內(nèi)，首步調(diào)用按鍵功能函數(shù)，此函數(shù)分作兩階段進行，其一是運用按鍵掃描功能獲取相應的鍵值輸入，其二是基于這些輸入進行特定操作，例如界面切換、啟動或關閉安防系統(tǒng)、修改煙霧報警閾值等。接下來執(zhí)行的是第二個功能函數(shù)，即煙霧探測函數(shù)，它通過激活煙霧檢測模塊來讀取煙霧濃度數(shù)值。然后，第三個函數(shù)是顯示功能函數(shù)，依據(jù)各種顯示標志將不同的信息展現(xiàn)在界面上，例如在主界面展示當前煙霧濃度和安防狀態(tài)，其它界面則展示設定的煙霧閾值。最后，程序流轉(zhuǎn)至第四個功能函數(shù)，也就是處理函數(shù)，在安防激活的情況下，若未感應到門窗異常等情況，煙霧濃度過大、30秒內(nèi)檢測到人3次，則進行蜂鳴器報警、GSM發(fā)送短信。其部分主程序源碼如下所示：voidmain(){ Lcd1602_Init(); //LCD1602初始化 Time0_Init(); //定時器0初始化 Uart_Init(); //串口初始化 ms_300=1; lcd1602_display_str(1,0,"State:"); lcd1602_display_str(2,0,"Value:"); while(1) {（部分代碼省略）……} }圖4-1程序總體流程圖4.2編程軟件介紹本設計所用到的編程軟件為Keil5，其界面如圖4-2所示：圖4-2Keil5開發(fā)界面我們采用的開發(fā)工具為Keil5，其較之其他開發(fā)平臺更顯輕巧高效，而且簡易操作，因而廣獲嵌入式軟件工程師的青睞。Keil5兼容眾多類型的微控制器，涵蓋51系列單片機、STM32、HC32、NXP等。其產(chǎn)出的HEX檔案能夠被燒錄工具便捷地加載進單片機內(nèi)部。此外，Keil5提供了三種編譯模式，包括單個文件編譯、部分文件編譯以及全項目編譯，以此增加了開發(fā)者的選擇靈活性。編譯后的輸出結果會展示在界面底部，便于開發(fā)人員檢測和定位問題。4.3按鍵函數(shù)流程設計圖示4-3展現(xiàn)了按鍵功能的分步流程圖；首先，通過執(zhí)行按鍵掃描的功能模塊來捕捉具體已按下按鍵的信息，隨后根據(jù)不同按鍵產(chǎn)生的鍵碼去調(diào)整對應的變量數(shù)值。假如所得的鍵數(shù)值是1，那么就進行界面轉(zhuǎn)換。當捕獲的按鍵值等于2時，如處于界面0，則轉(zhuǎn)變安全模式；若在界面1，則將煙霧報警的閾值提高10。倘若所取得的鍵數(shù)值等于3，處于第一個界面，則將煙霧的臨界值減少10。其部分程序源碼如下所示：voidKey_function(void){ key_num=Chiclet_Keyboard_Scan(); //按鍵掃描 if(key_num==0)key_flag=1; if(key_num!=0&&key_flag==1) //有按鍵按下 { key_flag=0; switch(key_num) { case1: //按鍵1，切換界面 flag_display++; if(flag_display>=2) flag_display=0;（部分代碼省略）…… }}}圖4-3按鍵函數(shù)子流程圖4.4處理函數(shù)流程設計處理函數(shù)子流程如下圖4-4所示，首先判斷是否是安防狀態(tài)，如果是，若30秒內(nèi)檢測到人3次，則蜂鳴器報警，通過GSM發(fā)送短信；若未檢測到門，則蜂鳴器報警；若煙霧濃度大于閾值內(nèi)，則蜂鳴器報警。軟件部分程序源碼如下所示：voidManage_function(void){ if(State==0) //安防狀態(tài)下 { if(Door_IO==1) beep_state|=0x02; //未檢測到門報警 elsebeep_state&=~0x02; if(IR_IO==1)IR_Flag=1; if(IR_IO==0&&IR_Flag==1) { IR_Flag=0;（部分代碼省略）……}}圖4-4處理函數(shù)子流程圖

5系統(tǒng)仿真及調(diào)試經(jīng)過精心的規(guī)劃、精心的構思、精心的實施，我們的報警系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了。接下來，我們需要對它的各項指標進行全面的測試，以確保它的可靠性、可用性以及可操控性。這些指標的測試可以通過對軟件、硬件、以及操縱桿的綜合測試來實現(xiàn)，以確保該報警系統(tǒng)的正常使用。5.1軟件仿真在進行硬件調(diào)試之前，我們需要使用proteus來模擬報警器的電路。但是，由于實際情況和模擬環(huán)境的限制，我們只能對一些電路進行仿真。5.2硬件調(diào)試使用proteus繪制出全面的電路圖[21-22]，將其轉(zhuǎn)換為精細的實體電路板，經(jīng)過精心的檢查，確保其中的元器件符合預期的標準，然后便可開始針對報警系統(tǒng)的每一個組件，如電源、功能等，進行全面的檢測。首先，請仔細檢查每一條電路，看看它們的電源線是否已經(jīng)被安裝到了預設的電壓輸入端，而且還要注意，這些電路不能被短路。由于移動通訊模塊需要使用專門的電源來提供能量，因此，請務必注意這些問題。接下來，我們需要對整個系統(tǒng)進行充分的調(diào)試，確保每一塊芯片都能夠接受正確的電壓。一旦發(fā)生了芯片的過度加熱，我們需要迅速關閉電源，并對其進行徹底的維護，以確保它能夠滿足預期的性能。硬件功能調(diào)試采用偉福公司的E2000型仿真器，該仿真器具有如下特性：(1)支持開發(fā)AT89C51單片機。(2)所有資源都免費提供給用戶，而且不會占用任何硬件資源。(3)使用64k存儲空間，我們可以進行全面的仿真，而且仿真器不會占用任何地址。(4)可使用斷點和單步調(diào)試來優(yōu)化用戶程序。(5)支持匯編語言和FranklinC51語言。(6)使用RS232串口將PC機與仿真軟件WAVE連接，以便在其中進行程序調(diào)試。調(diào)試雙音多頻電路時，