物品移動短信報警系統設計摘要貴重物品的小型化趨勢，使這些物品的體積越來越小。不幸的是，便攜性帶來的另一個問題就是物品很容易被盜。傳統的防盜方法主要是機械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設備拆卸下來也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。所以嵌入防盜系統成為我們的主要研究方向。本系統采用了由華為生產的GTM900C模塊,借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實現無線數據傳輸和短信收發(fā)任務。系統中采用的振動加速度傳感器具有制作簡單、成本低、安裝方便、防盜性能穩(wěn)定等特點，采用外部供電方式，它的信號易于處理并經單片機系統處理后方便和PC機通信?？蓪崿F報警信號的無線快速傳遞，同時能直接將報警信息傳送到客戶手機終端上，方便及時報警，通過GPRS模塊也能使該系統與PC終端相連，方便多系統的協調統一管理。GTM900C借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實現無線數據傳輸和短信收發(fā)任務。結合AT89C51單片機，外加串口電路，報警電路以及顯示模塊，設計了防盜檢測并報警的硬件系統和軟件系統。關鍵詞GTM900C；報警器；振動傳感器；單片機ABSTRACTGNARLWIRELESSRAPIDTRANSFER,ANDATTHESAMETIMECANDIRECTLYWILLALARMINFORMATIONSENTTOCUSTOMERSMOBILEPHONETERMINAL,CONVENIENTTIMELYALARM,THROUGHTHEGPRSMODULECANALSOMAKETHESYSTEMANDPCTERMINALCONNECTED,MORECONVENIENTTOTHEHARMONIOUSANDUNIFIEDMANAGEMENTSYSTEMGTM900CUSEWIRELESSSENDANDRECEIVE,BASEBANDPROCESSINGFUNCTION,TOREALIZETHEWIRELESSDATATRANSMISSIONANDTEXTMESSAGETOSENDANDRECEIVETASKSCOMBINEDWITHAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTER,PLUSASERIALPORTCIRCUIT,ALARMCIRCUITANDDISPLAYMODULE,THESECURITYANDALARMTESTDESIGNOFHARDWARESYSTEMTHISDESIGNISMAINLYVIBRATIONACCELERATIONSENSORITEMSOFRELATEDWORKPRINCIPLEANDTHEANALYSISOFFUNCTIONREQUIREMENTCIRCUITSWORKPROVALUABLESMINIATURIZEDTRENDS,MADETHEVOLUMEOFTHESEITEMSARESMALLERUNFORTUNATELY,PORTABILITYBROUGHTANOTHERQUESTIONISSTOLENGOODSAREVERYEASILYTHETRADITIONALMETHODISMAINLYTOGUARDAGAINSTTHEFTOFMECHANICALANTITHEFTLOCK,ANTITHEFTLOCKTHISAVERYHEAVY,ANDTHEEQUIPMENTISALSOREMOVEDTROUBLE,SOAFFECTEDITEMSOFPORTABILITYSOEMBEDDEDSECURITYSYSTEMASOURMAINRESEARCHDIRECTIONTHESYSTEMUSESTHEPRODUCTIONOFGTM900BYAWEIGHCMODULE,USETHEWIRELESSSENDANDRECEIVE,BASEBANDPROCESSINGFUNCTION,TOREALIZETHEWIRELESSDATATRANSMISSIONANDTEXTMESSAGETOSENDANDRECEIVETASKSTHESYSTEMVIBRATIONACCELERATIONSENSORHASEASYFABRICATION,LOWCOST,EASYINSTALLATION,SECURITYANDSTABLEPERFORMANCE,ETC,THEEXTERNALPOWERSUPPLYWAY,ITISEASYTODEALWITHTHESIGNALANDSCMSYSTEMTREATMENTCONVENIENTANDPCCOMMUNICATIONSCANREALIZEALARMSLICESANDDESIGN,SOFTWAREPROGRAMMINGREALIZESITEMSSENDANDRECEIVETHEALARMSYSTEMKEYWORDSGTM900CALARMVIBRATIONSENSORMICROCONTROLLER目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論111課題研究的背景及意義112國內外研究發(fā)展現狀213本文的主要研究內容3第二章GTM900C無線模塊521GTM900C模塊介紹5211GTM900C模塊產品定位5212GTM900C模塊產品特性6213GTM900C模塊產品的應用622GTM900C無線模塊AT命令623GTM900C信號連接器和天線接口7231信號連接器7232天線接口7第三章硬件設計931系統的總體設計932系統的工作原理及結構框圖933系統原理圖1034AT89C51單片機11341AT89C51單片機管腳說明12342時鐘電路的設計13343復位電路的設計1435加速度傳感器ADXL2021436報警策略1837控制電路1838液晶顯示電路19第四章軟件設計2141程序流程圖21411程序的主循環(huán)圖2242程序設計22第五章應用情況和改進設想24結論25致謝26參考文獻27第一章緒論11課題研究的背景及意義隨著電子技術的飛速發(fā)展，電子產品應用范圍也進一步擴大。當今社會，人們更加重視生命和財產的安全，隨之產生了家用報警系統，主要當發(fā)生火災或煤氣泄露或盜賊入室盜竊時，能及時告知主人或相關部門，使生命和財產的損失降到最低。報警系統也已從原來的簡單化、局部化向智能化集成化發(fā)展。而這種系統的主要區(qū)別在于目前市場上常見的智能家居系統中主機與分機之間的通信方式有固定電話撥號、以太網、集群系統等，它們在可靠性，功耗和成本上分別有不同的缺點，固定電話撥號方式容易被盜賊入室之前將電話線剪斷，以太網也容易被切斷，集群系統功耗大，成本高，維護費用也比較高。同時，隨著社會信息化程度越來越高，社會人口的流動性大大增加，社會治安日趨復雜，各種偷盜、搶劫事件頻有發(fā)生，居民區(qū)、房車財產受到嚴重威脅，智能樓宇、房車中的安全成為了我們急需解決的問題。而無線GSM短信報警系統采用了GSM移動通訊公司提供的短消息業(yè)務傳輸更新數據，其數據傳輸可靠、迅速，設備低廉，具有很好的發(fā)展前景和市場需求。本次設計實現一套基于單片機和GSM短信模塊組成，借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上的物品防盜系統。它能夠實現物體被盜狀態(tài)的有效判別和控制中心對遠程終端進行遠程通信與定位。如果加入GPS可以提供終端的經緯度坐標，以及高度，速度等信息，對于移動終端更能凸顯它的功能。該系統與各種傳感器結合可以實現各種功能，相應的就可以應用于像銀行、公安、防盜等不同領域。所以說本系統可以應用到不同的監(jiān)控場合，社會效益與經濟效益十分明顯，所以對于該系統的研究、開發(fā)與完善十分的有意義1。目前傳統的機械式（防盜網、防盜窗）安防系統在實際使用中暴露了很多隱患，例如為其它沒有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災時不易逃生等。隨著電子技術的飛速發(fā)展，報警系統已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。而各種防盜報警系統之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機與主機、分機與用戶之間進行通訊。目前市場上常見的防盜報警系統的通信方式有固定電話撥號、以太網、集群系統等等。但它們有各自的缺點固定電話撥號容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關鍵時刻失靈。以太網同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。集群系統功耗很大，網絡架設和維護費用很高，而且需要購買固定的頻點。針對以上通信方式的優(yōu)、缺點，我設計了基于GSM短信模塊的家庭無線防盜報警系統。此系統可解決這些隱患，讓家庭防盜更及時、使用更方便。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上。它采用主動式紅外傳感器進行檢測，變有形的傳統防盜網防盜窗為無形，給火災時的逃生提供方便。并配備煙霧傳感器和燃氣泄漏傳感器，實現防火、防燃氣泄漏的作用。12國內外研究發(fā)展現狀由于在廣闊的市場需求和成熟的技術支持以及提供日趨完善的服務的運營商存在的市場環(huán)境下,很多個人、公司都已經涉足基于加速度防盜在各個領域的應用的設計與實現。所以說該系統是一個相對比較成熟的系統，因此在對于基于加速度傳感器的防盜系統進行設計和實現過程中，應該充分的借鑒和采納其他開發(fā)的系統的優(yōu)點和長處，是該系統擁有更加全面優(yōu)質的功能從而更加方便用戶。本系統中的無線數據傳輸單元幾乎在各個領域都有著非常廣泛的用途。也正是因為以上的優(yōu)越而成熟的技術和比較大的需求量,已經有公司把GPS和TCPIP集成化,生產出相應的GPS模塊和TCPIP模塊,還有將GPS和TCPIP集成到一個模塊上的產品。這樣以來，這些集成化的產品會給該系統的設計與實現帶來很大的方便，也會大大降低該系統的硬件實現成本。防盜報警系統在國內外的發(fā)展從上世紀初開始就已經在北美稍具雛形。在北美，報警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術的發(fā)展，提供遠程通信服務的電報公司加入到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通達到更遠的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現的電話理所當然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統的出現以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報警的方式得到了前所未有的發(fā)展。從以上過程來看，報警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術發(fā)展為基礎的，只有具備良好的通信手段，才能夠把各地的報警信息匯聚到相應的權威部門，然后由權威部門負責分配有限的警力來幫助到所有的社會個體。國外智能監(jiān)控防盜技術發(fā)展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美發(fā)展過程，可以清楚的看出世界智能監(jiān)控防盜技術的發(fā)展概況。其具有以下特點，值得我們借鑒。目前，對北美的安防產業(yè)來說，最成功的經營模式就是聯網報警服務模式，聯網報警將整個北美的安防產業(yè)從橫向到縱向進行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產業(yè)化管理水準的一體化綜合性產業(yè)。比如世界排名第一，北美最大的安防跨國公司美國棋諾亞公司，它在世紀年代開始搞簡單的防盜報警，其當時的業(yè)務范圍和技術水平跟中國現在很多安防企業(yè)是相當的。到70年代，它對其產業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調整，變?yōu)槁摼W報警服務商，建立了首家網管中心，尤其是在年代引用了大量的網管技術、系統集成技術和電子技術，現己成為十分先進的聯網報警服務平臺，它在美國、加拿大、英國、香港、臺灣等多個國家和地區(qū)都有分公司，北美的客戶數已超過600萬，2003年防盜報警收入總產值達105億美元。13本文的主要研究內容貴重物品的小型化趨勢，使這些物品的體積越來越小。不幸的是，便攜性帶來的另一個問題就是物品很容易被盜。傳統的防盜方法主要是機械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設備拆卸下來也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。所以嵌入防盜系統成為我們的主要研究方向。通常，由偷竊或其它設備的大幅度移動造成的加速度信號變化與設備受到撞擊或被放在工作的機械設備旁邊時產生的加速度信號有著明顯的區(qū)別，這樣只要檢測加速度隨時間變化的變化率，便可判定設備是否處于被盜的狀態(tài)下，然后聲光報警系統便會啟動，提醒周圍的人注意小偷。該系統還設置了TCPIP、GPS模塊，使主人第一時間得到被盜信息并得到其具體位置2。針對以上通信方式的優(yōu)、缺點，本文介紹了基于單片機和GTM900C模塊的智能家居系統。此系統可解決這些隱患，讓家庭防火防盜更及時，使用更方便，功能更可靠，價格更低廉。它不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移動網絡，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報警地點的情況反映到戶主的手機屏幕上，戶主可依據具體信息具體對待，或撥打110，119等電話，以及時到達現場進行搶險，同時與自動門窗相結合，可控制電機的轉動，打開窗戶或排風扇進行通風，以降低室內可燃氣體濃度。它采用高靈敏度的溫度傳感器和煙霧報警器進行檢測檢測，設置多個采樣點，當其中一處發(fā)生溫度升高或煙霧濃度升高時，及時迅速的通過無線發(fā)射模塊發(fā)給主機，主機通過GSM模塊將信息發(fā)送到戶主手機上，戶主可以及時采取相應措施以減小損失。第二章GTM900C無線模塊21GTM900C模塊介紹華為GTM900C無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標準的AT命令及增強AT命令，提供豐富的語音和數據業(yè)務等功能，是高速數據傳輸等各種應用的理想解決方案。內嵌TCP/IP協議模塊，使用簡單，易于集成,GTM900C軟件、硬件兼容GTM900B、TC35I、MC39I，使用TC35I或MC39I的用戶不用作任何更改就可以使用。華為GTM900C是一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模塊，是GTM900B的升級模塊。內嵌TCP/IP協議模塊，使用簡單，易于集成，使用它您可以在較短的時間內花費較少的成本開發(fā)出新穎的產品。在遠程監(jiān)控和無線公話以及無線POS終端等領域您都能看到GTM900C無線模塊在發(fā)揮作用，GTM900C軟件、硬件兼容GTM900B、TC35I、MC39I，使用TC35I或MC39I的用戶不用作任何更改就可以使用，以降低產品成本。1主要功能GSM/GPRSPHASE2/2；GSM0340短信業(yè)務；GPRSCLASS10數據業(yè)務；支持GROUP3，CLASS2傳真業(yè)務；電路交換業(yè)務96KBPS，144KBPS；分組交換數據業(yè)務856KBPS；FR/HR/EFR/AMR語音編碼；呼叫轉移、等待、保持、呼叫前轉；多方通話、來電顯示、可選鈴聲。2接口特性40PINZIP連接器；紅外串口接口；SIM30V和18V接口；2路模擬音頻輸入輸出接口；電源輸入接口和充電管理；ADC輸入；全雙工串行接口，TTL電平；支持GSM0705，GSM0707；TCP/IP擴展AT指令集3。211GTM900C模塊產品定位華為GTM900C無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標準的AT命令及增強AT命令，提供豐富的語音和數據業(yè)務等功能，是高速數據傳輸等各種應用的理想解決方案。212GTM900C模塊產品特性表21GTM900C的產品特性表工作頻段EGSM900/GSM1800雙頻最大發(fā)射功率EGSM900CLASS42WGSM1800CLASS11W接收靈敏度106DBM工作溫度正常工作溫度20C70C擴展工作溫度40C20C和70CTO80C電源電壓34V47V（推薦值38V）平均待機電流35MADRX5關機漏電流50UA協議支持GSM/GPRSPHASE2/2支持華為GT800協議AT命令GSM標準AT命令V25AT命令華為擴展的AT命令40PINZIF連接器UART接口（最大串口速率可達115200BIT/S）標準SIM卡接口（18V或3V）兩路模擬音頻接口電源接口GSC射頻天線連接器50GSC射頻天線連接器語音業(yè)務支持FR、EFR、HR和AMR的語音編碼支持免提通話，提供回聲抑制功能短消息業(yè)務支持MO和MT點對點和小區(qū)廣播短消息模式支持TEXT和PDUGPRS數據業(yè)務GPRSCLASS10編碼方式CS1，CS2，CS3，CS4最高速率可達856KBIT/S支持PBCCH內嵌TCP/IP協議支持多鏈接，提供大容量緩存電路型數據業(yè)務支持CSD數據業(yè)務，最高速率可達144KBIT/S支持傳真GROUP3，CLASS20支持USSD補充業(yè)務來電顯示、呼叫轉移、呼叫保持、呼叫等待和三方通話等集群功能組呼、廣播和私密呼叫等（GTM900C模塊支持）STK功能通過增強的AT命令支持STK功能ROHS環(huán)保符合ROHS環(huán)保認證要求213GTM900C模塊產品的應用GTM900C在TERMINAL型固定臺、PHONE型固定臺、車載臺、公用電話、電力無線抄表業(yè)務、遠程信息服務臺等方面被廣泛的應用。22GTM900C無線模塊AT命令在AT手冊中的GSM模塊包括移動設備ME（MOBILEEQUIPMENT）、移動臺MS（MOBILESTATION）、終端適配器TA（TERMINALADAPTER）、數據通信設備DCE（DATACOMMUNICATIONEQUIPMENT）和傳真DCE（包括傳真MODEM和傳真板）。通過串口發(fā)送AT命令，即可使用GSM模塊。串行線對端的應用設備包括終端設備TETERMINALEQUIPMENT）、數據終端設備DTE（DATATERMINALEQUIPMENT）或其他應用設備。這些終端或應用設備可能運行在嵌入式系統里。系統結構圖如圖22圖21系統結構圖23GTM900C信號連接器和天線接口GTM900C的信號連接器和天線接口，包括；信號連接器接口；天線接口。231信號連接器GTM900C的信號連接器是一個40PIN的ZIF連接器，引腳間距為05MM，線距05MM，結構為單排彎式表貼型，帶電纜鎖緊機構，型號是HIROSE的FH1240S05SH。連接器外形如圖23所示。圖22連接器外形232天線接口GTM900C提供的天線接口為GSC射頻連接器，外接天線通過電纜連接到該連接器上。該連接器是由HRS公司提供的，器件編碼是UFLRSMT110，具體的圖形和尺寸如圖24所示。圖23天線接口連接器尺寸圖（單位MM）第三章硬件設計31系統的總體設計根據以上目標任務，為了使系統具有靈活行，這里采用分體組合的方法，使得外部的傳感和報警裝置獨立起來，整個系統的優(yōu)點如下1主控器能及時地對GTM900C模塊收到的短信息采取相應的處理，保證了系統的抗干擾性。2系統采用輪詢握手的方式保證模塊能正常工作，避免系統進入死鎖狀態(tài)。3用戶可以直接使用自己的收集和系統進行控制，如設防、撤防、修改密碼、查詢狀態(tài)等。4系統具輸出有遠程性，不受距離的影響。5多路傳感器和繼電器保證了系統的報警檢測方位的齊全和預警處理強大功能。6加設匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報警4。32系統的工作原理及結構框圖根據系統的目標任務以及總體設計方案，本系統主要框圖如圖31，系統有主控機、傳感器、繼電器組、蜂鳴器、手機模塊構成。各個部分重要功能如下1控制主機，主控機核心為AT89C51單片機，主孔機負責接受傳感器的報警信號向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動作控制命令。主控機和GTM900C、MODEM之間通過USB或者RS232串口進行雙向通信，接受來自GTM900C的控制信息，根據車主的控制命令進行系統設置，當接到傳感器的報警信號后主控機要控制GTM900C撥打設定的電話號碼或發(fā)送短信息。2GTM900C、MODEM（手機），主要負責向主控機傳送控制信息、向主控機指定的電話號碼發(fā)送報警信息。3蜂鳴報警器，繼電器在主控機的控制下執(zhí)行報警，蜂鳴器發(fā)出報警聲音。4報警傳感器，可以選配紅外報警探測器、振動傳感器等，本系統最多允許接入4路報警傳感器。圖31系統總體框圖本系統的工作原理是當貴重物品遭受盜竊時，由于物品本身的異常運動情況被加速度傳感器所監(jiān)測到，系統CPU根據兩個加速度傳感器的三路加速度信息，通過系統設定的分析、處理和分類算法，生成若干類報警信息。33系統原理圖圖32系統原理圖34AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFLASHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案5。AT89C51單片機的基本組成及功能方塊圖如圖33所示圖33AT89C51單片機基本組成及功能341AT89C51單片機管腳說明ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式，因為受引腳數目的限制，所以不少引腳具有第二功能。1P0口P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。2P1口P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。3P2口P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。4P3口P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。ALE/PROG當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。1PSEN外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現。2EA/VPP當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）6。342時鐘電路的設計AT89C5L中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，時鐘電路如圖34所示。圖34單片機時鐘電路外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構成并聯振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30PF10PF，而如使用陶瓷諧振器應選擇40PF10F。本設計中由于使用CAN總線的控制器SJA1000，因此單片機的時鐘電路可以和SJA1000共用，在這里只畫出了單片機的時鐘電路。在SJA1000當中，晶振的選擇為26MHZ。343復位電路的設計圖35單片機復位電路當單片機的復位引腳RST全稱RESET出現2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。圖35中電容C11和電阻R12對電源十5V來說構成微分電路。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內RAM區(qū)中的內容，21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值7。35加速度傳感器ADXL2021利用ADXL202進行加速度測量的基本原理ADXL202的模塊結構如圖36所示，它是在單一芯片上集成兩個相互獨立、測量方向相互垂直的敏感元的測量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器；由硅片表面的彈性結構支撐起的質量塊下面貼附電容的一個極板，電容的另一極扳固定。圖36ADXL202E模塊結構簡圖2ADXL202引腳功能簡介ADXL202的封裝形式為LCC8，其封裝和引腳的示意圖如圖37所示。圖37ADXL202E封裝引腳結構圖如上圖37中引腳ST用于芯片自測，VDD上電后，ST在靜電力的作用下，輸出的工作循環(huán)脈寬改變10左右，相當于作用800MG加速度的輸出信號，測試這個引腳就可以用于判斷芯片是否正常工作；引腳T2需外接RSET電阻，在05MS10MS范圍內設置工作循環(huán)周期T2；引腳COM作為公共接地端；引腳XOUT、YOUT用于輸出數字信號；引腳XFILT、YFILT外加濾波電容，用以設置檢測信號的帶寬范圍，VDD引腳作為芯片供電電源輸入端。3加速度值的確定加速度傳感器可以分別利用XOUT、YOUT引腳和XFILT、YFILT引腳進行數字信號或模擬信號輸出。在采用數字信號進行測量時，只要利用微處理器的計數器/定時器端口分別采集信號的工作周期脈寬T1和工作周期的時間長度T2，利用公式31就可以得出被測加速度的值。計算公式為512/0/21TGA（31）在采用模擬信號進行測量時，可以直接采用從XFILT、YFILT引腳輸出的模擬信號，也可以將XOUT、YOUT引腳輸出的數字信號進行RC濾波，重新恢復成模擬信號。第一種方法輸出的信號帶寬比較寬，但需外加電壓跟隨器才能帶負載；第二種方法可以對輸出的模擬信號進行放大，但頻率響應特性較低。采用何種輸出方式應根據具體的使用條件來確定。4采用ADXL202的物品移動設計方案由于竊賊盜竊物品時會引起物體本身的振動或傾斜現象，而ADXL202能夠測量05KHZ、2G范圍內動態(tài)或靜態(tài)加速度。動態(tài)加速度的測量可以用于振動檢測；而利用靜態(tài)的重力加速度作為輸入矢量，就可以確定物體的空間方向。ADXL202采用5V直流電源供電，為降低電源對傳感器的干擾，在引腳VDD和公共接地端COM之間需連接01F的去耦電容。由于芯片與微處理器共用一個供電電源，在電源與VDD間需增加一個100的電阻，以減小數字信號對傳感器輸出信號的干擾。T2引腳外接125K的RSET電阻，將輸出的數字信號周期確定為5MS，即頻率為200HZ。從XOUT、YOUT引腳輸出的數字信號直接送到微處理器的計數器，定時器端口，以便進行重力加速度的測量，以得出物品本身傾角的變化。從XEILT、YFILT引腳輸出的模擬信號經電壓跟隨器提高負載能力后，送入微處理器的A/D端口，以對物品本身微小振動進行測量。貴重物品防盜中，物品本身傾斜角度的測量要求其信號的噪聲必須很小，這就要限制信號帶寬。而對于振動的測量，則需要10200HZ的較寬信號范圍。首先，將XFILY、YFILT引腳的濾波電容CX、CY設定為01F，這樣輸出的數字、模擬信號的帶寬全都限制在200HZ以下，再將ADXL202輸出的帶寬為200HZ的數字和模擬信號分別經過低通濾波和高通濾波，就可以獲得傾斜、振動監(jiān)測所需帶寬的信號。將ADXL202同時作為振動測量和傾角測量傳感器的方案原理圖如圖38所示。圖38ADXL202應用方案原理圖5傾斜角度的測量對于采用工程量大的整體搬運的盜竊方式，如果物品的角度相對于初始狀態(tài)改變5，就可判定有盜盜竊情況發(fā)生。傾斜角度測量值通過XOUT、YOUT端口輸出的數字信號得到。由于經XFILT、YFILT端口的電容低通濾波，信號帶寬為200HZ則根據ADXL202的噪聲計算公式為6120/20FGRMSNOIE（32）其中，NOISE為噪聲的幾何平均值，BW為信號帶寬，FHZ為頻率。如果ADXL202的敏感軸從水平位置變化了5，就相當于ADXL202輸出的數字信號改變約87MG，這樣144MG的噪聲水平就顯得過高了。因為期望的噪聲水平最多不能超過信號的十分之一，即87MG。將XOUT、YOUT端口輸出的200HZ數字信號進行16次采樣，并將采得的信號取平均值，就可以實現數字低通濾波，將信號的帶寬降為125HZ。此時的噪聲水平為MGFGRMSNOIE906152/20（33）ADXL202的溫度變化系數為2MG/，在監(jiān)測的05傾角范圍內，每改變1，輸出約改變17MG。由于室外晝夜溫差很可能達到85，溫度漂移很可能造成虛假報警，必須對其限制,可以利用軟件微分器進行信號處理。6物品微小振動的測量通過對物品本身微小振動的測量，可以實現對破壞物品行為的監(jiān)測。若在一個較短時間段內，振動的能量超過設定的閾值，就可以判定有破壞貴重物品的情況發(fā)生。監(jiān)測貴重物品微小振動所需信號由XFILT、YFILT端口獲得。雖然在XFILT、YFITL端口輸出的模擬信號已經過200HZ低通濾波，但仍需將信號再經10HZ高通濾波，才能達到振動監(jiān)測所需的10200HZ帶寬要求。另外，從XFILT、YFILT端口輸出的模擬信號負載能力很弱，可以將帶通濾波后的信號送入電壓跟隨器，以提高其負載能力，然后，將信號送微處理器內部的A/D端口進行模，數轉換。根據采樣定理SYQUESTCRITERIA，徽處理器采樣頻率定為400HZ，即每25MS采樣一次。利用軟件積分器測量振動的能量，是將微處理器記錄的16次振幅采樣值的絕對值求和，即可得到40MS內振動的能量。如果這個絕對值之和超過設定的數字閾值，微處理器就可以進行報警。利用振動加速度傳感器ADXL202組成的防盜監(jiān)測裝置，不但擁有傳統物品防盜傳感器件的靈敏性，而且擴大了物品防盜的監(jiān)測范圍可以對大型整體搬運的盜竊方式進行預警，而且還簡化了系統的電路結構，提高了系統可靠性。ADXL202完全可以取代磁效應傳感器等傳統敏感元件。成為物品防盜監(jiān)測信號的可靠敏感器件。36報警策略為了區(qū)分情況的緊急程度，可以設置兩條短信。若單一檢測器檢測到信號則發(fā)送短信1；若兩個都檢測到信號則發(fā)送短信2。發(fā)出短信息以后，用戶只需撥號就可以報警并通知他人。若網絡出現問題則向用戶手機撥號。37控制電路當用戶收到報警信息后，如需采取措施，可以向GTM900C模塊撥號。單片機收到信號后，發(fā)出ATH指令將撥號掛斷，然后向P1、7口發(fā)出控制信號。控制信號通過運放放大后，繼電器將啟動蜂鳴器，從而達到警告震懾竊賊以保護物品的安全。如要恢復，再向GTM900C撥號即可。繼電器的內阻很小，須用OC門驅動。38液晶顯示電路液晶顯示模塊選用LED1602即DM162型。它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能顯示圖形。1602的管腳功能第3腳V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。第4腳RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳RW為讀寫信號線，高電平1時進行讀操作，低電平0時進行寫操作。第6腳E或EN端為使能ENABLE端。第714腳D0D7為8位雙向數據端。LED液晶顯示電路如圖310所示，P10P17口作為8位數據線，P35到P37作為LCD的片選線。圖310顯示電路圖第四章軟件設計在主程序中，AT89C51利用巧妙的算法對震動信號進行采樣，相當于對信號進行積分。如果4秒內80（可根據實際情況調節(jié)的信號有效，則說明有非法人員入侵，產生報警信號以后通過程序控制，以保證15分鐘之內不會產生第二次報警信號。41程序流程圖圖41系統程序流程圖411程序的主循環(huán)圖圖42程序主循環(huán)圖42程序設計系統程序采用匯編語言程序，主程序共調用了5個子程序。1設置短信息格式子程序用來進行單片機GTM900C模塊的握手過程和設置GTM900C模塊發(fā)送短信息的格式。2查已讀短信子程序一般用于系統重新啟動，設置系統密碼。3查未讀短信子程序系統工作期間，用戶通過短信管理系統，主要功能是先檢測密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進行修改密碼、撤防、設防、查詢狀態(tài)等功能。4發(fā)送匪警短信息子程序執(zhí)行發(fā)送匪警短信息功能。5報警子程序執(zhí)行控制報警喇叭、撥號、發(fā)送短信息報警。所以采用基于手機短消息的通信方式控制貴重物品報警系統，不僅可以提高報警系統的通信可靠程度，而且通信距離基本不受限制，從而實現用戶對物品的長距離實時監(jiān)控。此外本系統還可對入侵的緊急程度進行區(qū)分，便于用戶根據情況采取措施，滿足了用戶對貴重物品防盜的要求。本系統成本不高，易于推廣。通過在多種汽車上的實際應用，系統運行良好。第五章應用情況和改進設想如上所述，本設計主要是加速度傳感器的應用。現在就其在本設計中的應用情況作個總結，并提出一點改進設想。在本設計中實現了振動加速度傳感器的基本應用，也體現了加速度傳感器高靈敏度的特點。但是在應用中存在許多不足，仍須改進。為什么會產生這些問題呢首先，振動加速度傳感器有一定的感應帶寬和其變化頻率，在設計中采用純軟件，也就是純數字的設計方法處在缺陷。數模轉換的速度有限，使得快變的加速度信號不能被很好的采集、利用。其次，對于連續(xù)變化的電壓模擬量做精度有限的數模數轉換必然犧牲模擬量的精度，并且必須考慮數模轉換本身存在的誤差使得加速度的定標變得很困難。在后續(xù)的研究工作中會繼續(xù)改進。改變原有的純軟件的實現方法，改為軟硬件并用的方法，把原本的純軟件的積分，也就是數字量的累加改成采用模擬積分器的方法，而且改用模擬方法的自矯正，增加模擬低通濾波器。本設計著眼于振動加速度傳感器的振動、震動、傾斜、提升、移動和玻璃破碎等防范信息的數字信號處理（包括區(qū)分、判斷、噪音濾除、形態(tài)綜合分析等等）算法的研究，并結合GPRS短信發(fā)送和報警技術，構成新的應用貴重物品防盜GPRS報警系統，可望年內向社會推廣。結論本課程設計采用ADXL202加速度傳感器，由單片機AT89C51控制，實現功能要求電路的工作過程及設計，軟件編程來實現加速度報警系統的發(fā)送及接收。實現遠距離檢測貴重物品的加速度。通過各種方式大量收集資料，查閱相關論文，學習系統開發(fā)環(huán)境，有關振動加速度傳感器的知識，和軟件編程。本設計采用ADXL202振動加速度傳感器，具有線路簡單、硬件少、成本低的優(yōu)點，應用前景比較廣泛，尤其具有完善的單總線通信協議，無需復雜繁瑣的布線就可以構成多路傳感器監(jiān)測，充分利用了AT89C51和ADXL202硬件接口電路簡潔性。畢業(yè)設計實習期已經