PAGE哈爾濱工業大學畢業設計（論文）I-摘要隨著社會的發展和科學技術的迅猛發展，人們對于自身生活的要求也隨之變高。而家里用的防盜報警系統則是應對搶劫、盜竊這些突發事件的關鍵設施。假如家里突然發生警急事件，就能在警報安全中心通過聲音和視覺信號精確的顯示出事的地點位置，就能及時的采取相應的措施。智能化的家庭報警系統是能夠進行24小時的自動檢測的，其會在情況確定后向主人撥打電話，這在社會保障中意義重大。本課題的核心是用單片機STC89C51、GSM無線通信模塊TC35的家庭智能家庭防盜報警系統，這個系統是通過紅外傳感器和GSM無線通信網絡，該防盜是以短信息的形式來實現家庭所要求的遠程控制、安全監控及報警功能等。該系統是用熱釋電紅外傳感器來探測入侵者，如有異常的情況，系統會及時發送短信通知主人。客戶端與單片機之間的控制是用無線模塊來實現。關鍵詞：防盜；安全監控；網絡；短信

AbstractWiththedevelopmentofsocietyandtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,people'sdemandsonmateriallifearegettinghigherandhigher.Theanti-theftalarmsystemisanimportantfacilitytopreventrobbery,theftandotheraccidents.Intheeventofanemergency,thelocationoftheincidentcanbeaccuratelydisplayedinthesecuritycontrolcenterthroughthesoundandlightalarmsignal,makingiteasytotakeemergencymeasuresquickly.Intelligenthomealarmsystemcanperform24-hourautomaticdetection,whichwillbedeterminedaftertheownertocall,whichissignificantinsocialsecurity.ThispaperintroducesakindofintelligenthomecontrolsystembasedonSTC89C51microcontrollerandGSMcommunicationmoduleasthecoreofthehomeintelligenthomealarmsystem,theuseofsensorsandtheexistingGSMnetwork,intheformofshortmessagestoachieveanti-theft,remotecontrolandotherfamilyrequirementsofsecuritymonitoringandalarmfunctions.Theuseofinfraredpyroelectricsensorstodetectforeignpersonnel,ifthereisanabnormalsituation,thesystemwillsendatimelysmstoinformtheowner.UsetheWiFimoduletoachievecontrolbetweenthephoneandthemachine.Keywords:Anti-theft；SecurityMonitoring；Network；SMS

目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題研究背景目的及意義 11.1.1課題研究背景 11.1.2目的和意義 11.2家庭報警器研究現狀 31.3主要內容 3第2章方案設計 42.1單片機控制模塊的方案選擇 42.2防盜檢測方案選擇 52.3報警方式模塊的方案選擇 62.4短信方式模塊的方案選擇 72.5無線通訊模塊 82.5.1藍牙 82.5.2Wi-Fi 82.5.3ZigBee 92.6總體方案構成 10本章小結 11第3章硬件設計 123.1主控模塊電路設計 123.2復位電路設計 133.3晶振電路設計 133.4防盜探測模塊設計 143.4.1紅外線簡介 143.4.2人體檢測電路設計 143.5短信模塊設計 153.6WiFi模塊電路設計 16本章小結 17第4章系統軟件設計 184.1開發環境簡介 184.1.1KeilC51 184.1.2KeilC51的優點 184.2系統主程序設計 194.3HC-SR501傳感器程序的設計 204.4短信報警程序設計 214.5無線程序設計 224.6手機端應用程序設計 24本章小結 25第5章系統功能測試 265.1硬件測試 265.2系統功能調試 265.2.1硬件功能調試 265.2.2軟功能件調試 275.3數據分析 28本章小結 29結論 30致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。附錄1譯文 錯誤!未定義書簽。附錄2英文參考資料 錯誤!未定義書簽。附錄3硬件原理圖 錯誤!未定義書簽。附錄4程序清單 錯誤!未定義書簽。第1章緒論1.1課題研究背景目的及意義1.1.1課題研究背景在當今社會，人們的生活水平有了很大的提高。增加的物質財富使得人們開始關注生命和財產的保護。由于科技的高速度發展，盜賊作案手法也在不斷的發生變化和提高，而且讓人防不勝防。針對這一潛在的威脅，智能化的家庭報警系統也就顯得尤其重要和迫切。我國經濟發展到現在，人民的生活水平得到了快速的提升，人對于防盜、防火設施的重要性也在不斷提高，如今的這個社會更加的需要防止盜竊、防火檢測、報警、煤氣泄漏檢測等先進技術。在國外，紅外報警器大多都是選用先進的技術、發達的技巧。而且是目前國際上最廣泛使用的紅外對射直接到主機上的方式，并根據一份調查顯示，在美國，幾乎有超過一半的家庭已經安裝或正在準備安裝報警系統，使用這種技術，以確保他們的財產的安全。進入21世紀，社會和經濟能力、以及生產力的綜合發展，都取得了很大的進展，但是社會的安全因素還應要有更大的提升，因此在公共場所的安全措施就顯得比較重要。在目前社會的經濟體制中，如家庭環境、銀行等公共場所中處于一個重要的角色。現在人們關注的問題是安全問題，因為它與人民的生命與財產的安全關系緊密，怎么樣做好安全防護工作，是社會安全體系中的重要工程，因此隨著科技的進步，相應的智能防盜產品在不斷的出現，它不光能夠節省人力、物力，還做到智能報警,讓人們的生活更方便，但是也存在一部分問題，因為這樣，怎樣研制出更好的、更簡潔、更高效的家用防盜產品，這已是很多的研究機構的工作重心。1.1.2目的和意義國內城市不斷發展，越來越多的人口向城市涌入，這就使得公共安全的壓力逐漸加大。可是，由于社會經濟的發展不夠平衡，社會保障制度的不健全，人們收入有明顯差距、不同地區收入水平差距進一步拉大，私人財產被盜竊、搶劫的事件時有發生；有些地方特別嚴重，損失驚人。人們變得越來越渴望擁有一個安全的生活空間。進入到21世紀以來，我國建筑業發展迅速，具有巨大的市場發展空間，社會與經濟效益很好，極大地促進了人民生活水平的提升與改善，它為人們提供一個更高效的、安全方便的生活和工作環境。很快在全國各地居民社區生長的很快，在每年城鎮建設與發展的總量占很大比例，或者更快的速度增長，已經在建筑行業變成一個新的增長點。由于這樣一個快速發展的節奏和落后于建筑安全設施，這將會造成一個巨大的安全風險和預防的差距。因此，如果大家能夠對家庭智能防火防盜報警系統的功能給以快速提升，借助于現代科技來滿足其安全和警力的需要，通過科技特別是在信息以及計算機技術上來對犯罪行為進行有力的打擊，這成為人們要深入談論并有效解決的一個重要問題。依據有關的數據顯示，我國城市與農村的入室盜竊案件占據案件總數的60%左右。例如在2006年，國家公安機關的刑事案件里面，一共含有161萬起，其中含有106萬的盜竊案件。占據了刑事案件的65.8%。所以入室盜竊案件一直是各地公安機關監控系統之中需要重點關注的問題。不過因為盜竊案件發案快、犯罪嫌疑人流動性、調查和收集證據并不容易，其自身特點和我國警察力量的配置，比發達國家高出萬分之五十，而我國則僅達到萬分之五，居民家庭報警問題長時間以后，一直是所有的有責任感的警察所困擾的。與此同時，隨著社會經濟的迅速成長，建筑物、構筑物應用到的原料的多樣性，各類產業和科學技術的發展，易燃材料也隨之增加，同時隨之人民生活方式和環境的改變，使得火災危險性提高，由于火災所導致的經濟損失以及其傷亡狀況也在不斷增加。尤其是最近，由于高層建筑的增加使得其滅火難度極大。現階段社會中有許多家庭白天外出打工，家里沒人，而防盜門窗的安裝則是其主要防盜方法，該設備是通過對盜賊入室難度的增加來完成其防盜任務的。這樣簡單的機械裝置在實際使用過程中暴露出許多問題，例如在長時間內無人在場的情況下，防盜效果往往不令人滿意，而且往往為不法分子提供過多的便利條件，影響家園的美觀、在消防逃生等方面也有不少的缺陷。如今，已經有十幾個城市通過立法，強行的撤除了金屬防盜網這種裝置。所以家庭安全需要使用新的制度、新的方式，來提供更加安全的生活環境。1.2家庭報警器研究現狀在國外，很多的智能報警系統使用的技術非常先進，功能比較齊全。含有的設備為超聲波防盜裝置、觸摸式防盜報警系統以及紅外線防盜報警系統等。不過在世界上面使用最廣泛的是紅外對射直接到主機上面的形式，這樣的方法含有的優點為技術十分成熟、可靠性很高、操作簡單、經濟效益好等。受到人們的普遍歡迎。而通過美國、歐洲的一些發達國家相比，電子安全產品已經普遍的應用于公司和家庭的安全保衛中。在美國，幾乎超過50%的家庭已經安裝或者正在準備安裝這項惠民的系統，以確保這項技術來保證自身的安全。報警設備是保障人民生命財產的重要保證。智能家庭報警產品在我國僅為20%，與發達國家相比，智能家庭報警產品在中國市場的發展才開始。隨著我國社會經濟的快速增長，人民生活水平的進步，越來越多的人在現代社會中，對盜竊、搶劫、災害、有毒氣體等事故進行報警有著極大的需要。相對于發達國家，國內火災報警器起步較晚，我國家庭智能報警器是在二十世紀七十年代開始的。報警器是基于聲波、紅外線的接收等技術為基礎，從早期的封閉式，被動安全模式逐漸的形成了多元化、綜合化、電控化的趨勢。自九十年代后，國內智能報警產品發展快速，加上政府的開放政策，使得國內市場的大部分開始由國外公司占據，這就使得更為先進的技術進入國內，并對于市場成熟化發展起到了促進的作用。1.3主要內容本設計中采用紅外熱釋電傳感器對非法闖入的人員進行檢測，同時檢測到有非法人員入侵的行為，就會報警，時間是10秒以上。同時采用GSM模塊把報警地點的情況以短信的形式發送到主人的手機上，報警器可以在主人休息時自動啟動，也可以通過手機WiFi進行遠程遙控啟動或關閉。從而實現家庭智能報警的功能。該報警系統可以做到預防當沒有人在場的情況下，智能的識別、判斷并實現遠距離向主人發送報警，而蜂鳴器還可以給入侵者心理壓力，降低所受到的損失這樣可以有效的保證居民的人身財產安全。第2章方案設計本次設計首先根據實現的功能，可以分為以下幾個模塊：單片機控制模塊、報警源模塊、報警方式模塊，接下來，每個模塊的程序，并配置整個程序。2.1單片機控制模塊的方案選擇方案一：STC89C51微控制器，是一種以8位的中央處理單元STC89C52RC的系統。STC89C51RC是51核的ISP）在系統內可編寫的芯片。它還具有這些特點：1.芯片的集成電路內部包含了8KB的可以被重復一千次的Flash只讀存儲器，80MHz的最高工作頻率。2.對于內部匹配了的標準MCS-51指令集架構，及51芯片引腳結構的內部集合，它能夠匹配具有8位中央處理單元和Flash閃存的器件。它在系統中還能夠編程是一大特點，配搭上電腦端的控制代碼就可以把使用者的代碼程序下載到單片機里，這節儉了通用的購買成本，還可以讓速度變得更加的快。3.STC系列單片機是一個時鐘周期——1T的單片機，兼容8051內核，它是新時代的具有高的運行能力、低的消耗的功能的單片機，在它的內部，集成了MAX810，獨自使用的復位電路結構。完全都是最好的簇新的精簡指令集微處理器流水線架構。本設計采用STC89C52單片機，如圖2-1所示。圖2-1STC89C51單片機方案二：本次的系統設計使用的是ARM系列下——芯片S5PV210，是由三星公司推出的此芯片也被三星推出的手機和平板上在廣泛使用，這芯片它有可高達1GHz的時鐘頻率，其數據處理速度是非常快的。該芯片支持傳統的ARM芯片,與其具有完整的兼容性Thumb-2指令集。該芯片支持32/64位的內部硬件總線結構，它可以的最高級緩存是32/64KB的數據指令，1位寬，第次級緩存的是512KB的指令。它有著可達到2億條/s的指令集的高運行速度，具有高速運算的能力。在芯片S5PV210中有一個強大的功能，即硬件編碼的功能，它可以支持大部分格式的視頻編解碼。在分辨率上，芯片支持的最大JPEG硬件編解碼上8K*8K的高分辨率。在加上芯片S5PV210的2D和3D圖像的表現也比較好，在新一代PowerVR掌上圖形芯片產品的基礎上，PowerVRSGX540的2D/3D的圖像引擎方面支持2D/3D圖像加速。如圖2-2所示。圖2-2ARM單片機從成本分析和設計難易程度，功耗等方面考慮，所以，選擇方案一進行開發。本設計采用STC89C51單片機。2.2防盜檢測方案選擇方案一：使用常規的紅外線設備，對于非法人員的入侵進行檢測。傳感器的部分不進行任何的信號發出，這個類型的產品的特征為具有較低價格與較低功耗。在無接觸傳感器中，紅外光電開關傳感器就是其中的一員，由于它的發光元件的效率比較高、光污染性能好，在檢測和自動化領域應用廣泛。光電開關通常作為一種重要的檢測元件，它的工作穩定性在設備運營過程中發揮著重要的作用，人們一直以來，以延長使用壽命和提高可信性為首要目標。海外有名的光電開關生產企業主要有圖克爾、倍加福和歐姆龍等，產品的性能卓越；國內企業的生產光電開關的廠家主要有人民、華通等，雖然產品和技術相對落后一點，可價格便宜，性價高。現今紅外光電開關是我國比較先進的調制光信號產品，要是發射管在工作的時后長時間處于工作狀態，會很大的影響使用壽命，尤其是像間歇工作的位置，在不工作時，讓紅外開關變為休眠狀態，則其壽命會大幅延長。然而，它的缺點是很容易被干擾，靈敏度和接收距離是有限的。紅外光電開關實物如圖2-3所示。圖2-3紅外光電開關方案二：HC-SR501傳感器，可以有效的檢測到人或者是動物發出的紅外線，然后輸出電信號。在上世紀的40年代使用熱釋電效應被提出，卻沒有人給予特別關注，一直到60年代，伴隨著激光與紅外技術的發展，才推動了熱釋電效應的研究與發展。如今，這樣的傳感器在很多行業里面得到良好的應用，含有氣體泄露檢測與手術麻醉的檢測、水土檢測等很多的方面得到良好的應用。利用熱釋電紅外模塊，前級使用光鏡，檢測人體的非法入侵。因為含有菲涅爾透鏡，可以測量的范圍更大，靈敏度更高，適合家庭使用的報警系統。所以本設計采用HC-SR501傳感器，熱釋電傳感器如圖2-4所示。圖2-4熱釋電紅外傳感器2.3報警方式模塊的方案選擇蜂鳴器報警：當房屋被人入侵時，蜂鳴器便會響，提醒有盜賊進入室內作案。電路較為簡單，非常容易實現。因為實際的需求，蜂鳴器的響聲除了安全的提示與掌握小偷之外，在小偷作案的過程中，還可以為小偷進行提示，這樣的話，就會導致不能及時的抓獲小偷，同時也保證不了房主的安全。蜂鳴器器如圖2-5所示。圖2-5蜂鳴器2.4短信方式模塊的方案選擇GSM模塊：目前，由于其使用方便與價廉等特征，使用的人群十分廣泛，同時也是為遠程監控提供了一種新的技術手段。它可以通過發送和接收短信的方式，隨時讓主人知道自己的家中的安全狀況，方便住戶的安全管理。在電路設計的過程中需要一定的探索，但能培養自學能力，特別適用于本設計。由此可以得出結論，本設計采用GSM模塊來實現遠程監控的功能。如圖2-6所示。圖2-6GSM模塊2.5無線通訊模塊該報警系統采用的通信方式是無線通信，通過將手機用無線的方式控制報警設備的開啟和關閉。2.5.1藍牙HC-05模塊是一種常用的藍牙模塊。全球統一頻段2.4GHzISM。這項技術主要是完成基本的短距離通訊，生活中常見的有外設之間實現數據無線傳輸。是點或多點間的交互，藍牙的網絡結構是分散式結構的。它可以連接多種單片機，可直接連接的串口，電源5V的單片機可以直連。其空曠環境下有效距離為10米，如果出現大于10米情況的話，這樣就無法保證通信的可靠性。實物圖如圖2-7所示。圖2-7藍牙模塊2.5.2WiFi移動客戶端可由WiFi無線路由器連接到網絡中，這實際上就是無線通信中的一種形式。其從出現后就在全世界的范圍得到迅速傳播時。目前市場上的比較多智能產品支持該技術，可以能夠很好的適用。使用無線的形式接入網絡，通常只需一個接入點就行了，它的接入方式還簡單便捷。雖然在大多數情況下無線路由都是來作為接入點，同樣可以充當接入點使用是擁有無線網卡的計算機設備。在全世界發展無線技術，這跟其獨有特帶你是密不可分的，與其他的無線通信技術相比，WiFi擁有以下四個特性：1.相較于藍牙的傳速速率，ZigBee的250Kbps有更快的傳輸速率，WiFi的傳輸速度可高達11Mbps，要是采用802.11n協議理論速度還可以最高達到600Mbps。2.更低功耗，依據IEEE802.11工業標準發布的802.11n標準，其在功耗方面進行了重大創新，電力消耗極低。3.人們一直關心的一個問題——互聯網安全，現今由IEEE批準的802.11w標準，它不僅能保護無線數據管理，促使無線通信部分更加穩定的工作，而且它還能及時的切斷利用MAC地址偽造的信息，讓網絡更加安全。4.穩定的信號，802.11n選擇的無線芯片有很多特點，像STBC，它利用多個天線來提升信號，而奇偶校驗碼用來提高糾錯能力用。客戶端常用的無線通信模塊是ESP8266模塊，通用IEEE802.11b/g/n協議。其內置了TensilicaL106，極低功耗的32位的微型控制單元，它支持80MHz和160MHz頻率。實物圖如圖2-8所示。圖2-8WiFi模塊2.5.3ZigBeeZigBee是一種新興的無線通信技術，04年第一個ZigBee規范版本才出現，因為是第一個版本緣故，所以這個還存在著較多不足，而到2006年出現了新一代ZigBee，這項技術才進行了完整的修正，在這之后ZigBee技術不停的改進。ZigBee技術和藍牙技術有些相像，它們都是短距離無線通信技術，而且都可用于傳感器控制，但是在多數領域中ZigBee技術漸漸把藍牙所取代。這是因為雖然藍牙具有很多優點，但是對于在日常環境中使用時還有很多不足，像技術過于繁瑣，大功耗，組網規模不夠大，節點又太少，開發成本還很高等，而這些缺陷都嚴重影響了使用藍牙的意愿，ZigBee的出現很好的彌補了這些不足。ZigBee技術具有如下的特點：功耗較低；成本較低；安全性很高；時延比較短；系統兼容強；可擴展性高；7．安全性較好。除了精簡功能的設備它們之間沒有辦法進行信息直接交互以及數據傳輸以外，而其他的設備之間可進行信息交互。用一個協調器，這樣功能設備則可給外界環境進行發送數據以及信息傳輸的功能。這樣的好處是數量少的傳輸數據，這些設備所占用的傳輸資源、通信資源不多，使得功能設備可以以低價來實現。實物圖如圖2-9所示。圖2-9ZigBee模塊綜上所述，經過對比分析，ZigBee模塊需要多個節點組網，協議開發難度較大，藍牙通信距離較短，不適合遠程控制，所以本次設計選擇方案二。2.6總體方案構成在本設計中HC-SR501熱釋電紅外傳感器是在傳感器中進行采用的，其能夠準確的判斷有沒有人進入。當有人進入的情況下，熱釋電紅外傳感器會對盜情進行檢測，并且會開啟10秒以上的報警。如果設定距離值值達到上限，則報警，簡單方便。這是從機的主要功能，利用ESP8266無線模塊，手機向單片機發出控制信號，單片機控制單片機設備。通過GSM短信收發模塊，把報警的地點和情況以短信的形式發送給主人，從而實現智能家庭報警的功能。系統硬件框圖如圖2-10所示。5151單片機熱釋電傳感器按鍵模塊蜂鳴器手機GSM手機WiFi模塊圖2-10系統硬件框圖本章小結本章首先設計了系統總體方案。然后，分析了本系統功能的要求和目標，以及無線技術，對主要器件進行選型，通過對比和分析選擇了最終方案。最后，對短信提醒和蜂鳴器等方案進行了介紹，經過分析和研究，選擇了最后方案。

第3章硬件設計基于GSM的防盜報警系統的設計與實現，采用模塊化方式進行設計，主要分為五個模塊分別是：防盜檢測模塊，報警模塊，短信模塊以及主控制芯片STC89C51等。3.1主控模塊電路設計由于采用的是STC89C51單片機，所以在此對此款單片機做下簡單介紹。其內核用的是8051內核，但是因為它對這個內核進行了大量改進，因此其具有同種單片機所沒有的功能。它的優點是低功耗、高性能等等，是一種按照8位二進制為單位的微控制器，這個系統能編程有8k空間的Flash存儲器。最小系統電路圖如圖3-1所示。圖3-1最小系統圖3.2復位電路設計深究其構成有以下：復位電路，以及FLASH和雙聯串口端，以及系統定時保護，終端的兼容系統。其中如果想要達到省點的效果，一般可以利用PHZ的靜止方法去達到省點途徑。在其設備不運行的時候，可以讓其內核處理器，以及串口互連保持循環工作。這個方法可以防范突然停電后的異常處理，通過對其系統內核以及系統串口設置循環模式，充分的保護了其系統的運行質量。這種模式下最高運作頻率35MHz。引腳圖如圖3-2所示。圖3-2復位電路圖加強后單片機（8051），有6s和12s兩個工作環境可以運行。一般運行的時的電壓成長率是5-3V/3-2V,在其速度上一般是35MHZ以內，可以說是普通的單片機的0-2倍值，而其最后達到的輸出指，經過長期測試，均值在45MH。在系統運行空間方面，一般內存都在10KB左右，然而，就單片而言，通過I/O的轉換后，其相鄰的側口被打開，那么這個時候不需要再額外用關閉電流。當然，如果是單獨使用I/O，需要借助電流開關進行調控。STC89C52作為紅外自動感應卷簾門的主控制芯片，需要與其他模塊相連，才能接收到信號并控制其他模塊進行工作，具體引腳與元件連接使用標號和連線混合連接。具體硬件電路圖見附錄。3.3晶振電路設計本設計選擇用12MHZ石英晶振和2個30PF電容來提供工作脈沖。晶振是高精度和高穩定度的振蕩器，被廣泛應用于家用電器電器、收音機、各種遙控器等各類振蕩電路中。晶振電路是由電容和電阻組成的。它們先并聯再串聯晶振提供的頻率越高，芯片運行的速度越快。該晶振電路與單片機的連接為18引腳振蕩器反相放大器的輸入端、19引腳振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。晶振電路圖如圖3-3所示。圖3-3復位電路圖3.4防盜探測模塊設計本設計采用前級配有菲涅爾透鏡的紅外熱釋電傳感器HC-SR501，實現對是否有人盜竊判斷。通過檢測到有人入侵，并將檢測到的入侵行為的信息發送給控制單元。3.4.1紅外線簡介在電磁波光譜中，紅外光波的波長范圍，為0.01um~1000um。按照波長被分為可見光和不可見光，波長為0.38um~0.76um可見，分為七色。光波在0.01um~0.38um之間的光波被稱作為紫外光，而紅外線波長是在0.76um~1000um。按波長的數值，紅外線可分為近、中、遠、極4種。而近紅外可作為控制光源，這是因為目前紅外發射管與紅外接收管的發光和受光峰值通常在0.8um~0.94um，而在近紅外光波段范圍里，而它們的光譜很巧能夠相重，可以很好地相配，這樣就能得到較高的穩定性以及很高的傳輸效率。3.4.2人體檢測電路設計熱釋電紅外傳感器是一種能夠檢測到由人體自身發射出的紅外線然后輸出為電信號輸出的傳感器。在人們的生活中非常多的使用這種傳感器，更多的實在自動控制技術中。除了在大家熟知的室內感應光源、防盜報警系統上得到應用外，還在更多的方面應用廣泛。這次把它用在家庭室內報警系統上，通過使用紅外傳感器來檢測和判斷是否有人入侵。傳感器的上面安裝了一個濾光鏡片，而通過這個濾光片能夠由光的波長頻段剛好符合人體紅外線的發射的范圍，而它對其它波長的紅外線可由濾光片來完全吸收，因此就形成了一種用來探測人體輻射的紅外線傳感器。人體熱釋電紅外傳感器與STC89C51單片機的第13引腳外部中斷口P3.3連接。電路圖如圖3-4所示。圖3-4紅外熱釋電傳感器電路圖HC-SR501具有以下特點：1.具有感應遲滯時間。2.當有人進入了傳感器感應范圍里就輸入高電平，而脫離了感應范圍外則自動延時關閉高電平，從而輸出低電平。3.分為不可重復觸發方式和可重復觸發方式。4.可以與多類電路實現對接。5.默認工作電壓直流電壓5V至20V。6.低功耗靜態電流位65uA，尤其適合適用用兩節干電池供電的設備。7.能夠自動感應人體的紅外輻射。3.5短消息模塊設計

GSM模塊作為一種主要的無線通信接入設備，獲得了許多的系統開發者的好評，而基于GSM模塊的各種無線應用方式與產品也被廣泛應用。本系統中GSM使用SIEMENS關于GSM的工業模塊：SIM900A，可以實現上位機控制它接/打電話，收發短信等。GSM模塊可廣泛運用于無線終端、工業測量與控制、遠程監控系統和智能家居等領域。

其可工作在GSM900MHz和GSM1800MHz兩個工作頻段，它所在頻段功耗分別是1瓦和2瓦。

關于移動手機卡的接連方式，則是采用外接的方式，外部天線則由模塊的天線聯接器所接連，電壓為3.3V~5.5V，。該模塊工作的溫度是-20°C~55°C。GSM模塊引腳電路圖如圖3-5所示。圖3-5GSM電路圖3.6WiFi模塊電路設計本系統使用了WiFi的無線遠程控制來實現對設備的遠程管理。它板載ESP8266模塊——ATK-ESP8266，它通過串口來和51單片機來進行通信，且這個模塊可以兼容3.3V/5V的單片機系統。內置了TCP/IP棧協議，可以實現無線網絡和串口之間的轉換。無線模塊ESP8266與單片機進行通信通常只需連接2個引腳，分別是控制串口的發送和接收，其中第0引腳是接收數據，1引腳是芯片使能引腳，2引腳則是RST復位引腳，3腳是電源，4引腳為地，第7引腳是發送數據，低電平時復位，能懸空或者接外部控制單元，而本方案是以懸空方式連接，該模塊為高電平使能，低電平失能，因此這樣工作時需外接一個10K的電阻，從而使芯片處于使能狀態。ESP8266無線模塊引腳電路圖如圖3-6所示。圖3-6ESP8266無線模塊電路圖此無線通信模塊由串口通信方式與單片機進行連接，該模塊主要連接引腳如表3-1所示。表3-1ESP8266模塊引腳說明表序號PIN腳名稱功能說明4GND接地5GPIO懸空6GPIO懸空7RXD串口數據接收端RXD3VCC3.3V，模塊供電2RST外部復位管腳，低電平復位可以懸空或者接外部MCU1CH_PD芯片使能，高電平使能，低電平失能0TXD串口數據發送端TXD本章小結本章首先對系統主控模塊電路進行了設計，其次又介紹了晶振電路、復位電路、最小系統電路等。主要介紹了人體紅外熱釋電傳感器的電路設計和工作原理。還系統的介紹了GSM模塊的電路設計、無線模塊電路的工作原理以及設計思路。

第4章系統軟件設計在一個完整的設計中軟件的運行成功與否，是至關重要的，不論什么樣子的電子設計都需要考慮一定的軟件對它進行編譯，使它可以運行，進而實現所要達到的目的。兩者結合在一起，才能完善系統。4.1開發環境簡介由美國KeilSoftware公司發布的51系列的單片機C語言軟件的開發系統——KeilC51，其與匯編語言相比較，C語言較為簡單易學，且在功能結構及可讀性等較多方面優勢很大。4.1.1KeilC51使用單片機開發的系統里面，除了需要硬件之外，也是需要軟件輔助的，可以直接的利用單片機執行各個部分的機器語言，不過機器是不容易讀寫的。對于具有單片機的開發系統，很多都是使用匯編語言作為軟件系統，之后才逐漸的使用C語言，因為C語言利用的也是一種結構化的設計模式，可讀與移植性很好，利用C語言編寫的單片機具有的應用程序的周期不長，后期的調試也是比較簡單的。軟件環境界面圖如圖4-1所示。圖4-1軟件環境界面圖4.1.2KeilC51的優點1.集成的C環境是單片機等微型芯片的首選開發環境。2.該軟件開發效率非常高，設計周期較短。3.此軟件操作容易，內部包含非常多的常用芯片，使得編程更加方便。4.2系統主程序設計由于智能家庭報警器采集數據為傳感器，本設計功能繁多，所以采用模塊化的設計思路。以此達到開發周期短、速度快的目的。單片機的智能報警系統的主控單元是其核心所在，單片機的功能主要就是對所有功能模塊的信息的收發，借助GSM通信模塊將有關的信息發送到用戶的手機上面，在系統上電的時候，單片機開始運行主程序，其系統主程序流程圖如下圖4-2所示。否否是結束是否被盜？蜂鳴器/短信報警開始系統初始化定時器/中斷讀取傳感器值鍵盤掃描調用子程序圖4-2系統主程序流程圖4.3HC-SR501傳感器程序的設計從傳感器節點的功能來分析，僅僅是把將感應到的信息傳到單片機的功能實現了。它能同時用兩種方式向單片機發出報告，就是當傳感器感應到有人入侵時主動發送感應到的信息數據以及等待單片機的判斷處理的激活狀態。而當沒有出現需要報警的操作時為休眠狀態。編寫的程序主要包括硬件功能的初始化，讀取傳感器數據以及發送數據和接收數據等幾個部分，此系統需要在串行外設接口中斷中完成對射頻數據的識別和接收，當串口初始化時，程序為串行接口開辟了數據接收緩沖區。在進行中斷服務程序中，將信息存放在數據緩沖區中，主程序會在循環執行的某階段讀取數據緩沖區的數據，進行分析處理。HC-SR501傳感器采集流程圖如圖4-3所示。開始開始初始化開始檢測人員是否有人靠近?發送報警指令結束是否圖4-3HC-SR501程序流程圖4.4短信報警程序設計智能家庭報警系統向用戶發送有關的短信進行報警。除了這些以外，系統具有很高的可靠性，該系統設置了應用程序報警開關，用戶通過使用客戶端的AT指令方式來讓系統長時間處于激活或是關閉狀態。在激活狀態下，當系統在檢測到人體存在的信號時就會向設定好的目標發出警報信息，后一種狀態則不會發出報警短消息，這樣能夠做到沒有人在場時不會出現誤報警的情況下。本次課題設計是采用了SIM900A模塊，并進行短信通信的實現來完成的，該模塊借助于UART串口來對模塊控制給以相關實現，標準的AT指令集構成了通信格式。系統的短信任務的實現流程圖如圖4-4所示。圖4-4短消息程序流程圖使用GSM模塊可以實現單片機系統與用戶手機雙向通信，模塊發送和接收短信都要遵守AT命令，短信息的編碼解碼方式都建立在AT命令基礎之上。單片機和計算機都需要通過AT指令來控制GSM模塊對報警短消息的發送與停止：1.除了“A/”及“+++”之外的指令，其它的命令都要加上AT字符。2.每個AT命令的最后都需要加上換行符，否則模塊不識別此命令。這個字符就是結束符。3.字符長度不能超過40個字符，字符必須大小寫統一。4.命令集分成AT標準命令集、s緩存器命令集、AT高級命令集、AT+F傳真命令集及AT+V語言命令集等常見的AT指令的功能:AT+CMGR:ReadSMSmessage(讀短消息)。AT+CMGS:SendSMSmessage(發送短消息)。AT+CMSS:從SIM內存中發送消息。AT+CNMI:顯示新收到的短消息。AT+CPMS:選擇短消息內存。AT+CSCA:短消息中心地址。AT+CSMP:設置短消息文本模式參數。AT+CSMS:選擇短消息服務。本系統主要涉及到模塊的收發信息功能。GSM模塊的短信發送，支持TEXT模式和PDU模式。4.5無線程序設計本設計的通信過程主要由以下兩個部分組成：無線網絡，它是用來實現客戶端和終端之間的通信的，由串口WiFi模塊發起整個網絡，通過異步串口通信，實現了STC單片機與無線模塊串口之間的數據有效傳遞，這個過程是由ESP8266模塊自帶的串口與STC單片機的模擬串口編程來實現的。無線模塊ESP8266的串口的集成度非常高，運行是完全靠自身功能來實現的，并且提供了完整的WiFi網絡獨立運行模式，同樣也可以當做slave為其他的Host服務。WiFi模塊ESP8266串口的工作模式有兩種，數據透傳和AT指令，在對模塊進行控制來實現通信目的過程中主要是以這兩種模式來進行的。數據透傳模式的實現過程是由手機客戶端發送的數據后被WiFi模塊接收到，再將數據復制到模塊的外部內存緩存區中。而數據接收工作結束時,緩沖區中的數據則被復制到UART串口緩存區中以觸發串口來進行發送中斷控制。而接收到的數據會被中斷指令的函數發送到控制系統以便實行整體上的控制。AT指令模式是用來使用指令進行對模塊參數的配置的。WiFi模塊程序流程圖如圖4-5所示。結束結束開始串口初始化從WiFi接收數據數據是否完整？發送到緩沖區否否是是圖4-5無線模塊程序流程圖在本系統中，STC89C51主要用于串口數據的收和發并同時對從WiFi模塊接收到的具體指令信息進行相應的處理，即解析數據中的相應指令并生成輸出相應的控制信號。STC89C51實現系統控制的軟件流程大致為以下如幾個過程：1.發送WiFi模塊初始化指令；2.接收數據；3.解析數據并輸出相應的控制；4.控制繼電器、完成延時關閉功能。在本設計中STC89C51單片機有以下三個功能：向WiFi模塊發送初始化指令、接收并解析指令數據、控制信號的產生。而控制信號的產生最關鍵的就是控制程序的設計。在本系統設計中不但可以通過客戶端APP來控制相關的設備的開關，也能通過具體按鍵同時來實現開關的操作。如果想實現這種操作，可以通過客戶端來對開關進行控制，具體設計采用取反操作。在STC單片機的I/O口處設置相關的按鍵數據，通過程序來判斷是否按壓了按鍵，如果按鍵被壓下就進行開關指令的取反。實現了按鍵的取反操作。無線模塊的控制程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6無線模塊的控制程序流程圖4.6手機端應用程序設計手機APP主要實現的是操作界面的可視化，通過使用程序的編寫來實現使用者通過手機發送所需的指令給該系統的控制端。通過編寫程序來實現，開發環境為Android，該環境是對語言編程工具的一個編程環境，利用Basic語法對安卓應用程序進行編寫。設計的應用程序有三個模塊：引導界面、控制主界面、延時關閉服務。其中主界面是應用程序的主要功能模塊。設計完界面后，還需要編寫按鍵事件的程序，其界面上不同按鍵被單機所實現的功能各不相同，程序事件可分為TCP連接事件的改變過程與按鍵開關控制改變過程，其中T