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    基于單片機的室內(nèi)智能系統(tǒng)設(shè)計

    2021-05-13 09:22石運棟
    科技風(fēng) 2021年13期
    關(guān)鍵詞:單片機

    摘?要:本次設(shè)計是以?STC89C52單片機為控制核心設(shè)計的一款室內(nèi)智能系統(tǒng),用于遠(yuǎn)程室內(nèi)安全監(jiān)控。此系統(tǒng)由單片機最小的系統(tǒng)、電源電路、煙霧檢測電路、紅外檢測電路、按鍵電路、GSM收發(fā)短信電路及顯示電路等組成。利用LCD顯示屏顯示當(dāng)前室內(nèi)的安全狀態(tài),也可通過按鍵控制系統(tǒng)報警。

    關(guān)鍵詞:單片機;GSM通信;安防;LCD顯示

    本設(shè)計下的室內(nèi)智能系統(tǒng)不僅制作簡單,操作方便,而且功能齊全,能滿足基本突發(fā)事件的報警。并且在STC89C52控制下的控制電路占空間小,隱蔽性強,能夠滿足現(xiàn)代家庭裝修美觀大方的特點。最后,設(shè)計成本低,不僅單片機芯片屬于價格便宜,液晶12864也是同類產(chǎn)品中價廉物美的產(chǎn)品。

    1?系統(tǒng)設(shè)計框架

    根據(jù)總體方案的分析,本次設(shè)計的硬件總設(shè)計框圖設(shè)計為如圖1所示,本設(shè)計主要由七個模塊組成,包括STC89C52單片機控制模塊、GSM通信模塊、12864液晶顯示模塊、MQ2煙霧傳感器模塊、紅外傳感器模塊、按鍵模塊、電源模塊組成。

    2?硬件模塊設(shè)計

    本次GSM模塊采用的是TC35I新版西門子工業(yè)GSM模塊,是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3~4.8V,電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5MA,空閑狀態(tài)為25MA,發(fā)射狀態(tài)為300MA(平均),2.5A峰值;可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號,功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。

    TLED為600MS亮/600MS熄時,表明SIM卡沒有插入或TC35I正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄;當(dāng)LED為75MS亮/3S熄時,表明TC35I已經(jīng)登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò),處于待機狀態(tài)。

    30、31、32腳為控制腳,其中30為RTCBACKUP,31為POWER?DOWN,32為SYNC。

    35~38為語音接口,35、36接揚聲器放音。37、38可以直接接駐極體話筒來采集聲音(37是話筒正端,39是話筒負(fù)端)。

    GSM模塊與計算機的通信協(xié)議是一些AT指令集,其中AT指令是以AT為開頭,字符為結(jié)尾的字符串,AT指令的響應(yīng)數(shù)據(jù)包在。每條指令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回程序。對于其他意外信息比如有人撥號,線路上沒有信號,等等,模塊也會做出一些相應(yīng)的信息提示,而此接收端可以據(jù)此迅速處理。

    3?系統(tǒng)軟件設(shè)計

    程序循環(huán)檢測連接煙霧傳感器的I/O接口,檢測到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,如果不是觸發(fā)信號就繼續(xù)檢測接口;如果是觸發(fā)信號則開啟蜂鳴器向室內(nèi)人員報警,調(diào)用LCD顯示函數(shù)將火災(zāi)預(yù)警顯示到顯示器上,調(diào)用GSM通信函數(shù)遠(yuǎn)程向外出人員報警。具體程序如下:

    if(key1==0)?//檢測煙霧傳感器是否觸發(fā)

    {

    Delay_Xms(10);?//取消抖動

    if(key1==0)

    {

    bell=0;?//警鈴報警

    clearBuff();

    v_Lcd12864PutString_f(2,1,“發(fā)生火災(zāi)”);?//顯示屏顯示報警

    SendUDPMessage(CALL_YOU_TELNUMBER,SEND_MESSA_CY,Print_Str);

    //發(fā)送報警短信

    key1=1;

    }

    }

    程序循環(huán)檢測連接按鍵的I/O接口,檢測到按鍵按下則開啟蜂鳴器向室內(nèi)人員報警,調(diào)用LCD顯示函數(shù)將有人闖入顯示到顯示器上,調(diào)用GSM通信函數(shù)遠(yuǎn)程向外出人員報警。具體程序如下:

    if(key2==0)?//判斷按鍵是否觸發(fā)

    {

    Delay_Xms(10);?//取消抖動

    if(key2==0)

    {

    bell=0;?//警鈴報警

    clearBuff();

    v_Lcd12864PutString_f(2,3,“救命救命”);?//顯示屏顯示報警

    SendUDPMessage(CALL_YOU_TELNUMBER,SEND_MESSA_CA,Print_Str);?//發(fā)送報警短信

    key2=1;

    }

    }

    4?系統(tǒng)調(diào)試與仿真

    本次仿真通過proteus軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真,由于軟件的元件庫內(nèi)元件種類有限,所以只對部分功能進(jìn)行了仿真。本次主要實現(xiàn)了對控制模塊、警鈴模塊及顯示模塊的仿真。本次仿真通過高低電平來模擬傳感器的觸發(fā),通過蜂鳴器來實現(xiàn)警鈴報警,將警報情況顯示到LCD顯示器上。

    當(dāng)單片機不同的引腳被觸發(fā)時,LCD會顯示出不同的報警信息,當(dāng)P1.2引腳被觸發(fā)時,LCD顯示火災(zāi)報警信息;當(dāng)P1.4引腳被觸發(fā)時,LCD顯示有人闖入報警信息;當(dāng)P1.3引腳被觸發(fā)時,LCD顯示室內(nèi)求救報警信息。同時,只要有觸感器觸發(fā),蜂鳴器便會報警。

    打開電源開關(guān),單片機啟動開始初始化,首先完成與GSM通信模塊的連接注冊信息到基站,然后打開LCD顯示,顯示初始內(nèi)容,進(jìn)入循環(huán)檢測傳感器狀態(tài)。等到傳感器接收到異常信號觸發(fā),單片機會根據(jù)不同觸發(fā)器的觸發(fā)完成相應(yīng)的指令,如煙霧傳感器觸發(fā),單片機會打開蜂鳴器,向室內(nèi)人員報警,再顯示煙霧警報信息到顯示屏,最后發(fā)送報警短信給用戶,以保證用戶即使出門在外也可第一時間知道室內(nèi)安全情況。如果是室內(nèi)人員不小心自己出發(fā)了警報,用戶也可通過發(fā)送短息進(jìn)行控制警報。

    本設(shè)計下的室內(nèi)智能系統(tǒng)不僅制作簡單,操作方便,而且功能齊全,能滿足基本突發(fā)事件的報警。并且在STC89C52控制下的控制電路占空間小,隱蔽性強能夠滿足現(xiàn)代家庭裝修美觀大方的特點。最后,設(shè)計成本低,不僅單片機芯片屬于價格便宜,液晶12864也是同類產(chǎn)品中價廉物美的產(chǎn)品。

    5?結(jié)論

    本款設(shè)計最終以單片機STC89C52為主控制芯片,實現(xiàn)了將從傳感器接收到的信號處理轉(zhuǎn)化發(fā)送給其他模塊。具體實現(xiàn)如下:利用STC89C52單片機接收煙霧傳感器和人體熱釋電傳感器接收到的信號,蜂鳴器發(fā)出蜂鳴,液晶顯示屏顯示提示發(fā)生的突發(fā)事件種類,通信模塊發(fā)送報警短信給家人。最后,復(fù)位整個系統(tǒng),還原狀態(tài)。通過系統(tǒng)的整合,使整個系統(tǒng)的安裝和調(diào)試更加系統(tǒng),減少重復(fù)投資,降低安裝和調(diào)試的費用,生產(chǎn)物美價廉的產(chǎn)品,使智能家居得到更好的普及,使智能家居走入一般人家,向“平民化”轉(zhuǎn)變。

    參考文獻(xiàn):

    [1]張家田,董秀蓮.單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2002(09):47.

    [2]李欣.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能安防系統(tǒng)研究[D].山東建筑大學(xué),2012.

    [3]劉兵.基于單片機的家庭報警系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].山東大學(xué),2015.

    [4]蔡美琴,等.MCS51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].第二版.北京:高等教育出版社,2004.

    [5]侯岱云.智能化住宅小區(qū)系統(tǒng)配置的探討[J].山東建材學(xué)院學(xué)報,2000,14(4):354355.

    [6]王秋爽,曾昭龍,等.單片機開發(fā)基礎(chǔ)與經(jīng)典設(shè)計實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.

    作者簡介:石運棟(1995—?),男,漢族,山東臨沂人,碩士,研究方向:控制工程。

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