通信工程-基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统.doc

1、目 录1.前言12.总体方案设计22.1方案比较22.1.1方案一22.1.2方案二22.2方案的论证与选择33.单元模块设计43.1 GSM模块设计43.1.1 GSM MODEM 的主要功能43.1.2 GSM通信原理43.1.3 GSM系统的网络结构43.1.4 GSM系统信道分类53.1.5 315MHZ调幅遥控器63.2 单片机模块设计73.3时钟芯片模块设计93. 4传感器模块设计123.5电源模块设计194.软件设计214.1 软件开发环境214.1.1 Proteus仿真软件简介214.1.2 keil编译及调试软件简介224.1.3 主程序流程框图244.2 SM短信模块编程

2、254.2.1常见 AT 指令及使用方法254.2.2短消息的编码方式264.2.3短消息发送程序设计304.3 LCD显示325.系统仿真336.致谢347.参考文献358.附录：36附录1：设计原理图：36附录2：37附录3：外文翻译资料441.前言随着科学技术的不断发展,目前日常生活中出现了各种各样的防盗报警器。但是,其中绝大多数,要么是设计比较繁杂,要么是制造工序复杂,要么是成本很高,不适合生产和人们的消费需求,不能在一般居民的日常生活中得到广泛应用。但有一种红外报警器却摆脱了这种种缺点。该红外报警器原理易于理解,外形美观而且结构简单,所用器件数目少,比较常见而且成本较低。因此该红外报

3、警器在制造工序上比其他报警器简单,在制造成本上远远低于其他类型的报警器。更为重要的是,此类报警器防盗的安全指数非常高,几乎不会出现不报或误报。可以有效地预防和打击违法犯罪的盗窃行为,为人们的生命财产安全提供了强有力的保障,为社会的安全稳定发挥了巨大的作用,尤其是在一些住宅小区更是令人叫好。这种红外报警器也因此被人们誉为忠诚的卫士或人性化看门狗。随着生活素质的改善，人们对家居的财产、人身的安全的要求也越来越高，安防系统不再只限于防盗，而且能做到防劫、防火，以及即时解决突发事件。原始的家居安防模式是由铁门、铁链、铁栏杆等组成，称为被动式防盗，这是安防系统的雏型。这种被动式安防系统已不能满足人们的要

4、求，于是出现了由电子探测器、探头等报警终端通过有形的通信线路，如双绞线、电缆等连接报警中心所组成的安防系统，这种方式称为主动防盗。这种主动安防较之被动安防有很大的进步。无论是从结构简洁，还是成本低廉，甚至是美观上都优于被动式安防系统。所以，这种主动式安防系统已不仅仅用于防盗，在其他领域都起到了安全防范的作用。但是，科学技术的不断进步，电子技术的日趋成熟，通信和集成电路技术的交叉发展，这种有线的安防系统显然也已落伍了。采用有线的方式连接报警探头和报警主机，由于受传输距离、环境、可变性等多种因素的制约，局域性很强，而且这种安防系统存在着很大的漏洞，例如一个采用电话线连接的电话报警系统，入侵者只要割

5、断电话线就可以让整个系统形同虚设，不能工作。此时，人们把传感技术和无线通信技术引入安防领域，为安防系统向无线发展提供了强有力的技术支持。基于GSM模块的家庭防盗报警系统利用无线报警探头或传感器等作为报警终端，免去了电缆的束缚,改善了屋内的环境，对于系统的施工也提供了很大的方便。基于GSM模块的家庭防盗报警系统，可以实现一点与多点之间的信息交流，系统特别利用无线信息发送、接收的方式使整个报警过程更加隐蔽，更加可靠。基于GSM模块的家庭防盗报警系统概念一经提出，就得到了迅速的发展，不仅在居家安全领域，在其他领域，如医疗监护、工业生产、商业活动，甚至是在科学实验等领域都得到很好的应用，所以，未来的安

6、防研究方向将是：基于GSM模块的家庭防盗报警系统。2.总体方案设计 防盗报警系统设计防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心(硬件加软件)组成。它的最简形式是本地(家庭、单位等)报警系统,它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器,以及声光报警器。2.1方案比较2.1.1方案一利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所

7、（巡逻大队）警力分布，及时调动警力作出快速处理。方案一流程框图：门磁监控主机固定电话布、撤防电源图2.1 方案一系统框图2.1.2方案二通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制GSM系统向预先设定好的手机号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，也添加了温度传感器和气体泄漏传感器来检测烟雾和气体信号，实现防火、防燃气泄漏的作用，同时配备了315MHZ调幅遥控器来实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变。方案二流程框图：GSM模块红外传感器温度传感器燃气泄漏传感器MCU遥控布、撤防 电 源图2.2 方案二系统框图2

8、.2方案的论证与选择方案一选用门磁报及固定电话实现防盗报警，具有很强的时效性、可靠性。当窃贼退了开门时，门磁与此提也同时产生唯一，电波信号即可发射给主机，主机鸣响报警声并拨打6组预设的电话号码。然而门磁存在的缺陷也是显而易见的，如：1.门磁与主机之间不能距离过长2.门磁与主机之间不能有钢筋混泥土及电器3.发射器易受震动而脱落方案二采用AT89C51单片机作为主控制芯片，通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制GSM系统向预先设定好的手机号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，也添加了温度传感器和气体泄漏传感器来检测温度和气体信号，实

9、现防火、防燃气泄漏的作用，能够有效地达到实时控制和分布式，非常适用于比较复杂的生产环境。经过上面两个方案的分析，第二个方案的可行性高、可靠性与及时性强，且较符合实时快捷的要求，所以我选择第二个方案做为设计方案。3.单元模块设计3.1 GSM模块设计随着电子技术与网络技术的飞速发展，手机通讯工具基本上是人人必备的，基于这一点，本文设计了基于GSM短信模块的家庭安全报警系统，而由于HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 单片机系统（MCS51），标准串行接口和精简的软件接口协议将用户从繁杂的GSM 通信标准解析和调试中解脱出来，使用方

10、便，而且公网的数据传输具有通信范围广（GSM 网络基本覆盖全国），传输稳定、可靠等特点。因此本设计选用HRH GSM Modem来进行通信。3.1.1 GSM MODEM 的主要功能1.收发短信；2.借助短信实现远程小批量数据传输；3.语音通话（GSM 电话）；4.数传模式实现无线实时数据通信；5.无线上网（自动应答型）。3.1.2 GSM通信原理gsm900和dsc1800即我们通常说的双频网，他们是GSM标准。系统功能都相同，主要与不同的频率，gsm900工作在900mhz，dsc1800工作在1800mhz。中国最早使用的是gsm900，与网络规模和用户数量的迅速发展，原有的gsm900

11、网络频率变得越来越紧张，为了更好的满足客户的需求，我国最近推出的一个dcs1800，和使用的是基于GSM 900网络，dcs1800网络被添加到网络，由移动/ dcs1800双频网，以缓解高流量地区局势日益紧张的无线信道。只要用户使用双频手机，你可以切换它们之间在GSM 900dcs1800，自动选择最佳的信道的呼叫，即使移动电话也可在网络之间自动切换移动电话用户通知，并选择最好的通道，然后通过率增加。为适应这一趋势，抢占更多的市场份额，摩托罗拉，诺基亚，爱立信等世界著名的移动电话设备制造商开发并推出多频带移动电话。3.1.3 GSM系统的网络结构gsm900和dsc1800即我们通常说的双频

12、网，他们是GSM标准。系统功能都相同，主要与不同的频率，gsm900工作在900mhz，dsc1800工作在1800mhz。中国最早使用的是gsm900，与网络规模和用户数量的迅速发展，原有的gsm900网络频率变得越来越紧张，为了更好的满足客户的需求，我国最近推出的一个dcs1800，和使用的是基于GSM 900网络，dcs1800网络被添加到网络，由移动/ dcs1800双频网，以缓解高流量地区局势日益紧张的无线信道。只要用户使用双频手机，你可以切换它们之间在GSM 900dcs1800，自动选择最佳的信道的呼叫，即使移动电话也可在网络之间自动切换移动电话用户通知，并选择最好的通道，然后通

13、过率增加。为适应这一趋势，抢占更多的市场份额，摩托罗拉，诺基亚，爱立信等世界著名的移动电话设备制造商开发并推出多频带移动电话。3.1.4 GSM系统信道分类蜂窝通信系统需要传输的不同类型的信息，包括业务信息和控制信息，因此在物理信道设置相应的逻辑通道。一些这些逻辑信道的呼叫连接阶段，一些用于通信，也有一些用于系统运行的所有时间。(l)业务信道(TCH)传输话音和数据话音信道根据不同，可分为全速率话务信道半速率语音业务信道。同样，数据业务信道根据不同，又分为全速率数据业务信道和半速率业务信道半速率数据和数据业务信道（数字9.6,4.8和2.4表示数据速率 单位：千字节/秒）。(2)控制信道(CC

14、H)传输各种信令信息控制信道分为三类:1) 广播信息（BCH），一种“点对多点”单方向控制通道，基站向移动站所有电台和公共信息。内容传输的移动台接入网络和呼叫建立所有必要的信息。2)公共控制信道(CCCH)，一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是传输链路连接所需要的控制信令与信息。它分为:寻呼信道(PCH):传输基站寻呼移动台的信息;随机接入信道(RACH):移动控制台入网时，向基站发送入网请求信息;准许接入信道(AGCH):基站在呼叫接续时，从移动台发送分配控制信道的信令。3)专用控制信道(DCCH)，一种“点对点”的双向控制信道，作用是在呼叫接续阶段和在通信过程中，从移动控制台与基站间

15、传送所需的控制信息。其中又分为:独立控制信道(SDCCH):传输移动控制台与基站相连接和信道所分配的及时信令;慢速辅助控制信道 (SACCH):处于移动控制台和基站之间，以周期传输一些特定的有用信息，也是安排在业务通讯信道和有关的基本控制信道中，是一种复接传输信息的方式。快速辅助控制信道(FACCH):传送与SDCCH相同的有用信息。使用时必须中断业务信息(4帧)，及时将FACCH插入，在没有分配SDCCH的状况下，才用这种控制信道。由此可见，GSM通信系统在传输所需的各种信令的同时，预设了多种专用的控制信道。3.1.5 315MHZ调幅遥控器发射、接收电路为了实现用户在进入防区前或离开防区后

16、能对系统的布、撤防状态进行改变，本设计选用了315MHZ调幅遥控器，该遥控器具有以下优点：1.1工作在业余频段，不用花钱购买频点；1.2有效距离远，一般可达2001000米；1.3有丰富的地址码供用户选择。由于遥控器和遥控器接收板上应用的PT2262/PT2272编解码芯片对都提供8位三态的编解码状态，也就是说有3的8次方地址码可供用户选择，足以满足小区内所有用户的防盗报警布、撤防应用。发射、接收电路无解码电路图分别图3.1.1和3.1.2所示：图3.1.1 发射电路图3.1.2 接收电路3.2 单片机模块设计随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独立的分支，单片机的应用领域

17、也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。从应用领域看，单片机主要用于控制，所以也称它为微控制器。目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化发展。自1975年美国德克萨斯仪器公司第一块单片机芯片TMS-1000问世以来，在短短的20余年间，单片机技术已发展成为计算机技术中一个非常有活力的分支，它有自己的技术特征、规范、发展道路和应用环境。按单片机的生产技术和应用对象，单片机先后经历了4位机、8位机、16位机、32位机几个有代表性的发展阶段。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失

18、性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52的主要性能有：（1）与MCS-51单片机产品兼容；（2）8K字节在系统可编程Flash存储器；（3）1000次擦写周期；（4）全静态操作：0Hz33Hz； （5）三级加密程序存储器；（6）八个中断源； （7）全双工UART串行通道；（8）低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒； （9）看门狗定时器；（10）双数据指针； （11）掉电标识符。

19、8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52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7。AT89S52的引脚如图3.1所示。图3.1 AT89S52引脚的引脚图AT89S52的各个引脚的说明如下：VCC：电源电压GND：接地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口

20、,即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻，在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部

21、计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3.1所示8。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表3.1 引脚号第二功能引脚第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的

22、引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR，A）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX R1，A）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3口亦作为AT8

23、9S52特殊功能（第二功能）使用，如表3.1所示。表3.2 AT89S52特殊功能表第二功能功能P3.0RXD （串行输入口）P3.1TXD （串行输出口）P3.2 （外部中断0）P3.3 （外部中断1）P3.4T0 （定时/计数器0）P3.5T1 （定时/计数器1）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）此外，P3口还接收一些用于Flash闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情

24、况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。XTAL1：振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序

25、存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。3.3时钟芯片模块设计1.时钟芯片DS12887的功能特点DS12

26、887 是一种实 时时钟管 理芯片 , 采用 CMOS 技术 , 内部装有晶振和时钟芯片备份锂电池 , 其管脚与目前常用的时钟芯片 M C146818B和DS1287 兼容 , 可直接替换。 DS12887 具有良好的微机接口 , 用其设计构成时钟电路时无须附加任何外围电路 , 并具有低功耗、精度高、 工作稳定可靠等优点 , 可广泛用于各种较高精度的实时时钟系统中DS12887 内含锂电池 , 在没有外部电源的情况下可工作 10a 以上 ; 可统计 2100 年前的秒、分、小时、 星期、 日、 月、 年 7 种信息 , 并带有闰年补偿功能 ; 时间、 日 历和定时闹钟可采用二 进制数或 BCD

27、 码表示 ; 有 12 h 和 24 h 2 种制式 ,12 h 制式有 AM 和 PM 提示 ; 具有 M otorola 和 Intel2 种总线时序选择 ; 采用数据 / 地址总线复用技术 , 当采用 Intel 总线模式时 , 易与 8051 等单片机的接口 连接 ; 片内有 128 B 的 RAM, 其中 14 个作为时钟和控制寄存器 ,114 B 作为通用 RAM, 所有 RAM 单元都具有掉电保护功能 ; 可编程输出 13 种不同频率的方波信号 ; 提供 3 种可屏蔽中断 : 每秒一次直到每天一次的闹钟中断 ; 13 种不 同周期的周期性中断 ; 时钟更新结束中断 ; 具有上电

28、/ 掉电保护功能 , 当 V cc 高于 4.25V(200 ms) 时 , 芯片可被外部操作,当 V cc 低于 4.25 V 时 , 芯片处于写保护状态 , 所有输入均无效 , 同时所有输出呈高阻状态 , 当 V cc 低于 3 V 时 , 自 动把供电方式切换为由内部电池供电。2.DS12887的引脚排列及引脚功能DS12887的引脚排列如图3.3.1所示：图3.3.1 DS12887的引脚排列时钟芯片的引脚功能如下：1. AD0-AD7为地址,数据复用总线；2. NC为空脚；3. MOT为总线模式选择（/2324256,78395），当此接到Vcc时，选用的是/2324256总线时序，

29、当它地或不接时，选用的是78395总线时序；4. CS为片选端；5. AS为地址锁存允许端；6. R/W在Intel总线下作为写；7. DS在78395总线下作为读；8. RESET为复位端，复位端对时钟、日历、RAM无效，系统上电时复位端要保持低电平200ms以上DS12887才可以正常工作；10. IRQ为中断请求输出端；11. SQW为方波输出端，当Vcc低于4.25V时没作用；12. Vcc为 D+5V电源；13. GND为接地端。3.4传感器模块设计1DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器提供9位（二进制）温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS

30、18B20 或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线连接，而且DS18B20的电源可由数据线本身提供（相对于外部电源，转换时间要延长）。因此每一个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号因此从理论上说任意多个DS18B20可以连接在一条单线总线上。DS18B20的测量范围从-55到+125，增量为0.5（最高精度可达0.1），转换速度小于1s。而在本遥测系统中采用外部电源供电温度测量工作方式，其中电阻R是上拉电阻，使得单线总线的空闲状态是高电平。由于DS18B20只有一根数据线。因此它和主机（单片机）通信是需要串行通信，而AT89C51有两个串行端口，所以可以不用软

31、件来模拟实现。经过单线接口访问DC18B20必须遵循如下协议：初始化、ROM操作命令、存储器操作命令和控制操作。要使传感器工作，一切处理均从序列开始。主机发送（Tx）-复位脉冲（最短为480s的低电平信号）。接着主机便释放此线并进入接收方式（Rx）。总线经过4.7K的上拉电阻被拉至高电平状态。在检测到I/O引脚上的上升沿之后，DS18B20等待15-60s,并且接着发送脉冲（60-240s的低电平信号）。然后以存在复位脉冲表示DS18B20已经准备好发送或接收，然后给出正确的ROM命令和存储操作命令的数据。DS18B20通过使用时间片来读出和写入数据，时间片用于处理数据位和进行何种指定操作的命

32、令。它有写时间片和读时间片两种。写时间片：当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时，产生写时间片。有两种类型的写时间片：写1时间片和写0时间片。所有时间片必须有60微秒的持续期，在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复时间。读时间片：从DS18B20读数据时，使用读时间片。当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时产生读时间片。数据线在逻辑低电平必须保持至少1微秒；来自DS18B20的输出数据在时间下降沿之后的15微秒内有效。为了读出从读时间片开始算起15微秒的状态，主机必须停止把引脚驱动拉至低电平。在时间片结束时，I/O引脚经过外部的上拉电阻拉回高电平，所有读时间片的最短持续期为60微秒，包

33、括两个读周期间至少1s的恢复时间。一旦主机检测到DS18B20的存在，它便可以发送一个器件ROM操作命令。所有ROM操作命令均为8位长。DS18B20的光刻ROM中存有64位序列号，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20拥有惟一的地址序列码，以确保在一根总线上挂接多个DS18B20。所有的串行通讯，读写每一个bit位数据都必须严格遵守器件的时序逻辑来编程，同时还必须遵守总线命令序

34、列，对单总线的DS18B20芯片来说，访问每个器件都要遵守下列命令序列：首先是初始化；其次执行ROM命令；最后就是执行功能命令(ROM命令和功能命令后面以表格形式给出)。如果出现序列混乱，则单总线器件不会响应主机。当然，搜索ROM命令和报警搜索命令，在执行两者中任何一条命令之后，要返回初始化。基于单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道，总线上有从机，且准备就绪。在主机检测到应答脉冲后，就可以发出ROM命令。这些命令与各个从机设备的唯一64 位ROM代码相关。在主机发出ROM命令，以访问某个指定的DS18B20，接着就

35、可以发出DS18B20支持的某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出DS18B20便笺式RAM、启动温度转换。软件实现DS18B20的工作严格遵守单总线协议：(1)主机首先发出一个复位脉冲，信号线上的DS18B20器件被复位。(2)接着主机发送ROM命令，程序开始读取单个在线的芯片ROM编码并保存在单片机数据存储器中，把用到的DS18B20的ROM编码离线读出，最后用一个二维数组保存ROM编码，数据保存在X25043中。(3)系统工作时，把读取了编码的DS18B20挂在总线上。发温度转换命令，再总线复位。(4)然后就可以从刚才的二维数组匹配在线的温度传感器，随后发温度读取命令就可以获得对应的温

36、度值了。在主机初始化过程，主机通过拉低单总线至少480us，来产生复位脉冲。接着，主机释放总线，并进入接收模式。当总线被释放后，上拉电阻将单总线拉高。在单总线器件检测到上升沿后，延时1560us，接着通过拉低总线60-240us，以产生应答脉冲。写时序均起始于主机拉低总线，产生写1时序的方式：主机在拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线。产生写0时序的方式：在主机拉低总线后，只需在整个时序期间保持低电平即可(至少60us)。在写字节程序中的写一个bit位的时候，没有按照通常的分别写0时序和写1时序，而是把两者结合起来，当主机拉低总线后在15us之内将要写的位c给DO：如果c是高电平满足15

37、us内释放总线的要求，如果c是低电平，则DOc这条语句仍然是把总线拉在低电平，最后都通过延时58us完成一个写时序(写时序0或写时序1)过程。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us，在主机发起读时序之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1。所有读时序至少需要60us。单片机通过命令实现对DS18B20的控制，其支持的主要命令及其功能如表3.4.1所示：表3.4.1 命令码功能说明命令码功能说明33H读ROM中的64位地址序列码BEH读9字节暂存寄存器55H只有地址码匹配的DS18B2才能接收后续的命令4EH写入温度上/下限，紧随其后是2字节数据，对应上限和下限值F0H锁定总线上DS18B2

38、0的个数和识别其ROM中的64位地址序列码48H将9字节暂存寄存器的第3和4字节复制到EEPROM中ECH只有温度超过上限或下限的DS18B20才做出响应B8H将EEPROM的内容恢复到暂存寄存器的第3和4字节44H启动DS18B20进行温度转换，结果存入9字节的暂存寄存器B4H读供电模式，寄生供电时DS18B20发送0，外接电源时DS18B20发送1CCH忽略地址序列码，适合单片DS18B202 BISS0001红外传感器（一）BISS0001的特点BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类

39、白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。1.CMOS工艺2.数模混合3.具有独立的高输入阻抗运算放大器4.内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰5.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器6.采用16脚DIP封装（二）BISS0001的管脚图说明BISS0001管脚图如图3.4.2所示 图3.4.2 BISS0001的管脚图管脚说明如表3.4.2所示：表3.4.2引脚名称I/O功能1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VoO控制信

40、号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端11VDD-工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的

41、同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端（三）BISS0001的工作原理BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0。5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0。7VDD、VL0。3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。C

42、OP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。BISS0001的应用电路如图3.4.3所示：图3.4.4 BISS0001的热释电红外开关应用电路图上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较

43、器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小

44、调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0。1U。说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。、上述特性指标是在源极电阻R2=47K条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的EA和EB分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。2、TGS308燃气传感器在出现可燃性气体时TGS308型气体传感器的电导增加，通过电位器RP滑动点取出电压，其值从正常的3V有效值增加到20V

45、。此升高的电压经二极管和4.7K电阻加至晶体管VT1，使之导通，VT1导通使双向晶体管2N6070A导通，使之输出一个高电平，来使单片机控制工作。在检测烟雾信号时，为了简单电路，我选用了与TGS308工作原理相近的8224烟雾传感器。同样，在8224周围气体浓度增加时，它的电导也会增加，通过这个电路也可以实现向单片机发送开关信号，来控制报警信号。其电路图如图3.4.5所示：图 3.4.5 燃气传感器电路复位电路如图3.4.6所示图3.4.6 复位电路该部分电路完成AT89C51的复位，采用按键复位的方式，它与单片机的RST引脚相连，当单片机出现死机或希望它复位的情况下，该电路就会起作用，同时它

46、也具有上电复位的功能。其电阻R1为200欧姆，R2为1K欧姆，电容为22uF。3.5电源模块设计单片机电源如图3.5.1所示：图3.5.1 单片机电源由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，所以一般需要单独设计电源电路，单片机要求电源中应尽量较少纹波,电压要恒定,且单片机复位电路要稳定、可靠,考故需要设计一个直流稳压电源给单片机供电，先经变压器转为9伏的交流电，再通过桥堆2W10对输入的9 伏的交流电进行整流，然后通过电容滤波，稳压器进行稳压，使后续电路的电压稳定为 +5伏，电源指示灯亮，说明该模块能正常工作。3.6键盘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，本设计选用HD7279作为键盘显示驱动，3.6.1 HD7279键盘显示芯片该芯片支持64键盘和8位数码管动态显