基于gsm技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于GSM技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程無線</p><p><b>　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　The Smart Home Remote Wireless Monitoring </p><p>　　System Based on GSM Technology Design</p><p>

2、;<b>　　專業(yè)班級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　學(xué) 院： </b></p><p>　　201 年 月</p>

3、;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前GSM移動(dòng)通信技術(shù)即全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System For Mobile Communication）已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，并且已經(jīng)普及到很多領(lǐng)域里，因?yàn)镚SM技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及軍事領(lǐng)域都已經(jīng)被廣泛使用，特別是GSM技術(shù)里面的短信息業(yè)務(wù)被應(yīng)用較多，因?yàn)槎绦畔I(yè)務(wù)使用比較方便，而且最主要的是穩(wěn)定性

4、高，對(duì)外界環(huán)境的抗干擾能力很強(qiáng)，這一業(yè)務(wù)被很多運(yùn)營(yíng)商和開發(fā)商重視起來，因此基于GSM技術(shù)的產(chǎn)品應(yīng)用也越來越多。</p><p>　　本課題主要研究基于GSM技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分為兩大部分，一部分是硬件電路的設(shè)計(jì)，另一部分是軟件部分的編程。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，主要對(duì)硬件客戶識(shí)別模塊SIM900A（Subscriber Identity Module）和STM32單片機(jī)及其外圍電路

5、進(jìn)行了細(xì)致的分析和說明。GSM通訊系統(tǒng)分為控制終端和遠(yuǎn)程控制站兩個(gè)部分：控制終端是一部具有短信息業(yè)務(wù)功能的移動(dòng)手機(jī)終端；遠(yuǎn)程控制站的硬件包括GSM通信模塊SIM900A，STM32F103C8T6單片機(jī)，LCD液晶顯示單元（ Liquid Crystal Display ），溫濕度傳感器等多類型環(huán)境參數(shù)檢測(cè)傳感器以及數(shù)據(jù)采集與處理單元。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)主要是遠(yuǎn)程控制站中STM32單片機(jī)的軟件程序設(shè)計(jì)。</p&

6、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：GSM；單片機(jī)；傳感器；遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè) </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The GSM Mobile Communication technology is Global System For Mobile communications (Global System For Mobile

7、 Communication) has got rapid development, and has spread to many fields at present, because the technology of GSM have been widely used in industrial, agricultural and military fields, especially the short message bus

8、iness in the technology of GSM are applied more, because the use of the short message business is more convenient, and the main is that it has a high stability, and a stro</p><p>　　This subject mainly resea

9、rch the smart home remote wireless monitoring system based on GSM technology of the design, the overall design of this system is divided into two parts,one part is the design of the hardware circuit, the other part is pa

10、rt of software programming. In the hardware design of the system, the main analysis and explanation of SIM900A and STM32 micro controller hardware module and peripheral circuit has carried on the detailed . GSM communica

11、tion system is divided into two par</p><p>　　Key Words：GSM；MCU；Sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1

12、</b></p><p>　　1.2 課題的研究背景及意義1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與各模塊的選擇3</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.1智能家居系統(tǒng)概述3</p>&l

13、t;p>　　2.1.2系統(tǒng)方案3</p><p>　　2.2各功能模塊的選擇4</p><p>　　2.2.1單片機(jī)的選擇4</p><p>　　2.2.2溫濕度傳感器的選擇4</p><p>　　2.2.3煙霧傳感器的選擇5</p><p>　　2.2.4震動(dòng)傳感器模塊的選擇6</p>

14、<p>　　2.2.4雨滴傳感器模塊的選擇6</p><p>　　2.2.5 GSM無線通訊模塊的選擇6</p><p>　　2.2.6液晶顯示模塊的選擇6</p><p>　　2.2.7報(bào)警模塊的選擇7</p><p>　　第3章 系統(tǒng)模塊的電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)

15、9</p><p>　　3.2溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3煙霧傳感器電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.4震動(dòng)傳感器模塊設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.5 GSM無線通訊模塊設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.6顯示電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.7蜂鳴

16、語音報(bào)警模塊及模擬繼電器LED指示模塊13</p><p>　　3.8電源驅(qū)動(dòng)模塊14</p><p>　　第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.2各傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.2.1溫濕度傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)15</p&g

17、t;<p>　　4.2.2煙霧傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.3雨滴傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.4 SIM900A模塊的軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　第5章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果19</p><p>　　5.1 調(diào)試步驟19</p><p>　

18、　5.2 測(cè)試數(shù)據(jù)分析19</p><p><b>　　結(jié) 論21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　附錄A：作品實(shí)物圖23</p><p>　　附錄 B：STM32F103C8T6系統(tǒng)電路原理圖24</p><p>

19、;　　附錄 C：SIM900A模塊及LCD12864串行電路設(shè)計(jì)原理圖25</p><p>　　附錄 D：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分程序代碼26</p><p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</

20、b></p><p>　　智能家居系統(tǒng)已逐漸成為社會(huì)信息化發(fā)展過程中至關(guān)重要的一個(gè)組成部分，特別是無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展將是智能家居系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈中一個(gè)主要的突破口，GSM技術(shù)將會(huì)對(duì)智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)帶來飛速的發(fā)展。在現(xiàn)代測(cè)量控制系統(tǒng)中，均需要采集被測(cè)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)的采集與處理過程中，往往都需要上位機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或加以統(tǒng)計(jì)。在檢測(cè)點(diǎn)相對(duì)集中的地方，可以采用有線連接的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢

21、測(cè)與收集，但是在智能家居的環(huán)境下通過有線連接的方式卻不能滿足實(shí)際遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求，因此需要遠(yuǎn)程無線技術(shù)的支持才能實(shí)現(xiàn)智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。</p><p>　　1.2 課題的研究背景及意義</p><p>　　伴隨著智能控制技術(shù)、無線通訊技術(shù)以及計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)生活的現(xiàn)代化，居住環(huán)境的舒適化及家居的安全化與智能化的要求越來越高。智能家居不僅具有安全，舒適，方便，節(jié)能的

22、效果，同時(shí)還可以將音頻和視頻文件，電腦，通訊，家庭自動(dòng)化控制，安全技術(shù)集合起來，并應(yīng)用各種不同的設(shè)備和有效性互連系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)的整體，使我們的生活更方便，更靈活。</p><p>　　自動(dòng)化和新技術(shù)的發(fā)展迅猛，傳感器在生活中的應(yīng)用數(shù)量也越來越強(qiáng)大。并且傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，在智能家居控制系統(tǒng)的研究中，提供了很大的方便。</p><p>　　GSM技術(shù)是目前市場(chǎng)上廣泛使用的較為成熟和

23、完善的通信系統(tǒng)。目前在全國(guó)范圍內(nèi)都已經(jīng)完全覆蓋了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，能夠不限地域的實(shí)現(xiàn)短信息業(yè)務(wù)的交互通信，并且短信息業(yè)務(wù)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無漫游和聯(lián)網(wǎng)，因此用戶可以借助強(qiáng)大的GSM通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的通訊，不僅大大節(jié)約了成本，更縮短了施工周期，因此GSM技術(shù)能夠很好的嵌入到智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，移植方便簡(jiǎn)單，并且運(yùn)行穩(wěn)定，再加上無線傳感檢測(cè)技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)智能環(huán)境的監(jiān)測(cè)，傳感技術(shù)與GSM技術(shù)的完美融合，智能家居系統(tǒng)將會(huì)有很好的發(fā)展前景

24、和應(yīng)用市場(chǎng)。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　實(shí)際上，智能家居環(huán)境的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，可以定義為一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制的過程。利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及無線傳感器技術(shù)，將智能控制與家庭生活環(huán)境有機(jī)地結(jié)合在一起，通過綜合的管理系統(tǒng)保證人們生活家居環(huán)境的的舒適和安全。與普通的家居相比，智能家居不僅在傳統(tǒng)的功能可以提供所有的舒適性，其安全性能生活空間的

25、高級(jí)保障。智能家居把現(xiàn)有的被動(dòng)、靜態(tài)化的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成具有遠(yuǎn)程信息交換的現(xiàn)代化生活。實(shí)現(xiàn)外部流動(dòng)與家庭時(shí)刻關(guān)聯(lián)在一起，合理的安排自己的工作和生活時(shí)間，不僅保證了家庭生活的安全性，更提高了人們的工作和生活效率，有效的節(jié)省了時(shí)間和費(fèi)用。</p><p>　　利用GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的短消息業(yè)務(wù)功能，可以通過遠(yuǎn)程移動(dòng)終端系統(tǒng)將命令發(fā)送到微控制器上，控制器通過命令識(shí)別，運(yùn)行相應(yīng)的內(nèi)部程序，然后根據(jù)控制器內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的程序和SM

26、S（Short Messaging Service）命令共同驅(qū)動(dòng)相關(guān)的電器或電子設(shè)備開關(guān)，該設(shè)備可以通過多類型的檢測(cè)傳感器，將室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行收集，并且通過GSM系統(tǒng)通過短信方式發(fā)送到遠(yuǎn)程移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)防危險(xiǎn)，避免財(cái)產(chǎn)和人員的損失。智能家居監(jiān)控系統(tǒng)可以利用系統(tǒng)控制器與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行信息的交換，使人們的生活更加舒適，方便，安全。并且智能家居控制系統(tǒng)的布線非常簡(jiǎn)單，但其強(qiáng)大的功能，靈活的移動(dòng)與擴(kuò)展，能夠得到了市場(chǎng)的廣泛接受和應(yīng)用

27、。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與各模塊的選擇</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1智能家居系統(tǒng)概述</p><p>　　本課題的設(shè)計(jì)通過對(duì)GSM通信模塊和微控制器之間的通信協(xié)議的充分學(xué)習(xí)和研究，通過實(shí)踐，設(shè)計(jì)出一套比較完整和實(shí)用可靠的遠(yuǎn)程控制和智能控制模塊，并且進(jìn)行實(shí)際的制作。</p&

28、gt;<p>　　本次的設(shè)計(jì)是基于STM32單片機(jī)與GSM無線通信模塊SIM900A所制作的一套家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，它涉及微控制器和GSM模塊的短信息功能，溫濕度的檢測(cè)，煙霧濃度的檢測(cè)，雨量大小檢測(cè)，報(bào)警模組，無線通信以及LCD液晶顯示屏等硬件電路的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.1.2系統(tǒng)方案</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括：

29、GSM無線通信模塊，傳感器模塊（溫濕度數(shù)據(jù)的采集、煙霧濃度采集、雨量大小采集），報(bào)警電路以及系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。本系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的初始化，收集一組環(huán)境數(shù)據(jù)，把室內(nèi)的溫度和濕度，煙霧濃度，雨量等環(huán)境參數(shù)顯示在LCD12864液晶屏上。并與預(yù)先設(shè)定的上限值進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到設(shè)置的預(yù)警值，進(jìn)行報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)以及是否將報(bào)警信息發(fā)送到遠(yuǎn)程移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程短信息報(bào)警。</p><p>　

30、　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2各功能模塊的選擇</p><p>　　2.2.1單片機(jī)的選擇</p><p>　　方案一： STM32F103C8T6單片機(jī)，工作電壓為3.3V，且含有32位的高速處理芯片。其運(yùn)算和運(yùn)行速度都非常快，編程環(huán)境是Keil uVision4，編程界面較為簡(jiǎn)單并且該控制器的強(qiáng)大之處在于其代碼的移植非常方便，能夠很好的進(jìn)行

31、編程。Cortex-M3系列的單片機(jī)的內(nèi)部資源和接口非常強(qiáng)大，擁有多路串口、A/D接口、SPI接口及外部中斷，能夠很好的應(yīng)用到系統(tǒng)中，并且該單片機(jī)的價(jià)格便宜，工作也穩(wěn)定[1]。</p><p>　　方案二： AT89C51單片機(jī)，該單片機(jī)的外部IO資源和內(nèi)部寄存器的資源相對(duì)較少，是目前市場(chǎng)上功能較為落后的一款控制芯片，但是該芯片是上市比較早的一款高性能的8位微處理器芯片，并且該芯片的市場(chǎng)價(jià)位相對(duì)較低，比較適合用于

32、對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度要求不是很苛刻的場(chǎng)合，而且該芯片的編程方法比較簡(jiǎn)單，非常適合剛開始接觸微控制器的初學(xué)者[2]。</p><p>　　AT89C51的運(yùn)算速度相對(duì)于STM32單片機(jī)來說有一定的差距，而且其外部IO資源和寄存器較少，與STM32單片機(jī)相比較顯得有些不足。經(jīng)過對(duì)本系統(tǒng)的功能分析，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)在整個(gè)工作過程中需要不斷地對(duì)數(shù)據(jù)通過SPI接口發(fā)送和接收，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算速度有很高的要求，并且還用到了很多內(nèi)部定時(shí)器

33、及中斷資源。并且個(gè)人對(duì)STM32運(yùn)用的比較多，因此選用STM32F103C8T6單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。STM32F103C8T6芯片如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 STM32F103C8T6芯片</p><p>　　2.2.2溫濕度傳感器的選擇</p><p>　　方案一：數(shù)字式溫度傳感器的選擇在目前很多工農(nóng)業(yè)場(chǎng)合很多采用DS18B20作為系統(tǒng)的

34、測(cè)溫元器件，由于該測(cè)溫元件的輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，能很好的與微控制器進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的傳輸，并且該測(cè)溫元件的外圍電路要求簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性也相對(duì)不錯(cuò)，能夠很大程度上簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)，但其檢測(cè)范圍僅限于溫度測(cè)量，檢測(cè)功能單一，需要搭配濕度檢測(cè)器件才能滿足本設(shè)計(jì)要求，因此，該器件不適用于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　方案二：DHT11傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數(shù)字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)經(jīng)過

35、校準(zhǔn)后輸出給控制器。為了確保該傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，傳感器內(nèi)部采用了專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)[3]。該傳感器采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，并且其體積小，功耗低，傳輸距離能達(dá)到20米以上，能夠很好的與單片機(jī)進(jìn)行連接并嵌入到系統(tǒng)中。</p><p>　　DS18B20與DHT11相比，在功能和檢測(cè)精度上都低于DHT11溫濕度傳感器，因此本設(shè)計(jì)選用方案二作為環(huán)境數(shù)據(jù)的檢測(cè)器件。DHT11溫濕度傳感器實(shí)物圖如

36、圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 DHT11溫濕度傳感器</p><p>　　2.2.3煙霧傳感器的選擇</p><p>　　防止室內(nèi)由于可燃?xì)怏w的泄露而造成的重大事故，導(dǎo)致人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失，因而設(shè)計(jì)了煙霧濃度檢測(cè)裝置。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，所使用的敏感材料二氧化錫(SnO2)，在正常的空間環(huán)境里，空氣中導(dǎo)電率比較低。當(dāng)出現(xiàn)可燃?xì)怏w或煙霧時(shí)，隨著空

37、氣中可燃?xì)怏w的濃度增高，煙霧傳感器的電導(dǎo)率便會(huì)呈現(xiàn)線性增大[4]。使用簡(jiǎn)單的電路就可以把電導(dǎo)率的轉(zhuǎn)換為與可燃?xì)怏w的濃度呈線性關(guān)系的模擬量信號(hào)進(jìn)行輸出。</p><p>　　煙霧傳感器主要針對(duì)液化氣，氫靈，丙烷的敏度較高，對(duì)于檢測(cè)天然氣等易燃蒸氣的效果也非常好。該傳感器可以檢測(cè)的可燃?xì)怏w很多，因此非常適合用于各種應(yīng)用場(chǎng)合的低成本傳感器。煙霧傳感器如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4

38、 煙霧傳感器</p><p>　　2.2.4震動(dòng)傳感器模塊的選擇</p><p>　　震動(dòng)傳感器是用于檢測(cè)樓房或者周圍環(huán)境有沒有強(qiáng)烈的震感，以避免地震或危險(xiǎn)震動(dòng)所帶來的災(zāi)害和損失。SW-420為常閉式振動(dòng)傳感器，用于檢測(cè)各種振動(dòng)觸發(fā)動(dòng)作，被廣泛應(yīng)用于家庭防盜報(bào)警，地震震感報(bào)警器，汽車防盜器等。本設(shè)計(jì)中利用此震動(dòng)傳感器檢測(cè)室內(nèi)震感，預(yù)防地震災(zāi)害。震動(dòng)傳感器如圖2-5所示。</p>

39、<p>　　2.2.4雨滴傳感器模塊的選擇</p><p>　　雨滴傳感器是用于檢測(cè)室外環(huán)境下雨天氣及雨量大小，提醒終端操作者，及時(shí)關(guān)閉窗戶，防止雨水過大進(jìn)入房間，造成地板、家具或窗簾的損害，減小不必要的物品和財(cái)產(chǎn)損失，本課題選用模擬量輸出信號(hào)的雨滴傳感器，該傳感器檢測(cè)范圍寬泛，能夠根據(jù)雨水量的大小，對(duì)系統(tǒng)預(yù)警值進(jìn)行精確的報(bào)警，避免報(bào)警的誤觸發(fā)。雨滴傳感器如圖2-6所示。</p>&l

40、t;p>　　圖2-5 震動(dòng)傳感器 圖2-6 雨滴傳感器</p><p>　　2.2.5 GSM無線通訊模塊的選擇</p><p>　　SIMCom公司生產(chǎn)的無線異步收發(fā)芯片SIM900A基于GSM標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，根據(jù)其基本性能和主要結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)使用SIM900A的GSM模塊進(jìn)行短消息發(fā)送遠(yuǎn)程故障的報(bào)告系統(tǒng)。如果室內(nèi)的某項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化，經(jīng)過單片

41、機(jī)處理后，由SIM900A的GSM模塊直接發(fā)送報(bào)警短信息到特定用戶的移動(dòng)終端上，顯示環(huán)境異常的信息或環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[5]。該系統(tǒng)利用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的短消息業(yè)務(wù)快速性、穩(wěn)定性和相對(duì)低廉的費(fèi)用，可以很好的嵌入到一個(gè)大型的家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和無人值守的系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)能夠滿足客戶所需要的高可靠性，及時(shí)性和易用性，以及性能穩(wěn)定，具有很高的性價(jià)比[6]。所選用的SIM900A模塊如圖2-7所示。</p><p>　　2.

42、2.6液晶顯示模塊的選擇</p><p>　　方案一：人機(jī)交互界面在每個(gè)系統(tǒng)中都有很重要的作用，LCD12864液晶顯示就是一種常見的人機(jī)界面顯示方式，LCD12864的顯示功能比較強(qiáng)大，不僅僅能顯示中文和英文，而且一些較為復(fù)雜的圖形符號(hào)都可以通過編程的方式在液晶屏上顯示出來，LCD12864液晶屏與單片機(jī)的連接方式有串行連接和并行連接，可以根據(jù)不同場(chǎng)合和顯示數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行選擇。并行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度快，

43、適合對(duì)顯示速度要求高的場(chǎng)合，但是IO資源占用的較多；串行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度相對(duì)較慢，但是其IO資源占用較少，對(duì)顯示速度要求不高的場(chǎng)合可以選用串行方式連接[7]。并且LCD12864液晶屏的顯示程序比較簡(jiǎn)單，與外部控制器的電路設(shè)計(jì)連接非常方便，能夠很好的嵌入到系統(tǒng)中。</p><p>　　方案二：選用數(shù)碼管對(duì)數(shù)據(jù)顯示。數(shù)碼管一般都是七段數(shù)碼管，分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管，其編程方式采用循環(huán)掃描將不同的數(shù)據(jù)

44、和變量在數(shù)碼管上顯示出來，數(shù)碼管的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)便宜，而且編程簡(jiǎn)單，但是該模塊只能顯示簡(jiǎn)單的英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字，其顯示效果相對(duì)較差，并且外圍電路的搭建較為復(fù)雜，需要配合74HC595等類型的鎖存器使用，較為復(fù)雜[8]。但是數(shù)碼管的顯示對(duì)單片機(jī)的初學(xué)者能起到很好的編程思路學(xué)習(xí)，但是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求較高，不適應(yīng)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。</p><p>　　經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)分析，最終選擇方案一作為本系統(tǒng)的人機(jī)交互顯示方式的模塊。LC

45、D12864液晶顯示器圖2-8所示。</p><p>　　圖2-7 SIM900A模塊 圖2-8 LCD12864液晶顯示器</p><p>　　2.2.7報(bào)警模塊的選擇</p><p>　　在系統(tǒng)中，聲光報(bào)警的作用是進(jìn)行聽覺和視覺的雙重感官提醒，因此在設(shè)計(jì)過程中必須考慮到警報(bào)燈的顏色對(duì)人眼的視覺刺激程度。在日常生活中，各種常

46、見的LED照明都有自己的亮度和意義，往往采用綠色表示正常，黃色代表提示，紅色則表示錯(cuò)誤警告，因此從人們的習(xí)慣出發(fā)，用紅色的LED發(fā)光二極管當(dāng)作燈光報(bào)警。紅色發(fā)光LED實(shí)物圖如圖2-9所示。</p><p>　　聲音報(bào)警在設(shè)計(jì)是要求可以在一定范圍內(nèi)聽到警報(bào)聲，為了減少制作成本，使用蜂鳴器來進(jìn)行設(shè)計(jì)。蜂鳴器只需要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路便可以發(fā)出聲音，并且可以通過改變控制信號(hào)的頻率，使發(fā)出的聲音產(chǎn)生不同的聲波，報(bào)警不同頻率的聲音

47、可以被用來區(qū)分警報(bào)信號(hào)的類型。蜂鳴器實(shí)物如圖如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-9 紅色發(fā)光LED實(shí)物 圖2-10蜂鳴器實(shí)物</p><p>　　第3章 系統(tǒng)模塊的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的芯片采用的是STM32F103C8T6單片機(jī)，由于S

48、TM32系列基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的高性能單片機(jī)，其工作頻率高達(dá)72MHz，芯片內(nèi)部集成有高速存儲(chǔ)器，豐富的I/O接口[9]。內(nèi)部包括多路ADC接口、串口、中斷定時(shí)器、硬件SPI、CAN通信以及外部中斷等多種資源接口。STM32F103C8T6單片機(jī)的溫度工作范圍很寬，能夠在零下40攝氏度到零上105攝氏度的范圍里面正常工作。并且該單片機(jī)的工作電壓一般在3.3V左右就能正常工作，其功耗非常低，因此能夠很好的嵌入到大

49、部分系統(tǒng)中[7]。本課題選用的單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 STM32F103C8T6最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.2溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　DHT11傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數(shù)字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)經(jīng)過校準(zhǔn)后輸出給控制器。為了確保該傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，器內(nèi)部采

50、用了專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)。該傳感器采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，并且其體積小，功耗低，傳輸距離能達(dá)到20米以上，能夠很好的與單片機(jī)進(jìn)行連接嵌入到系統(tǒng)中。DHT11溫濕度傳感器的濕度檢測(cè)范圍是20％~90％RH；±5％RH的測(cè)量精度；溫度檢測(cè)的范圍是0~50℃，±2℃的測(cè)量精度，其額定供電電壓在3.0至5.5V均可，供電范圍較寬，響應(yīng)時(shí)間短，最長(zhǎng)不超過5秒，DHT11溫度傳感器有4個(gè)外接引腳，給傳感器上電

51、后，需要經(jīng)過一秒鐘左右的預(yù)熱時(shí)間，因?yàn)閯偵想姇?huì)有一個(gè)不穩(wěn)定過程，所以在這段時(shí)間內(nèi)控制器不需要發(fā)送任何指令個(gè)傳感器。 DHT11實(shí)物如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2的三個(gè)引腳中有兩個(gè)是電源引腳，有一個(gè)是輸出數(shù)據(jù)的引腳，只需要給模塊供上額定的電壓，然后就可以通過單片機(jī)的某個(gè)IO口從DHT11的輸出引腳采集到所需要的溫濕度數(shù)據(jù)。DHT11是數(shù)字式的溫濕度傳感器，所以其DATA端可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的

52、當(dāng)前環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，由于DHT11是通過單總線的通信方式進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的輸出，所以僅需將CPU的一個(gè)IO接口與DHT11的DATA端連接在一起就能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)的采集了，為了保證接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和正確性一般都會(huì)在DHT11的輸出端與單片機(jī)的連接處焊接一個(gè)5K的上拉電阻，該電路的設(shè)計(jì)相對(duì)于其他電路來說比較簡(jiǎn)單[10]。DHT11傳感器典型應(yīng)用電路如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-2 DHT11實(shí)物圖

53、 圖3-3 DHT11傳感器典型應(yīng)用電路</p><p>　　3.3煙霧傳感器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　煙霧傳感器在工作時(shí)，內(nèi)部的加熱絲會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此需要較大的工作電流，因此對(duì)供電電源有一定的要求，至少應(yīng)該使用電流在1A以上的電源。MQ-2在測(cè)量時(shí)，輸出的電阻值會(huì)隨著空氣中煙霧和可燃?xì)怏w濃度的改變而發(fā)生變化。外部使用電位器來檢測(cè)閥值，

54、電壓信號(hào)經(jīng)過調(diào)整以后送到后面一級(jí)，經(jīng)過由LM393組成的比較器進(jìn)行比較，最終將得到的模擬量電壓信號(hào)輸出，以便控制器對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與處理。MQ-2模塊與單片機(jī)的電路連接如圖3-5所示[11]。</p><p>　　圖3-5 MQ-2模塊與單片機(jī)連接電路圖</p><p>　　3.4震動(dòng)傳感器模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　SW-420為常閉式振動(dòng)傳感器采用了比較器

55、輸出，波形好，信號(hào)穩(wěn)定，有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，電流大于15mA。如果沒有震動(dòng)時(shí)，振動(dòng)開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出低電平，綠色的指示燈點(diǎn)亮；有震動(dòng)時(shí)，振動(dòng)開關(guān)斷開，輸出高電平，綠燈不亮。輸出可直接連接到單片機(jī)，由單片機(jī)來檢測(cè)電平的高低，從而檢測(cè)有無振動(dòng)，發(fā)出震感報(bào)警信號(hào)。SW-420與單片機(jī)連接的電路原理圖如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 SW-420震動(dòng)傳感器與單片機(jī)連接電路圖</p><

56、;p>　　3.5 GSM無線通訊模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)與SIM900A模塊的連接和控制主要是通過串口進(jìn)行控制。SIM900A的串口提供了很多控制線，這樣就會(huì)使得接口變得非常復(fù)雜。為了使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，采用串口的方式與單片機(jī)連接，這樣僅需要三根線即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與SIM900A模塊之間的通信，即發(fā)送線TXD，接收線RXD，地線GND三根線。通過SIM900A模塊發(fā)送短信息需要單片機(jī)通過串口發(fā)送相應(yīng)的指

57、令才能實(shí)現(xiàn)，SIM900A模塊的控制指令采用簡(jiǎn)單的AT指令即可實(shí)現(xiàn)短信息和電話功能，在本設(shè)計(jì)中主要使用了模塊的短信息功能，短信息功能有分為Text模式和PDU模式，兩種短信息模式在發(fā)送指令上有部分差別，根據(jù)不同的功能需要，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中兩種模式均涉及。本設(shè)計(jì)選用SIM900A模塊作為系統(tǒng)的GSM通訊模塊，主要考慮其功耗低，運(yùn)行穩(wěn)定且體積較小，安裝較為方便等優(yōu)點(diǎn)。SIM900A模塊的與單片機(jī)的的連接需要經(jīng)過RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，電路連接

58、如圖3-7所示[12]。</p><p>　　圖3-7 SIM900A模塊與單片機(jī)連接電路圖</p><p><b>　　3.6顯示電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中LCD12864液晶顯示用于顯示當(dāng)前的日期時(shí)間、系統(tǒng)周圍的溫濕度、煙霧濃度及雨量檢測(cè)數(shù)據(jù)。LCD12864的顯示功能比較強(qiáng)大，不僅僅能顯示中文和英文，而且一些較為復(fù)

59、雜的圖形符號(hào)都可以通過編程的方式在液晶屏上顯示出來，LCD12864液晶屏與單片機(jī)的連接方式有串行連接和并行連接，可以根據(jù)不同場(chǎng)合和顯示數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行選擇。并行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度快，適合對(duì)顯示速度要求高的場(chǎng)合，但是IO資源占用的較多；串行連接的數(shù)據(jù)顯示和傳輸速度相對(duì)較慢，但是其IO資源占用較少，對(duì)顯示速度要求不高的場(chǎng)合可以選用串行方式連接。并且LCD12864液晶屏的顯示程序比較簡(jiǎn)單，與外部控制器的電路設(shè)計(jì)連接非常方便，能夠很好

60、的嵌入到系統(tǒng)中。雖然本系統(tǒng)中單片機(jī)接口資源豐富，但是考慮減輕電路焊接的工作量，所以采用串行傳輸?shù)姆绞脚cLCD12864液晶顯示屏連接通訊。LCD12864液晶顯示屏電路連接如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 液晶顯示電路</p><p>　　3.7蜂鳴語音報(bào)警模塊及模擬繼電器LED指示模塊 </p><p>　　由于蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)器件，只需要

61、給蜂鳴器供上額定的電壓就能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器有兩種方式：一種是通過單片機(jī)輸出PWM直接對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另一種是通過單片機(jī)的IO電平翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同的驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)[13]。因?yàn)榉澍Q器的工作電流比較大，所以無法直接通過單片機(jī)的IO口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一般需要通過放大電路才能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲響。驅(qū)動(dòng)電路如圖3-9所示。</p><p>　　LED報(bào)警指示功能的驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)方式較為簡(jiǎn)單，可以通過單片

62、機(jī)的IO直接驅(qū)動(dòng)。報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　3.8電源驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　　電源適配器能夠很好的輸出較為平穩(wěn)的直流電壓，其輸出電流也相對(duì)穩(wěn)定，并且電源適配器有塑料外殼能夠起到電源芯片的防塵和防爆作用，其內(nèi)部電路的功耗較低，穩(wěn)定性也相對(duì)比較好，攜帶也比較方

63、便。電源適配器一般都具有多種自我保護(hù)功能，使用更加安全可靠。此處我們選用5V-1A的直流輸出型電源適配器作為電源驅(qū)動(dòng)模塊。這種電源驅(qū)動(dòng)模塊安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、工作效率高，并且適配器內(nèi)部還設(shè)計(jì)了過流保護(hù)，這樣就使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。在該系統(tǒng)中還需要提供3.3V的電壓作為單片機(jī)系統(tǒng)的供電電壓，因此還需要設(shè)計(jì)5V轉(zhuǎn)3.3V的穩(wěn)壓整流電路，系統(tǒng)選擇AMS1117-3.3V穩(wěn)壓芯片，通過該穩(wěn)壓芯片的內(nèi)部整流和穩(wěn)壓電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行精確的降壓，保證

64、控制系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。電源5V轉(zhuǎn)3.3V驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 電源5V轉(zhuǎn)3.3V驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)中，防止不同功能函數(shù)之間的運(yùn)行沖突，造成不合理的運(yùn)行結(jié)果

65、，主函數(shù)對(duì)各子函數(shù)的合理調(diào)用非常關(guān)鍵，在本設(shè)計(jì)中主函數(shù)的運(yùn)行主要包括初始化所有函數(shù)、配置寄存器、傳感器數(shù)據(jù)讀取函數(shù)、采集數(shù)據(jù)運(yùn)算函數(shù)、LCD顯示函數(shù)、掃描報(bào)警中斷函數(shù)。主程序工作流程如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序工作流程圖</p><p>　　4.2各傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1溫濕度傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)</p&g

66、t;<p>　　為了確保通信數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)于DHT11溫濕度檢測(cè)傳感器軟件設(shè)計(jì)的測(cè)溫原理必須遵循標(biāo)準(zhǔn)的單總線通信協(xié)議，單片機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)序?qū)懭牒妥x出DHT11寄存器中的數(shù)據(jù)，包括初始化命令、等待應(yīng)答脈沖、發(fā)送指令及數(shù)據(jù)合并計(jì)算等操作[14]。傳感器復(fù)位完成后，需要等待接收應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送掃描命令并啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，最后等待溫度轉(zhuǎn)換完畢后，保存數(shù)據(jù)。如此反復(fù)，完成所有操作，其流程圖如圖4-2所示。</p&g

67、t;<p>　　圖4-2 DHT11 數(shù)據(jù)采集程序流程圖</p><p>　　4.2.2煙霧傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　煙霧傳感器工作時(shí)，其輸出端信號(hào)為0~3.3V的電壓信號(hào)，因此需要與STM32單片機(jī)的ADC接口相連接，通過單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬量電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)的處理，變量轉(zhuǎn)換，最終計(jì)算出我們所需要的有效

68、數(shù)據(jù)，為了確保有效數(shù)據(jù)的精確度和傳輸?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)煙霧傳感器輸出端采集數(shù)據(jù)時(shí)需要延時(shí)一段時(shí)間，確保傳感器預(yù)熱時(shí)間的充足[15]。此運(yùn)行流程包括：系統(tǒng)初始化、預(yù)熱延時(shí)、配置ADC通道函數(shù)、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)線性計(jì)算，等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。如此反復(fù)運(yùn)行，直到完成整個(gè)流程操作。MQ-2傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖4-3所示。 </p><p>　　4.2.3雨滴傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)</p><

69、;p>　　雨滴傳感器工作時(shí)，其輸出端信號(hào)為0~3.3V的電壓信號(hào)，其檢測(cè)電壓經(jīng)過比較器輸出，輸出電壓信號(hào)平穩(wěn)，波形完整的模擬量信號(hào)；其信號(hào)輸出端可直接與STM32單片機(jī)的ADC接口相連接，通過單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬量電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)的處理，變量轉(zhuǎn)換，最終計(jì)算出我們所需要的有效數(shù)據(jù)，為了確保有效數(shù)據(jù)的精確度和傳輸?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)雨滴傳感器輸出端采集數(shù)據(jù)時(shí)需要延時(shí)一段時(shí)間，確保傳感器預(yù)熱

70、時(shí)間的充足。此運(yùn)行流程包括：系統(tǒng)初始化、預(yù)熱延時(shí)、配置ADC通道函數(shù)、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)線性計(jì)算，等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。如此反復(fù)運(yùn)行，直到完成整個(gè)流程操作，雨滴傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 MQ-2和雨滴傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖</p><p>　　4.2.4 SIM900A模塊的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)

71、過對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)之后，SIM900A的軟件設(shè)計(jì)工作包括串口發(fā)送與接收程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、短消息編輯發(fā)送程序、數(shù)據(jù)采集處理控制程序和測(cè)試程序等[16]。本系統(tǒng)中GSM短信息命令運(yùn)行的主要控制方式是通過串口方式實(shí)現(xiàn)STM32與SIM900A模塊的命令發(fā)送與接收，GSM模塊的控制命令是通過AT指令。系統(tǒng)首先通過AT指令進(jìn)行波特率的匹配，等待應(yīng)答指令的返回，通過數(shù)據(jù)預(yù)警值對(duì)比函數(shù)觸發(fā)報(bào)警中斷函數(shù)，實(shí)現(xiàn)GSM遠(yuǎn)程異常環(huán)境變化報(bào)警的功能。在系統(tǒng)中需

72、要一張開通GSM網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)卡，能夠接受和發(fā)送短信指令，并且設(shè)定唯一控制終端手機(jī)號(hào)碼，防止其他手機(jī)控制端對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行惡意操作，SIM900A模塊的工作流程圖如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 SIM900A模塊的工作流程圖</p><p>　　第5章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　5.1 調(diào)試步驟</b><

73、/p><p>　　第一步： 設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，并完成系統(tǒng)硬件電路的焊接。</p><p>　　第二步： 將單片機(jī)系統(tǒng)與LCD12864液晶屏連接顯示，確保液晶顯示與STM32單片機(jī)能夠正常進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。</p><p>　　第三步： 將SIM900A模塊與STM32單片機(jī)通過RS232串口相連接，給單片機(jī)下載一個(gè)撥打電話的測(cè)試程序，保證STM32與SIM900A模塊單

74、片機(jī)能夠進(jìn)行正常的通訊。</p><p>　　第四步： 將STM32單片機(jī)與溫濕度傳感器DHT11相連，燒寫讀取DHT11溫濕度的C程序，并在LCD12864液晶顯示屏上顯示出來，保證溫濕度檢測(cè)的硬件及軟件部分的正確。</p><p>　　第五步： 將STM32單片機(jī)與煙霧傳感器MQ-2和雨量傳感器相連接，燒寫讀取AD模擬量數(shù)據(jù)的C程序，并在LCD12864液晶顯示屏上顯示出來，確保測(cè)試煙

75、霧傳感器MQ-2與雨量傳感器的硬件及軟件部分的正確。</p><p>　　第六步： 將LCD12864液晶顯示、SIM900A模塊指令程序、溫濕度檢測(cè)程序、煙霧傳感器與雨量傳感器的AD模擬量數(shù)據(jù)采集程序及報(bào)警程序進(jìn)行整合，檢測(cè)系統(tǒng)是否能將所有的傳感器數(shù)據(jù)在LCD12864液晶上顯示出來。</p><p>　　第六步： 人為的改變每個(gè)傳感器的的周圍環(huán)境參數(shù)，將環(huán)境參數(shù)達(dá)到設(shè)定的預(yù)警值，測(cè)試報(bào)

76、警系統(tǒng)是否能正常啟動(dòng)及報(bào)警短信能否正常發(fā)送到遠(yuǎn)程手機(jī)終端。</p><p>　　第七步： 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體的測(cè)試，測(cè)試完成后，對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)模塊進(jìn)行固定，做好作品的外觀設(shè)計(jì)，至此本課題的實(shí)物作品已基本完成。</p><p>　　5.2 測(cè)試數(shù)據(jù)分析</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及目的，在完成系統(tǒng)的整體調(diào)試后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了某些動(dòng)態(tài)值的測(cè)量，此數(shù)據(jù)為普通

77、儀器檢測(cè)所得出，僅作為參考數(shù)據(jù)，具體結(jié)果如表5.1所示：</p><p>　　通過實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)試及測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到低功耗的工作，另外GSM模塊的收發(fā)穩(wěn)定性也達(dá)到了設(shè)計(jì)的初衷</p><p>　　表5.1 數(shù)據(jù)測(cè)試表</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本課題的設(shè)計(jì)主要對(duì)

78、不同傳感器進(jìn)行實(shí)際的使用，傳感器就像人類的各種器官，能夠感知周圍的環(huán)境參數(shù)的變化，從而把狀態(tài)和異常實(shí)時(shí)地傳送給單片機(jī)，然后由單片機(jī)內(nèi)部的程序及算法對(duì)檢測(cè)到的傳感器數(shù)據(jù)處理和判斷，并做出相應(yīng)的操作。傳感器已經(jīng)在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，例如空調(diào)、各類報(bào)警器和感應(yīng)器、手機(jī)、電腦等等，傳感器已經(jīng)深入我們生活中的每個(gè)角落。由于人們對(duì)自己的生活質(zhì)量要求越來越高，大量的智能化產(chǎn)品和設(shè)備也慢慢進(jìn)入我們的日常生活。本課題的設(shè)計(jì)與研究就是針對(duì)智能家居的一個(gè)

79、典型應(yīng)用，家居不單單用于物品的存放，也適用于家庭智能小助手，協(xié)助主人來監(jiān)控家庭室內(nèi)的環(huán)境，能夠做到監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，并且能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r的變化所導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失和人身安全危害做到提前預(yù)防，減少不必要的損失。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要有GSM模塊SIM900A、STM32單片機(jī)、溫濕度和煙霧等多種傳感器構(gòu)成。系統(tǒng)的總體運(yùn)行過程是：通過單片機(jī)實(shí)時(shí)的采集各傳感器周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)的智能處理與篩選，將危險(xiǎn)數(shù)據(jù)

80、提取出來，通過GSM模塊將危險(xiǎn)信息通過SMS技術(shù)發(fā)送到遠(yuǎn)程手機(jī)控制終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的無線監(jiān)控與報(bào)警功能。</p><p>　　由于對(duì)遠(yuǎn)程通訊方面知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間不是很長(zhǎng)，缺乏相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，因此在真?zhèn)€設(shè)計(jì)過程中遇到了很多困難，當(dāng)初選擇這個(gè)課題的時(shí)候，就是想通過這次實(shí)踐對(duì)自己的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力能夠得到一定的鍛煉和提升，經(jīng)過指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)和自己的努力下，針對(duì)性的查詢大量的相關(guān)資料，終于完成了自己設(shè)定的目標(biāo)，

81、很好的完成了本次課題的研究和制作。通過這次課題的設(shè)計(jì)，自己在各方面都有了很大程度的進(jìn)步，既補(bǔ)充了自己缺乏的知識(shí)，又提高了實(shí)踐能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2010</p><p>　　[2] 張俊.SMS短消息傳輸?shù)倪h(yuǎn)端控制技術(shù)及其實(shí)

82、現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào).2009</p><p>　　[3] 趙亮.液晶顯示模塊LCD應(yīng)用[J].電子制作.2011</p><p>　　[4] 李敏,夏繼軍.傳感器應(yīng)用技術(shù)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社.2011</p><p>　　[5] 徐方榮.無線智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建設(shè)電器.2010</p><p>　　[6] 張?jiān)?

83、熊承燕.基于GSM的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析[J].無線通信技術(shù).2001</p><p>　　[7] 胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京電子工業(yè)出版社.2010</p><p>　　[8] 趙繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].北京科學(xué)出版社.2012</p><p>　　[9] 劉松,趙忠.基于GSM的遠(yuǎn)程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù).2009&l

84、t;/p><p>　　[10] 林土勝.單片機(jī)技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社.2010</p><p>　　[11] 姚福安.電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社.2002.</p><p>　　[12] 李平等.單片機(jī)入門與開發(fā)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2008. </p><p>　　[13] 張為民.溫濕度測(cè)控系統(tǒng)中的智能控

85、制器研制[J].西北民族大學(xué)學(xué)報(bào).2014</p><p>　　[14] 潘小青.傳感器及其發(fā)展[J]. 東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010</p><p>　　[15] 潘小青.氣體傳感器及其發(fā)展[J]. 東華理工學(xué)院學(xué)報(bào).2011</p><p>　　[16] 盧勝利,郝立果.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009</p>

86、<p><b>　　附錄A：作品實(shí)物圖</b></p><p>　　附錄 B：STM32F103C8T6系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　附錄 C：SIM900A模塊及LCD12864串行電路設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　附錄 D：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分程序代碼</p><p>　　#include"stm3

87、2f10x_lib.h"//包含所有的頭文件</p><p>　　#include"SYSTIC.h"</p><p>　　#include"AM2301.h"</p><p>　　#include"LCD_12864.h"</p><p>　　#include&quo

88、t;ADC.h"</p><p>　　#include "RTC.h"</p><p>　　#include"GSM.h"</p><p>　　#include "time.h"</p><p>　　#include<stdio.h></p>&l

89、t;p>　　//----------------函數(shù)聲明--------------------</p><p>　　void Delay_MS(u16 dly);</p><p>　　void RCC_Configuration(void); //時(shí)鐘寄存器初始化配置</p><p>　　void GPIO_Configuration(void);

90、 //IO管腳初始化配置</p><p>　　void TIM_Configuration(void); //定時(shí)器初始化配置</p><p>　　void NVIC_Configuration(void); //中斷初始化配置</p><p>　　void USART_Configuration(void); //串口初始化配置</p>

91、<p>　　void Warning_device(void); //報(bào)警掃描函數(shù)</p><p>　　void EXTI1_Configuration(void); //外部中斷1初始化配置</p><p>　　void NVIC1_Configuration(void); //中斷1初始化配置</p><p>　　u16 Smokes

92、cope_Value,Rainfall_Value;</p><p>　　u8 flag_chaxun;</p><p>　　int fputc(int ch,FILE *f) //串口配置函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//ch送給USART1</p>&l

93、t;p>　　USART_SendData(USART1, ch);</p><p><b>　　//等待發(fā)送完畢</b></p><p>　　while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET) ;</p><p><b>　　//返回ch</b></

94、p><p>　　return(ch);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Delay_MS(u16 dly) //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>

95、;　　u16 i,j;</b></p><p>　　for(i=0;i<dly;i++)</p><p>　　for(j=1000;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int main(void)

96、 //系統(tǒng)主函數(shù) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　Flag=flag_chaxun=0;</p><p>　　RCC_Configuration();</p><p>　　GPIO_Configuration();</p><p>　　TI

97、M_Configuration();</p><p>　　NVIC_Configuration();</p><p>　　NVIC1_Configuration();</p><p>　　EXTI1_Configuration();</p><p>　　USART_Configuration();</p><p>　　

98、RTC_Configuration();</p><p>　　LCD_12864_Init();</p><p>　　ADC_Configuration();</p><p>　　NVIC1_Configuration();</p><p>　　EXTI1_Configuration();</p><p><b&

99、gt;　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Time_Show(); //時(shí)間顯示函數(shù)</p><p>　　GetADCSConvertedValues(); //讀取AD數(shù)據(jù)函數(shù)</

100、p><p>　　Warning_device(); //報(bào)警驅(qū)動(dòng)函數(shù)</p><p>　　if(flag_chaxun==1) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　sim900_sms_e

101、nglish(); //實(shí)時(shí)環(huán)境遠(yuǎn)程查詢函數(shù)</p><p>　　flag_chaxun=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

102、　　#include"stm32f10x_lib.h"//包含所有的頭文件</p><p>　　#include"SYSTIC.h"</p><p>　　#include"AM2301.h"</p><p>　　#include"LCD_12864.h"</p><

103、;p>　　#include<stdio.h></p><p>　　u8 AM2301_ReadOnebyte(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　u8 i=8,AM2301_RX_Data=0; </p><p><b>　　do</b><

104、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　AM2301_RX_Data=AM2301_RX_Data<<1;</p><p><b>　　i--;</b></p><p>　　while(!(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)))

105、;</p><p>　　//等待50us的低電平越高</p><p>　　Delay_us(35); //檢測(cè)26~28us高電平</p><p>　　AM2301_RX_Data=AM2301_RX_Data&0xFE;</p><p>　　if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin

106、_0)) </p><p><b>　　//再讀就是高電平</b></p><p>　　AM2301_RX_Data=AM2301_RX_Data|0x01;</p><p>　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)); </p><p>　　//等待高電平越

107、下一位的低電平</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　while(i);</b></p><p>　　return AM2301_RX_Data;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　u8 AM230

108、1_Display(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　u8 RH_H,RH_L,Tem_H,Tem_L;</p><p>　　u16 Checkdata_temp,Checkdata;</p><p>　　GPIO_SDA_OUT();//設(shè)置輸出</p><

109、p>　　SDA_1;//置高電平</p><p>　　SDA_0;//置低電平</p><p>　　Delay_ms(30);//拉低總線30ms釋放 書上是至少拉低18ms</p><p>　　SDA_1;//置高電平</p><p>　　Delay_us(30);//主機(jī)延時(shí)20us~40u

110、s 檢測(cè)從機(jī)信號(hào)</p><p>　　GPIO_SDA_IN();//設(shè)置輸入</p><p>　　While(!(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0))) </p><p>　　//判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào) 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行</p><p><b>　　{<

111、;/b></p><p>　　While(!(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)));</p><p>　　//判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束</p><p>　　While(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0));</p><

112、p>　　//判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)</p><p><b>　　/*數(shù)據(jù)接收*/</b></p><p>　　RH_H=AM2301_ReadOnebyte(); //濕度整數(shù)字節(jié)</p><p>　　RH_L=AM2301_ReadOnebyte(); //濕度小數(shù)字節(jié)<

113、;/p><p>　　Tem_H=AM2301_ReadOnebyte(); //溫度整數(shù)字節(jié)</p><p>　　Tem_L=AM2301_ReadOnebyte(); //濕度小數(shù)字節(jié)</p><p>　　Checkdata_temp=AM2301_ReadOnebyte(); //校驗(yàn)數(shù)據(jù)函數(shù)</p><p>　　Delay_