物品移動短信報警系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)的防盜方法主要是機(jī)械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設(shè)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(tǒng)成為我們的主要研究方向。本系統(tǒng)采用了由華為生產(chǎn)的GTM900C模塊,借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和短信收發(fā)任務(wù)。系統(tǒng)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(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信?？蓪崿F(xiàn)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(jī)終端上，方便及時報警，通過GPRS模塊也能使該系統(tǒng)與PC終端相連，方便多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。GTM900C借用無線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和短信收發(fā)任務(wù)。結(jié)合AT89C51單片機(jī)，外加串口電路，報警電路以及顯示模塊，設(shè)計了防盜檢測并報警的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。關(guān)鍵詞GTM900C；報警器；振動傳感器；單片機(jī)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(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀213本文的主要研究內(nèi)容3第二章GTM900C無線模塊521GTM900C模塊介紹5211GTM900C模塊產(chǎn)品定位5212GTM900C模塊產(chǎn)品特性6213GTM900C模塊產(chǎn)品的應(yīng)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(shè)計931系統(tǒng)的總體設(shè)計932系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)框圖933系統(tǒng)原理圖1034AT89C51單片機(jī)11341AT89C51單片機(jī)管腳說明12342時鐘電路的設(shè)計13343復(fù)位電路的設(shè)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(shè)計2141程序流程圖21411程序的主循環(huán)圖2242程序設(shè)計22第五章應(yīng)用情況和改進(jìn)設(shè)想24結(jié)論25致謝26參考文獻(xiàn)27第一章緒論11課題研究的背景及意義隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)今社會，人們更加重視生命和財產(chǎn)的安全，隨之產(chǎn)生了家用報警系統(tǒng)，主要當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或煤氣泄露或盜賊入室盜竊時，能及時告知主人或相關(guān)部門，使生命和財產(chǎn)的損失降到最低。報警系統(tǒng)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(tǒng)的主要區(qū)別在于目前市場上常見的智能家居系統(tǒng)中主機(jī)與分機(jī)之間的通信方式有固定電話撥號、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)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(wǎng)也容易被切斷，集群系統(tǒng)功耗大，成本高，維護(hù)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(fù)雜，各種偷盜、搶劫事件頻有發(fā)生，居民區(qū)、房車財產(chǎn)受到嚴(yán)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(tǒng)采用了GSM移動通訊公司提供的短消息業(yè)務(wù)傳輸更新數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，設(shè)備低廉，具有很好的發(fā)展前景和市場需求。本次設(shè)計實現(xiàn)一套基于單片機(jī)和GSM短信模塊組成，借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，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(jī)屏幕上的物品防盜系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)物體被盜狀態(tài)的有效判別和控制中心對遠(yuǎn)程終端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信與定位。如果加入GPS可以提供終端的經(jīng)緯度坐標(biāo)，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(tǒng)與各種傳感器結(jié)合可以實現(xiàn)各種功能，相應(yīng)的就可以應(yīng)用于像銀行、公安、防盜等不同領(lǐng)域。所以說本系統(tǒng)可以應(yīng)用到不同的監(jiān)控場合，社會效益與經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，所以對于該系統(tǒng)的研究、開發(fā)與完善十分的有意義1。目前傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)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(zāi)時不易逃生等。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，報警系統(tǒng)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(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機(jī)與主機(jī)、分機(jī)與用戶之間進(jìn)行通訊。目前市場上常見的防盜報警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)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(guān)鍵時刻失靈。以太網(wǎng)同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。集群系統(tǒng)功耗很大，網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護(hù)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(shè)計了基于GSM短信模塊的家庭無線防盜報警系統(tǒng)。此系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)，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(jī)屏幕上。它采用主動式紅外傳感器進(jìn)行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無形，給火災(zāi)時的逃生提供方便。并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤鞲衅?，實現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔谩?2國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀由于在廣闊的市場需求和成熟的技術(shù)支持以及提供日趨完善的服務(wù)的運營商存在的市場環(huán)境下,很多個人、公司都已經(jīng)涉足基于加速度防盜在各個領(lǐng)域的應(yīng)用的設(shè)計與實現(xiàn)。所以說該系統(tǒng)是一個相對比較成熟的系統(tǒng)，因此在對于基于加速度傳感器的防盜系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)過程中，應(yīng)該充分的借鑒和采納其他開發(fā)的系統(tǒng)的優(yōu)點和長處，是該系統(tǒng)擁有更加全面優(yōu)質(zhì)的功能從而更加方便用戶。本系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)傳輸單元幾乎在各個領(lǐng)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(shù)和比較大的需求量,已經(jīng)有公司把GPS和TCPIP集成化,生產(chǎn)出相應(yīng)的GPS模塊和TCPIP模塊,還有將GPS和TCPIP集成到一個模塊上的產(chǎn)品。這樣以來，這些集成化的產(chǎn)品會給該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)帶來很大的方便，也會大大降低該系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)成本。防盜報警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展從上世紀(jì)初開始就已經(jīng)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(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)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(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)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(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)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(yīng)的權(quán)威部門，然后由權(quán)威部門負(fù)責(zé)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(shù)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(shù)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(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報警將整個北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)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(jì)年代開始搞簡單的防盜報警，其當(dāng)時的業(yè)務(wù)范圍和技術(shù)水平跟中國現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當(dāng)?shù)摹５?0年代，它對其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其是在年代引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報警服務(wù)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(shù)已超過600萬，2003年防盜報警收入總產(chǎn)值達(dá)105億美元。13本文的主要研究內(nèi)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(tǒng)的防盜方法主要是機(jī)械式的防盜鎖，這種防盜鎖很笨重，而且要把設(shè)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(tǒng)成為我們的主要研究方向。通常，由偷竊或其它設(shè)備的大幅度移動造成的加速度信號變化與設(shè)備受到撞擊或被放在工作的機(jī)械設(shè)備旁邊時產(chǎn)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(shè)備是否處于被盜的狀態(tài)下，然后聲光報警系統(tǒng)便會啟動，提醒周圍的人注意小偷。該系統(tǒng)還設(shè)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(jī)和GTM900C模塊的智能家居系統(tǒng)。此系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)，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(jī)屏幕上，戶主可依據(jù)具體信息具體對待，或撥打110，119等電話，以及時到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行搶險，同時與自動門窗相結(jié)合，可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，打開窗戶或排風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)，以降低室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度。它采用高靈敏度的溫度傳感器和煙霧報警器進(jìn)行檢測檢測，設(shè)置多個采樣點，當(dāng)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(jī)，主機(jī)通過GSM模塊將信息發(fā)送到戶主手機(jī)上，戶主可以及時采取相應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)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(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議模塊，使用簡單，易于集成，使用它您可以在較短的時間內(nèi)花費較少的成本開發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線POS終端等領(lǐng)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(chǎn)品成本。1主要功能GSM/GPRSPHASE2/2；GSM0340短信業(yè)務(wù)；GPRSCLASS10數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；支持GROUP3，CLASS2傳真業(yè)務(wù)；電路交換業(yè)務(wù)96KBPS，144KBPS；分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)856KBPS；FR/HR/EFR/AMR語音編碼；呼叫轉(zhuǎn)移、等待、保持、呼叫前轉(zhuǎn)；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(kuò)展AT指令集3。211GTM900C模塊產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。212GTM900C模塊產(chǎn)品特性表21GTM900C的產(chǎn)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(kuò)展工作溫度40C20C和70CTO80C電源電壓34V47V（推薦值38V）平均待機(jī)電流35MADRX5關(guān)機(jī)漏電流50UA協(xié)議支持GSM/GPRSPHASE2/2支持華為GT800協(xié)議AT命令GSM標(biāo)準(zhǔn)AT命令V25AT命令華為擴(kuò)展的AT命令40PINZIF連接器UART接口（最大串口速率可達(dá)115200BIT/S）標(biāo)準(zhǔn)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(wù)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(wù)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRSCLASS10編碼方式CS1，CS2，CS3，CS4最高速率可達(dá)856KBIT/S支持PBCCH內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議支持多鏈接，提供大容量緩存電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持CSD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)144KBIT/S支持傳真GROUP3，CLASS20支持USSD補(bǔ)充業(yè)務(wù)來電顯示、呼叫轉(zhuǎn)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(qiáng)的AT命令支持STK功能ROHS環(huán)保符合ROHS環(huán)保認(rèn)證要求213GTM900C模塊產(chǎn)品的應(yīng)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(wù)、遠(yuǎn)程信息服務(wù)臺等方面被廣泛的應(yīng)用。22GTM900C無線模塊AT命令在AT手冊中的GSM模塊包括移動設(shè)備ME（MOBILEEQUIPMENT）、移動臺MS（MOBILESTATION）、終端適配器TA（TERMINALADAPTER）、數(shù)據(jù)通信設(shè)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(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備TETERMINALEQUIPMENT）、數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DATATERMINALEQUIPMENT）或其他應(yīng)用設(shè)備。這些終端或應(yīng)用設(shè)備可能運行在嵌入式系統(tǒng)里。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖22圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為單排彎式表貼型，帶電纜鎖緊機(jī)構(gòu)，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(shè)計31系統(tǒng)的總體設(shè)計根據(jù)以上目標(biāo)任務(wù)，為了使系統(tǒng)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(tǒng)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(yīng)的處理，保證了系統(tǒng)的抗干擾性。2系統(tǒng)采用輪詢握手的方式保證模塊能正常工作，避免系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。3用戶可以直接使用自己的收集和系統(tǒng)進(jìn)行控制，如設(shè)防、撤防、修改密碼、查詢狀態(tài)等。4系統(tǒng)具輸出有遠(yuǎn)程性，不受距離的影響。5多路傳感器和繼電器保證了系統(tǒng)的報警檢測方位的齊全和預(yù)警處理強(qiáng)大功能。6加設(shè)匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報警4。32系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)以及總體設(shè)計方案，本系統(tǒng)主要框圖如圖31，系統(tǒng)有主控機(jī)、傳感器、繼電器組、蜂鳴器、手機(jī)模塊構(gòu)成。各個部分重要功能如下1控制主機(jī)，主控機(jī)核心為AT89C51單片機(jī)，主孔機(jī)負(fù)責(zé)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(jī)和GTM900C、MODEM之間通過USB或者RS232串口進(jìn)行雙向通信，接受來自GTM900C的控制信息，根據(jù)車主的控制命令進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，當(dāng)接到傳感器的報警信號后主控機(jī)要控制GTM900C撥打設(shè)定的電話號碼或發(fā)送短信息。2GTM900C、MODEM（手機(jī)），主要負(fù)責(zé)向主控機(jī)傳送控制信息、向主控機(jī)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(jī)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(tǒng)最多允許接入4路報警傳感器。圖31系統(tǒng)總體框圖本系統(tǒng)的工作原理是當(dāng)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(tǒng)CPU根據(jù)兩個加速度傳感器的三路加速度信息，通過系統(tǒng)設(shè)定的分析、處理和分類算法，生成若干類報警信息。33系統(tǒng)原理圖圖32系統(tǒng)原理圖34AT89C51單片機(jī)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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案5。AT89C51單片機(jī)的基本組成及功能方塊圖如圖33所示圖33AT89C51單片機(jī)基本組成及功能341AT89C51單片機(jī)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(shù)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(dāng)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(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。2P1口P1口是一個內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)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(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)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(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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(dāng)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(dāng)用作外部數(shù)據(jù)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(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。2EA/VPP當(dāng)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(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，此間內(nèi)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(shè)計AT89C5L中有一個用于構(gòu)成內(nèi)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(gòu)成自激振蕩器，時鐘電路如圖34所示。圖34單片機(jī)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(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)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(yīng)選擇40PF10F。本設(shè)計中由于使用CAN總線的控制器SJA1000，因此單片機(jī)的時鐘電路可以和SJA1000共用，在這里只畫出了單片機(jī)的時鐘電路。在SJA1000當(dāng)中，晶振的選擇為26MHZ。343復(fù)位電路的設(shè)計圖35單片機(jī)復(fù)位電路當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST全稱RESET出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。圖35中電容C11和電阻R12對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值7。35加速度傳感器ADXL2021利用ADXL202進(jìn)行加速度測量的基本原理ADXL202的模塊結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)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(nèi)設(shè)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(shù)字信號；引腳XFILT、YFILT外加濾波電容，用以設(shè)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(jìn)行數(shù)字信號或模擬信號輸出。在采用數(shù)字信號進(jìn)行測量時，只要利用微處理器的計數(shù)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(jìn)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(shù)字信號進(jìn)行RC濾波，重新恢復(fù)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(fù)載；第二種方法可以對輸出的模擬信號進(jìn)行放大，但頻率響應(yīng)特性較低。采用何種輸出方式應(yīng)根據(jù)具體的使用條件來確定。4采用ADXL202的物品移動設(shè)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(xiàn)象，而ADXL202能夠測量05KHZ、2G范圍內(nèi)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(shù)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(shù)字信號周期確定為5MS，即頻率為200HZ。從XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號直接送到微處理器的計數(shù)器，定時器端口，以便進(jìn)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(jīng)電壓跟隨器提高負(fù)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(jìn)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(shè)定為01F，這樣輸出的數(shù)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(shù)字和模擬信號分別經(jīng)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(yīng)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(shù)字信號得到。由于經(jīng)XFILT、YFILT端口的電容低通濾波，信號帶寬為200HZ則根據(jù)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，F(xiàn)HZ為頻率。如果ADXL202的敏感軸從水平位置變化了5，就相當(dāng)于ADXL202輸出的數(shù)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(shù)字信號進(jìn)行16次采樣，并將采得的信號取平均值，就可以實現(xiàn)數(shù)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(shù)為2MG/，在監(jiān)測的05傾角范圍內(nèi)，每改變1，輸出約改變17MG。由于室外晝夜溫差很可能達(dá)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(jìn)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(xiàn)對破壞物品行為的監(jiān)測。若在一個較短時間段內(nèi)，振動的能量超過設(shè)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(jīng)過200HZ低通濾波，但仍需將信號再經(jīng)10HZ高通濾波，才能達(dá)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(fù)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(fù)載能力，然后，將信號送微處理器內(nèi)部的A/D端口進(jìn)行模，數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)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(nèi)振動的能量。如果這個絕對值之和超過設(shè)定的數(shù)字閾值，微處理器就可以進(jìn)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(tǒng)物品防盜傳感器件的靈敏性，而且擴(kuò)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(jìn)行預(yù)警，而且還簡化了系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。ADXL202完全可以取代磁效應(yīng)傳感器等傳統(tǒng)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(shè)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(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題則向用戶手機(jī)撥號。37控制電路當(dāng)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(jī)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?？刂菩盘柾ㄟ^運放放大后，繼電器將啟動蜂鳴器，從而達(dá)到警告震懾竊賊以保護(hù)物品的安全。如要恢復(fù)，再向GTM900C撥號即可。繼電器的內(nèi)阻很小，須用OC門驅(qū)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(shù)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(diào)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(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)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(jìn)行讀操作，低電平0時進(jìn)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(shù)據(jù)端。LED液晶顯示電路如圖310所示，P10P17口作為8位數(shù)據(jù)線，P35到P37作為LCD的片選線。圖310顯示電路圖第四章軟件設(shè)計在主程序中，AT89C51利用巧妙的算法對震動信號進(jìn)行采樣，相當(dāng)于對信號進(jìn)行積分。如果4秒內(nèi)80（可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)的信號有效，則說明有非法人員入侵，產(chǎn)生報警信號以后通過程序控制，以保證15分鐘之內(nèi)不會產(chǎn)生第二次報警信號。41程序流程圖圖41系統(tǒng)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(shè)計系統(tǒng)程序采用匯編語言程序，主程序共調(diào)用了5個子程序。1設(shè)置短信息格式子程序用來進(jìn)行單片機(jī)GTM900C模塊的握手過程和設(shè)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(tǒng)重新啟動，設(shè)置系統(tǒng)密碼。3查未讀短信子程序系統(tǒng)工作期間，用戶通過短信管理系統(tǒng)，主要功能是先檢測密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進(jìn)行修改密碼、撤防、設(shè)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(jī)短消息的通信方式控制貴重物品報警系統(tǒng)，不僅可以提高報警系統(tǒng)的通信可靠程度，而且通信距離基本不受限制，從而實現(xiàn)用戶對物品的長距離實時監(jiān)控。此外本系統(tǒng)還可對入侵的緊急程度進(jìn)行區(qū)分，便于用戶根據(jù)情況采取措施，滿足了用戶對貴重物品防盜的要求。本系統(tǒng)成本不高，易于推廣。通過在多種汽車上的實際應(yīng)用，系統(tǒng)運行良好。第五章應(yīng)用情況和改進(jìn)設(shè)想如上所述，本設(shè)計主要是加速度傳感器的應(yīng)用。現(xiàn)在就其在本設(shè)計中的應(yīng)用情況作個總結(jié)，并提出一點改進(jìn)設(shè)想。在本設(shè)計中實現(xiàn)了振動加速度傳感器的基本應(yīng)用，也體現(xiàn)了加速度傳感器高靈敏度的特點。但是在應(yīng)用中存在許多不足，仍須改進(jìn)。為什么會產(chǎn)生這些問題呢首先，振動加速度傳感器有一定的感應(yīng)帶寬和其變化頻率，在設(shè)計中采用純軟件，也就是純數(shù)字的設(shè)計方法處在缺陷。數(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換必然犧牲模擬量的精度，并且必須考慮數(shù)模轉(zhuǎn)換本身存在的誤差使得加速度的定標(biāo)變得很困難。在后續(xù)的研究工作中會繼續(xù)改進(jìn)。改變原有的純軟件的實現(xiàn)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(shù)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(shè)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(shù)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(jié)合GPRS短信發(fā)送和報警技術(shù)，構(gòu)成新的應(yīng)用貴重物品防盜GPRS報警系統(tǒng)，可望年內(nèi)向社會推廣。結(jié)論本課程設(shè)計采用ADXL202加速度傳感器，由單片機(jī)AT89C51控制，實現(xiàn)功能要求電路的工作過程及設(shè)計，軟件編程來實現(xiàn)加速度報警系統(tǒng)的發(fā)送及接收。實現(xiàn)遠(yuǎn)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(guān)論文，學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，有關(guān)振動加速度傳感器的知識，和軟件編程。本設(shè)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(yīng)用前景比較廣泛，尤其具有完善的單總線通信協(xié)議，無需復(fù)雜繁瑣的布線就可以構(gòu)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(shè)計實習(xí)期已經(jīng)