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畢業論文靜電放電(esd)器件的模擬與研究-文庫吧

2024-01-30 08:32 本頁面


【正文】 ....................................29 串口模塊 ...................................................................30 功能實現的驗證 ........................................................ 31 第 6 章 結論與展望 ............................................................................................ 35 結論及不足之處 ........................................................ 35 未來展望 .............................................................. 35 參考文獻 ............................................................................................................. 37 致 謝 ................................................................................................................. 39 附錄 A: 完整的程序 ........................................................................................ 40 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統設計與實現 — 偏軟 1 第 1 章 緒論 隨著經濟和電子科技的發展,人們的生活水平不斷提高,住房條件逐漸改善,家庭防盜、防火和自身安全等問題越來越受到人們的重視.為了滿足人們的需求,智能家居、安全防盜系統、家庭安防系統等產品逐漸上市.家庭安防成為當今社會備受關注的熱點之一. GSM 網絡是基于時分多址技術和頻分多址技術的通信網絡體系,主要提供語音、短消息、數據等多種業務,具有傳輸快、費用低等優點,因此在遠程控制中得到了廣泛的應用[1]. 本系統使用單片機 AT89S52 和 GSM 模塊 TC35 實現家庭安防短信報警功能. 課題的研究背景及意義 近些年來,隨著我國國民經濟和人民生活水平的不斷提高,許多現代化的住宅小區在全國范圍內興建.我國工業的快速發展、城市外來人口的增加、煤氣和大量家用電器設備使用等生活環境中存在的一些不安全因素,對小區居民的生命和財產造成了很大的威脅.其威脅主要包括 兩大方面,一方面是不法分子趁居民外出不在家中時入室偷竊;另一方面就是當居民不在家時發生意外火災,或者煤氣泄漏等危險情況.因此,人們越來越迫切要求能夠有有效的措施可以滿足他們日益增長的對安全防范程度和強度上的要求. 為了更有效地保證居民的生命和財產安全,在家中和小區內引入智能化的手段 — 家庭安防系統來進行安全防范管理已經成為廣大住戶的迫切希望. 家庭安防系統是指通過各種報警探測器、報警主機、攝像機、讀卡器、門禁控制器、接警中心及其它安防設備為住宅提供入侵報警系統服務 的 一個綜合性系統. 該安全防范系統是家庭、住宅小 區防范外來侵害和自然災害的一種最重要的、最有效的手段,它大大提高了居民自身的安全感,已成為社會治安的一個重要組成部分 [2]. 隨著電子技術的飛速發展,報警系統已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發展.而各種防盜報警系統之間的主要區別是在于如何讓分機與主機、分機與用戶之間進行即時 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: ( 1) 固定電話撥號容易被盜賊在入室 偷竊之 前 就 切斷電話線或惡意占線 . ( 2) 以太網 同樣 面臨著線路被切斷的隱患,且不易普及. ( 3) 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. 國內外概況 在網絡經濟時代的大潮中,智能社區的安防建設顯得越來越重要,國外的許多大公司已進入到該領域中,如微軟公司投資一家 ltran 公司,專門從事家庭安防和家庭自動化方式的開發設計; IBM 公司與建筑商合作,為用戶提供裝備有先進的安防系統的智能化住宅. “安全技術防范”作為一個專業領域,在國內也已經歷了二十多年的發展歷程.它的發展歷程分為三個階段: 19791983 年為起步階段: 19841996 年為發展階段; 1997 年 以后為提高階段,即探索安全技術防范的發展規律和方向的階段.近兩年來,安防行業又有了江南大學學士學位論文 2 進一步的發展.在我國加入 WTO 的形勢下,積極探討安防行業的發展問題,對于維護社會治安穩定,促進經濟的繁榮,保障人民生活的幸福,具有非常重要而深遠的意義. 本課題的研究內容 無線通訊 不再依賴有線電話執行報警,而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移動網絡,不需要擔心切斷電話線、惡意占線、維修復雜且價格昂貴等問題.無線通訊可 以 通過 GSM網絡用 最直觀的中文短消息 方式 直接把報警 信息 反映到手機屏幕上. 針對 有線、無線 通信方式的優、缺 點, 本文 設計 了一個 基于 GSM 短信模塊的家庭無線防盜報警系統. 本設計基于 AT89S52 單片機通過串口控制 GSM 無線收發模塊實現家庭安防系統中的手機短信報警功能.通過傳感系統檢測到家中的異常情況,向單片機傳送一個報警信號,單片機收到該報警信號后通過 AT 指令控制 TC35 模塊向指定的號碼發送報警信息.讓家庭防盜更及時、使用更方便. 本設計還在 GSM 演示模塊上,擴展了鍵盤和顯示器,通過編程可以模擬手機交互界面,在鍵盤上輸入號碼,同時在 LCD 上顯示,并能向這些實時鍵入的號碼發送報警短信. 課題的研究方法 和步驟 在課題的前期,進行大量的知識積累:通過查閱文獻掌握 GSM 網絡和 TC35 模塊 的基礎知識和研究現狀,了解其原理與機制,了解手機模塊 的 結構、功能及使用方法等,然后建立開展課題的切入點與思路.同時,學習相關軟件,熟悉 單片機 操作步驟,查閱相關 開發板 使用說明書, 做到能夠 熟練地對 單片機 進行操作. 在課題的中期階段,圍繞課題進行以下幾個方面的研究: ( 1)對 GSM 網絡 的基礎知識,及 手機模塊的結構、工作原理 等理論知識深入了解; ( 2) 分析電路,根據所需功能使用 keil 軟件進行編程并驗證 ; ( 3) 根據驗證結果對程序實現 功能進行修改,直到達到課題預期結果. 在課題的后期, 再次對所完成的作品進行功能演示及驗證以滿足課題要求.最終完成論文書寫、進行答辯. 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統設計與實現 — 偏軟 3 第 2 章 總體方案設計及設計軟硬件環境概述 總體設計方案 本設計主要由單片機 AT89S52, GSM 模塊 TC35, LCD 顯示屏,矩陣鍵盤和供電電源塊組成,系統總體設計圖如圖 21 所示.其中傳感器感應危險情況,分析后傳送報警信號的部分不是本設計中的內容,這部分由另一組同學完成. AT89S52 單片機是整個硬件系統的核心控制部件,負責接收傳感器傳送上 來的報警信號,接收到報警信號后控制 TC35 模塊向目的手機發送中文報警信息. TC35 是實現無線數據傳輸的關鍵器件 ,它是由西門子公司推出的 GSM 無線調制解調器,主要為語言傳輸,短信息發送提供無線接口.傳感器一旦感應到危險情況就會將危險信號轉換為高低電平通過引腳傳遞給單片機,單片機接收到報警信號后開始控制 TC35 模塊向提前編寫在程序中的手機號碼發送報警信息. LCD 及鍵盤模塊是為了實現能夠向臨時鍵入的手機號碼發送演示報警短信 . 圖 21 系統總體設計圖 單片機概述 本課題所設計的系統以單片機為依托,早期的功能實現都是通過 Keil 編程環境進行編程調試,調試通過后下載到 ME830 開發板上的單片機中驗證功能是否符合設計要求. 單片微型計算機 (Singke Chip Microputer)簡稱單片機.它把組成微型計算機的各功能部件:中央處理器 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、可編程存儲器 EPROM、并行及串行輸入輸出 I/O 接口電路、定時器 /計數器、中斷控制器等部件集成在一塊半導體芯片 上,構成一個完整的微型計算機.隨著大規模集成電路技術的發展,單片機內還可包含 A/D、 D/A 轉換器、高速輸入 /輸出部件、 DMA 通道、浮點運算等新的特殊功能部件. 目前世界上單片機生產廠商很多,如: Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、Zilog 等公司,其主流產品有幾十個系列,幾百個品種.盡管其各具特色,名稱各異,但作為集 CPU、 RAM、 ROM(或 EPROM)、 I/O 接口、定時器 /計數器、中斷系統為一體的單片機,其原理大同小異 [3]. AT89S52 報警信號 GSM 模塊TC35 電源部分 用戶手機 紅外傳感器 煤氣傳感器 煙霧傳感器 LCD 顯示器 矩陣鍵盤 江南大學學士學位論文 4 本課題設計中使用的單片機是 ATMEL 公司的 AT89S52. 主要原因是本設計中使用的單片機開發板是實驗室現有的,實驗室的開發板使用的芯片是 AT89S52. AT89S52 單片機簡介 AT89S52 單片機概況 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系統可編程 Flash 存儲器.使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造,與工業 80C51 產品指令和引腳完全兼容.片上 Flash 允許程序存儲器在系統可編程,亦適于常規編程器.在單芯片上,擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統可編程 Flash,使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案. AT89S52 具有以下標準功能: 8k字節 Flash, 256 字節 RAM,32 位 I/O 口線,看門狗定時器, 2 個數據指針,三個 16 位定時器 /計數器,一個 6 向量 2級中斷結構,全雙工串行口,片內晶振及時鐘電路.另外, AT89S52 可降至 0Hz 靜態邏輯操作,支持 2 種軟件可選擇節電模式.空閑模式下, CPU 停止工作,允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續工作.掉電保護方式下, RAM 內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止 [4]. AT89S52 引腳功能 AT89S52的引腳封裝有 3種,本課題設計中使用的是直插式的封裝,如圖 22所示. 圖 22 AT89S52引腳圖 其中引腳定義 [3]如下: VCC: 電源 GND: 地 P0口: P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口.對 P0端口寫 “1”時,引腳用作高阻抗輸入.當訪問外部程序和數據存儲器時, P0口也被作為低 8位地址 /數據復用.在這種模式下,P0具有內部上拉電阻.在 flash編程時, P0口也用來接收指令字節;在程序校驗時,輸出指令字節.程序校驗時,需要外部 上拉電阻. 本設計中將單片機的 P0口與 LCD的 7~14位相連, LCD的 7~14口是數據輸入 /輸出口,是MPU與模塊之間的數據傳送通道. 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統設計與實現 — 偏軟 5 P1口: P1口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口, P1輸出緩沖器能驅動 4個 TTL 邏輯電平.對 P1端口寫 “1”時,內部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用.此外, /計數器 2的外部計數輸入( )和時器 /計數器 2的觸發輸入( ),具體如表 21所示.在 flash編程和校驗時, P1口接收低 8位地址字節. 本設計 中將 P1口與矩陣鍵盤相連,通過程序控制每個按鍵按下后的返回值,這樣就可以實現本設計中要求的可以向臨時鍵入的號碼發送報警演示信息. 表 21 P1口第二功能 引腳號 第二功能 T2(定時器 /計數器 T2 的外部計數輸入),時鐘輸出 T2EX(定時器 /計數器 T2 的捕捉 /重載觸發信號和方向控制) MOSI(在系統編程用) MISO(在系統編程用) SCK(在系統編程用) P2口: P2口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口, P2輸出緩沖器能驅動 4個 TTL邏輯電平.對 P2端口寫 “1”時,內部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用.在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數據存儲器時, P2口送出高八位地址.在這種應用中, P2口使用很強的內部上拉發送 1.在使用 8位地址訪問外部數據存儲器時, P2口輸出P2鎖存器的內容.在 f
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