基于GSM网络的家居远程监控系统

摘 要

在21世纪的今天，人们生活质量大大提高，物质生活日渐丰富，人们更看重生活的质量，更懂得享受生活，智能家居就应运而生了，而家用安防系统是智能家居领域中人们尤为关注的一块，于是各种安防系统也就有了市场。

系统主要基于单片机与GSM通信技术，单片机不断读取外部传感器信号量，通过串口向GSM Modem发送相应的AT指令，控制GSM Modem TC35i做出相应的动作，发送短信息向房主汇报家里实况该系统以单片STC89C52RC为核心作为控制模块，由GSM无线通信模块、传感器数据信息采集模块、液晶显示模块和报警模块组成。通过传感器模块中光电传感器和温度传感器采集相关信号，经A/D转换模块转换成单片机可处理的数字信号，经过语音报警模块发出相关报警信号，将该信号通过GSM短信模块，借助GSM移动网络，以中文短消息，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。

该系统具有安全保密性高，又不需要组建专用网络和维护网络，网络覆盖面广，因此与传统的监控系统相比有着其独特的优势。 关键词：STC89C52RC单片机；GSM网络；传感器；报警系统；

ABSTRACT

On this day in twenty-first Century, people will greatly improve the quality of life is abundant, the material life personal property problems will gradually be more people's attention, and various security systems have a market.

This system mainly based on SCM and GSM communication technology, the microcontroller continuously reading outside of sensor signals, through a serial port to GSM Modem send corresponding instruction, control the GSM Modem mig-at make corresponding action, sending short messages to the ownerThe system is MCU STC89C52RC the core as a control module, which is consist of the GSM wireless communication module, sensor data acquisition module, LCD module and alarm module. Photoelectric sensor module through the sensor and temperature sensor acquisition-related signals，through the A / D converter module into digital signals which a single chip can handle, after issuing the relevant alarm voice alarm module signals，the signal is through the GSM SMS module，with GSM mobile network, through Chinese short message, directly to the alarm location is reflected to your mobile phone screen.

The theory is very simple and has high security, and there is no need to set up special networks and to maintain them, moreover the area of GSM networks covering is very wide, so this method has many particular advantages over conventional monitoring system.

Key Words： STC89C52RC single chip microcomputer;GSM networks ；Sensor； Alarm system

目录

摘 要 .......................................................................................................... 1 ABSTRACT ................................................................................................ 2 前言 ............................................................................................................ 3 第一章 绪论 .............................................................................................. 1

1.1研究背景 ...................................................................................... 1 1.2应用现状 ....................................................................................... 1 1.3发展前景 ...................................................................................... 2 1.4设计任务 ...................................................................................... 2 第二章 系统总体设计 ................................................................................ 3

2.1方案比较 ...................................................................................... 3

2.1.1 方案一——基于8031单片机的防盗报警监控系统设计 . 3 2.1.2 方案二——基于GSM网络的家居远程监控系统设计 ....... 3 2.2 核心控制单元STC89C52RC模块——闪电存储型器件 ......... 4

第三章 系统模块及工作原理 ................................................................... 10

3.1 GSM无线通信——GPRS模块 ...................................................... 10

3.1.1 AT指令说明 .................................................................... 12 3.1.2 PDU编码规则 ................................................................... 13 3.1.3 RS-232串行接口 ............................................................. 14 3.2温度传感器 ................................................................................. 19

3.2.1 DS18B20温度传感器 ....................................................... 19 3.2.2 LM75A-数字温度传感器模块 ........................................... 25 3.3 DHT11湿度传感器 ...................................................................... 26 3.4 光敏电阻 .................................................................................... 28

3.4.1 工作原理 ......................................................................... 29 3.5 显示模块 .................................................................................... 30

3.5.1 方案1——采用LED液晶显示屏..................................... 30

3.5.2 方案2——采用1602液晶显示器 ................................... 30 3.6 报警模块 .................................................................................... 32

3.6.1 蜂鸣器方案选择 .............................................................. 32

第四章 系统软件流程 ............................................................................... 34

4.1系统程序的设计 .......................................................................... 34

4.1.1 主程序流程图 ................................................................. 34 4.1.2 温度传感器流程 .............................................................. 35 4.1.3 液晶显示流程 ................................................................. 36

结 论 ......................................................................................................... 38 参考文献 ................................................................................................... 39 致 谢 ......................................................................................................... 40 附图：设计总图 ........................................................................................ 42

前言

为实现环境状态的自动、实时监测，无线传感网络由于其技术可靠、低功耗、成本低廉、开发周期短而得到了广泛的应用，但短距离通信这一特点一直制约着这一技术的广泛应用。本文将无线传感网技术和GPRS网络相结合，并对无线组网方式和深度以及传感器选型进行分析，实现了一种能对环境中多节点、多状态进行实时监测和预警的系统设计。

本课题涉及到的内容比较新，特别是GSM通信在各种控制过程中的应用现在各种领域中都在走智能化道路，这也应该是物联网的一种形式，其中更接近于人们日常生活的便是楼宇智能化，我相信这个方向将会有大大的开发价值与非常广阔而美好前景，这也正是我选择本课题的原因，希望可以从本次课题试着去接近、去熟知、去掌握这个领域的相关知识。

本系统的设计是符合市场需求的，我相信在以后的物联网时代，它将会有更大的施展空间与消费前景。

第一章 绪论

1.1研究背景

随着生活水平的提高，特别是物质生活水平的不断提高，人们对自己的个人安全和家庭财产安全越来越重视，安全已成为一种市场需求；同时经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给家庭防控增加了新的难题和提出了新的课题，传统的人防物防的形式已难以适应社会形式发展的需求。科学技术的进步和普遍应用，进一步推动了智能化家庭的建设步伐，家庭安全技术防范系统已经从本地向远程监控发展，从社会的周边防范向家庭内部防控逐渐靠拢，家庭防盗报警系统在人们对美好生活的追求中迅速崛起。一个完善的智能家庭，具有便捷、安全、舒适、高档的生活环境，确保每一个家庭住户的生命财产安全，是建设本系统的最大意义和根本目的。

1.2应用现状

GSM模块应用的产品。例如，在车载监控领域，使用GSM模块将车辆行驶的GPS数据传输到车辆管理中心；在电力、水务系统，通过GSM模块实现了远程智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量；在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了GSM模块实现了实时的监控，不必再人工收集数据；在家庭，可以安装无线报警系统，一旦发生火情或盗窃行为，可以立即通知户主和报警；在国外，很多老人小孩带了个人跟踪器，防止老人和小孩走失或意外发生，里面也是集成了GSM模块。可以说，随着GSM的网络建设的完善，GSM模块的应用范围也越来越广。

可见，GSM（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成目前，GSM模块依然在广泛的工业应用领域使用，在各行各业都能看到熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要

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方式。主要提供话音、短信息、数据等多种业务。

1.3发展前景

本课题涉及到的内容比较新，特别是GSM通信在各种控制过程中的应用现在各种领域中都在走智能化道路，这也应该是物联网的一种形式，其中更接近于人们日常生活的便是楼宇智能化，我相信这个方向将会有大大的开发价值与非常广阔而美好前景，这也正是我选择本课题的原因，希望可以从本次课题试着去接近、去熟知、去掌握这个领域的相关知识。

目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患，例如：为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。

随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点： 固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线，使其在关键时刻失灵。 以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。 集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要 购买固定的频点。

1.4设计任务

本设计介绍了用STC89C52RC单片机实现的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统。利用STC89C52RC单片机的功能特点、GSM短信模块工作原理以及传感器工作原理，通过手机终端接收报警短信，并且可以发送命令短信异地遥控系统实现各种操作。利用各种传感器对可能出现的煤气泄露、温度、光照等监测情况，通过短信发送特定报警信息于预先设定好的手机号码，通知事主做出相应措施。

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第二章 系统总体设计

2.1方案比较

2.1.1 方案一——基于8031单片机的防盗报警监控系统设计

系统可由单片机最小系统、报警信号输入和检测、驱动电路和声报警、移位寄存器和数码管等组成。

8031最小系统由8031、74LS373、EPROM2764组成。报警信号的输入使用P1口的P1.0---P1.7接8位开关，分别表示8个不同的报警位置。输出驱动和声报警电路由P3口的P3.5经同相放大器75451和蜂鸣器组成。数码管显示电路使用8031的串行口经一个串入并出的移位寄存器扩展为并行输出口，控制一个七段数码管。其功能是输入P1口的开关状态，检测是否有开关合上，若没有则继续检测；若有则检测是哪个开关合上了，然后去控制报警、显示，使数码管显示相应的号码，同时报警。

用8031单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，但是现如今的防盗监控系统需要与时俱进，这种传统的家庭报警系统，采集信号的

传感器需要布线，由于集成在一个板子上，不仅有干扰，还限制了报警信号采集覆盖面，同时远程监控系统功能差，当家中没人时报警无法及时通知事主。

2.1.2 方案二——基于GSM网络的家居远程监控系统设计

本设计以单片机为STC89C52RC核心，总共分为核心控制单元STC89C52RC、GSM无线通信、传感器数据信息采集、液晶显示、报警系统五大部分。系统利用光敏电阻、温度传感器采集可能出现的光照、火灾等情况，

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再将报警信息发送给单片机进行处理，然后，单片机对蜂鸣器做出控制，发出警报声音，同时，LCD液晶显示具体报警信息，由此可以知道具体报警位置及其类型。微处理器通过GSM模块以短信形式将特定报警信息发送于预先设定好的手机号码，通知事主家中安全信息，以便事主及时做出相应措施。

GSM（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短信息功能可以做成各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再建专用通信网络，所以具有时事传输数据功能的短信息应用将得到迅速普及。

随着全球移动通信系统(GSM)及移动通信网络的迅速普及，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户。本设计是基于GSM 网络的远程家庭智能监控系统，通过手机终端接收报警短信，并且可以发送命令短信异地遥控系统实现各种操作。系统利用各种传感器对温度、光照（有、无）、湿度（0%~99%）天然气浓度（0%~5%）等环境参量的采集，先传输到单片机上，再通过液晶显示屏显示具体报警信息，同时报警系统发出警报声，并通过GSM网络用短消息发送特定报警信息于预先设定好的手机号码，通知事主做出相应措施。通过GSM 网络，即使远在千里之外也能对家中发生的各种突发意外情况了如指掌。由于该方案具有功耗低、精确度高、软件编程较简单，智能化强，可远程监控等。因此在本次设计中采用方案二。在设计中，采用了STC89C52RC单片机作为8031的升级替代产品，STC89C52RC解决了的致命缺陷：支STC89C52RC持ISP（在线更新程序）功能，但其芯片在整个电路中的工作控制原理不变。同时加入了GSM模块，可轻松实现远程监控功能。

2.2 核心控制单元STC89C52RC模块——闪电存储型器件

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STC89C52RC作为设计的核心部分之一，由STC89C52RC担任的主控制器构成了系统的主控模块，它不仅用于设计的硬件实现，对于设计程序的软件输入和实现也起到控制作用，将控制整个报警系统能否正常工作。

STC89C52RC单片机概述

STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。其管脚图如图2-1所示。

主要特性如下：

1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任 意选择，指令代码完全兼容传统8051.

2. 工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机） 3. 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工 作频率可达48MHz

4. 用户应用程序空间为8K字节 5. 片上集成512字节RAM

6. 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉， P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O口用时，需加上拉电阻。

7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片 8. 具有EEPROM功能 9. 具有看门狗功能

10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2

11. 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒

12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART

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13. 工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）

图2-1STC89C52RC管脚图

STC89C52RC单片机的工作模式

掉电模式：典型功耗 <0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序

空闲模式：典型功耗2mA

正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA

掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备

STC89C52RC引脚功能说明 VCC（40引脚）：电源电压 VSS（20引脚）：接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的

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8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要

求外接上拉电阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（",",L）。

此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（",",L）。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。

在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。 P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是一个带

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内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（",",L）。

在对Flash ROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。 P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能。

RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/",ROG（30引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（",ROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOV指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址位8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，",SEN在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，",SEN将不被激活。

/VPP（31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。注意加密方式1

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时，将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令，VCC。在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。

XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。

特殊功能寄存器

在STC89C52RC片内存储器中，80H～FFH共128个单元位特殊功能寄存器（SFR）。

并非所有的地址都被定义，从80H～FFH共128个字节只有一部分被定义。还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。

不应将“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。

STC89C52RC除了有定时器/计数器0和定时器/计数器1之外，还增加了一个一个定时器/计数器2.定时器/计数器2的控制和状态位位于T2CON和T2MOD。

定时器2是一个16位定时/计数器。通过设置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可将其作为定时器或计数器。定时器2有3种操作模式：捕获、自动重新装载（递增或递减计数）和波特率发生器，这3种模式由T2CON中的位进行选择。

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第三章 系统模块及工作原理

3.1 GSM无线通信——GPRS模块

GSM模块将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。简单来讲，GSM模块加上键盘、显示屏和电池，就是一部手机。

目前，国内已经开始使用的GSM模块有很多，而且这些模块的功能、用法差别不大。本设计采用的是GPRS模块。

在实际监测系统应用中，将无线传感网络和现有的移动通信网络相结合，就可以对所监测环境实现远距离、多天候、无人值守的智能监测。当环境状态的变化超过预先设定的阈值时、或者监测人员通过手机终端拨叫监测电话（系统SIM卡中的手机号码）时，系统就会自动将环境各监测节点的各种状

态数据通过GPRS网络以短信方式发送到用户手机。如图3-1所示。

ST89C52RC 数字传感器 单片机无线通信模块 RS232 GPRS模块 （SIM卡） 图3-1无线环境监测系统主节点组成

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网络结构

GPRS网络主要实体包括GPRS骨干网、GGSN、SGSN、本地位置寄存器HLR、移动交换中心(MSC，拜访位置寄存器(VLR)、移动台、分组数据网络(PDN)、短消息业务网关移动交换中心(SMS．GMSC)和短消息业务互通移动交换中心(SMS．IWMSC)等。

GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联，接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。其模块电源电路如图3-2所示。

图3-2GPRS模块电源电路图

GPRS模块工作原理

GPRS数传模块是GPRS DTU主要应用部分，是工业级无线数据传输设备，通过移动GPRS网络为用户提供透明TCP无线远距离数据传输或者透明UDP无线远距离数据传输的功能。

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厦门才茂GPRS DTU采用ARM9工业级高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台,超大内存,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈；同时提供串口RS232、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，设备可以直接客户的串口/USB设备相连；设备支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能；设备提供在线维持技术，保持数据终端永久在线，保存数据链路任何时候畅通，实现高速、稳定、可靠的TCP/UDP透明数据传输功能。正对对网络流量和产品功耗比较敏感的客户，本产品支持语音、短信、数据触发上线以及超时自动断线的功能，降低流量降低产品功耗，实现低功耗功能。

3.1.1 AT指令说明

表3.1AT指令说明

命令 AT+CSCA AT+IPR AT+CSMS AT+CMGF 说明 设置短消息服务中心 设置通信波特率 选择短消息服务 设置短消息内容格式 0：PDU 1：TEXT AT+CMGS AT+CMGR AT+CMGD AT+CSAS 发送信息命令 读取短消息 删除短消息 设置消息存储类型 12

AT+XXXX=？ AT+XXXX？ 测试命令，系统列出可能选项 系统列出当前设置

控制GSM MODEM 普遍采用AT指令，AT即Attention的简称，早在90年代初期，AT仅用于MODEM操作，后来，由移动电话生产厂商共同为GSM开发了一套完整的AT指令集，并在此基础上进一步发展加入GSM07.05标准以及现在的GSM07.07协议标准，其中就包括对SMS功能的控制指令。

执行某一个动作的指令，‘X’则表示“XXXX”这个动作的可选项。比如要设置一条短消息的编码格式为PDU模式：从表3.3.1中可以知道，指令为“AT+CMGF=0” CMGF 代表格式设定，“0”代表格式设置成PDU模式。

在消息的发送与接收服务中，短消息的编码方式有三种，它们分别是Block模式、基于AT指令的Text模式和基于AT指令的PDU模式。最早的Block模式现如今已经逐步被Text模式和PDU模式所代替。相对PDU模式，Text模式编码简单，使用方便，但其最大的不足就是它不支持中文的收发。相反，PDU编码方式支持中英文混合发送与接收，但其编码过程较Text模式繁琐。下面将对Text与PDU两种编码方式做一定解析。

3.1.2 PDU编码规则

目前，发送短消息常用Text和PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码：7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8-bit编码通常用于发送数据消息， UCS2编码用于发送Unicode字符。一般的PDU编码由ABCDEFGHIJKLM十三项组成。

A：短信息中心地址长度，2位十六进制数（1字节）

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B：短信息中心号码类型，2位十六进制数。

C：短信息中心号码，B+C的长度将由A中的数据决定。 D：文件头字节，2位十六进制数。 E：信息类型，2位十六进制数。 F：被叫号码长度，2位十六进制数。

G：被叫号码类型，2位十六进制数，取值同B。 H：被叫号码，长度由F中的数据决定。 I：协议标识，2位十六进制数。 J：数据编码方案，2位十六进制数。 K：有效期，2位十六进制数。 L：用户数据长度，2位十六进制数。

M：用户数据，其长度由L中的数据决定。J中设定采用UCS2编码，这里是中英文的Unicode字符。

3.1.3 RS-232串行接口

RS-232是在任何时候都常用的接口之一。它不仅已经被内置于每台PC，而且已被内置于从微控制器到主机的多种类型的电脑和与它们连接的设备。RS-232的最通常得用处是连接到一个Modem，其他拥有RS-232接口的设备包括打印机，数据采集模块，测试装置和控制回路。你也可以将RS-232用在任何类型得计算机之间的简单连接中。

RS-232是设计来处理两台设备之间的通信的，距离限制为50到100f，这决定于波特率和电缆类型。因为RS-232端口被广泛应用，它的另一个用途是与一个将这个接口转换成另一种类型的适配器相连。例如，一个简单的回路将一个RS-232端口转换成一个RS-485端口，这个端口可以和多台设备相连并且可以使用更长的导线连线。

RS-232连接使用非平衡导线。尽管一个非平衡的状态听起来像是一些应该避免的东西，在这里它仅仅是指导线中的信号的电气特性。在一条非平衡

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导线中，信号电压加到一条导线上，所有的信号电压都使用一个公共的接地线。这种类型的接口的另一个术语是单端。

RS---232有几个优点：

它是无处不在的。每一台PC机都有一个或更多的RS---232端口。更新的计算机现在支持其他诸如USB这样的串行接口，但是RS---232可以做很多USB无法做的事情。

在微控制器中，接口芯片使得将一个5V串口转换成RS-232变得很容易。 连接距离可以达到50到100ft。大多数的外设接口都不会用于太长的距离。USB连接最长可以达到16ft，PC机的并口打印机接口与主机的距离可以达到10到15ft，或者利用IEEE-1284B型驱动器可以达到30ft。但是RS-232可以使用更长的电缆。如果每一个RS-232端口与一个Modem相连，你可以使用电话网在世界范围内发送数据。

对于一个双向连接，你只需要3条导线。一个并行连接一般需要8条数据线，两条或者更多的控制信号线，和几条接地线。所有的导线和更大的连接器使得价格累计起来就比较高了。

RS-232的缺点包括以下这些：

如果连接的另一头需要并行数据，它不得不将这个串口数据转换成并行数据。但是利用一个UART，这很容易实现。

串口是如此的有用，以至于寻找一个未用的串口可能会比较困难。PC机可以有多个串口，但是一个系统可能无法为每一个串口分配一个唯一的中断请求信号。大多数的微控制器只有一个硬件串口。其中，RS-232电平转换电路如图3-3所示：

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图3-1-3 RS-232电平转换电路

在一个连接中不能有超过2台以上的设备。指定的最大数据传输速率是每秒20000位。但是，很多接口芯片可以超过这个数值，尤其是在短程连接上。很长的连接需要一个不同的接口。

双向RS-232通信的3个基本信号如下：

TD：将数据从DCE传输到DCE也被称作TX和TXD。 RD：将数据从DCE传输到DTE。也被称作RX和RXD。 SG：信号地。也被称作GND和SGND。 电压

RS-232的逻辑电平用正负电压表示，而不是只用5V TTL和CMOS逻辑的正电压信号表示。在一个RS-232的数据输出（TD），一个逻辑0被定义为等

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于或者高于+5V，而一个逻辑1被定义为等于-5V或者比低于-5V。换言之，信号使用负逻辑，在这种逻辑中，负的电压为逻辑1。

控制信号使用相同的电压，但是使用的是正逻辑。一个正的电压表示这项功能为开，而一个负的电压表示这个功能为关。

RS-232接口芯片反向转换这些信号。在一个UART的输出引脚，一个逻辑1 数据位或者一个关控制信号接近于5V，它在RS-232的接口产生一个负电压。一个逻辑0数据位或者一个开控制信号接近于0V，它在RS-232接口产生一个正电压。

因为一个RS-232接收器可能位于一条长电线缆的末端，等到信号到达接收者的时候，它的电压可能已经削弱了或者加载了噪声信号。考虑到这种情况，在接受方最低要求的电压要比在驱动器处要低。一个比+3V高得多的输入在RD处是一个逻辑0，或者在一个控制输入处是一个开。一个比-3V要低得多的输入在RD处为一个逻辑1，或者在一个控制输入处为一个关。根据这个标准，在-3V和+3V之间的一个输入的逻辑电平没有定义。

噪声容限，或者电压容限，是输出电压和输入电压的区别所在。RS-232的大电压波动导致一个比5V TTL逻辑宽得多的噪声容限。例如，即便一个RS-232驱动器的输出为最小的+5V，它也会在接受方削弱或者噪声峰值大到2V，并且仍旧是一个有效逻辑0。很多RS-232输出有更宽的电压波动：±9V和 12V是很平常的事情。这些都导致更宽的噪声容限。最大允许的电压波动是 15V，尽管接受方必须不受任何损害地处理高达 25V的电压。

使用的另外两个与RS-232有关的术语是Mark和Space。Space是逻辑0，而Mark是逻辑1。这两个术语是多年以前机械记录仪二进制数据的，他们分别代表物理标记和空白。

计时限制

TIA/EIA-232包括最小和最大计时规定。所有的RS-232接口芯片都符合这个规定。

指定的旋转速度限制了接口的最大比特率。旋转率是当输出切换时电压

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变化的快慢的量度，并且描述了一个输出的电压变化的瞬间速度。一个RS-232驱动器的旋转速度必须是每毫秒30V或者更少。限制旋转速度的好处是它通过事实上消除由于电压偏转引发的问题来改进信号质量，电压偏移发生在传输有着快速上升和下降节拍的信号的长距离连线上。

但是旋转速度也限制了一个连接的最大速度。在30V/us的速度下，一个输出需要0.3us从+5V切换到-5V。RS-232的规定的最大波特率为20kbps，这个速度转换成一个比特宽度为50us，或者在允许的最快旋转速度下为166倍的切换时间。

事实上，因为UART在位的中间附近读取输入数据，并且还因为大多数的时间参考时钟是非常准确的，你可以安全的使用短到5到10倍的切换时间的位的宽度。考虑到这些，有的接口芯片允许115kbps或者更高的波特率，即使这违反了这个标准的建议。

除了有一个最大的切换速度之外，RS-232 驱动器还必须符合最低标准以确保信号不在逻辑状态之间的未定义区域停留。对于控制信号和其他40bps和更低的信号，信号线必须花费不超过1ms的时间在有效的逻辑1和逻辑0之间的传送区域，对于其他数据和时间信号，这个限制是4%的位宽，或者在20bps下为2us。信号的上升和下降次数也要尽可能的接近相等。在5V逻辑和RS-232之间转换。

很多微控制器有异步串口，但是它们的输出和输入使用5V逻辑而不是使用RS-232电压。将5V落连接到一个RS-232端口需要转换到RS-232电平和从RS-232电平转换到5V逻辑。利用5V逻辑，我假定了TTL或者CMOS逻辑芯片使用的逻辑电平，这些芯片是由一个单一的+5V电源供电，信号电平以接地电平作为参考。

对于TTL逻辑，一个逻辑低输入不高于0.8V。一个逻辑高输出必须至少 2.4V，而一个逻辑高输入必须至少为2V。利用这些逻辑电平，一个接口可以有0.4V的噪声信号而不至于产生错误。这些逻辑电平应用在初期的，标准的7400系列的TTL逻辑和他的派生系列，包括74LS74F和74ALS TTL。较早

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的利用NMOS技术制造的微控制器也使用这些逻辑电平。

大多数的CMOS芯片定义了不同的逻辑电平，并且有更宽的噪声容限。一个逻辑低CMOS输出不高于0.1V，而一个逻辑低输入可以高达20%的电源电压，或者对于5V的电源输入可以达到1V。一个逻辑高输出至少为4.9V，而一个逻辑高输入必须至少达到电源电压的70%，或者对于5V电源输入而言达到3.5V。使用这样的逻辑电平的系列包括4000系列，74HC和74AC。

有的CMOS芯片有TTL兼容输出。这使得他们可以直接和CMOS或者TTL逻辑项链。遵循这个惯例的芯片包括74HCT逻辑系列和大多数的微控制器。

3.2温度传感器

3.2.1 DS18B20温度传感器

特点

(1)单线结构，只需一根信号线和CPU相连。 (2)不需要外部元件，直接输出串行数据。

(3) 可不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V～5V。

(4)测温精度高，测温范围为：一55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。

(5)测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0．0625℃。 (6)数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为93．75 ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。

(7)具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值。

(8)可通过报警搜索命令识别哪片DS18B20采集的温度超越上、下限。

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DS18B20管脚图

图3-4DS18B20管脚图

DS18B20引脚及管脚功能介绍

DS18B20的常用封装有3脚、8脚等几种形式。 DQ：数字信号输入／输出端。 GND：电源地端。

VDD：外接供电电源输入端(在寄生电源接线时此脚应接地)。 DS18B20内部结构简要介绍：

DS18B20的内部结构主要有64位光刻ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器等组成。

（1）64位光刻ROM是生产厂家给每一个出厂的DS18820命名的产品序列号，可以看作为该器件的地址序列号。其作用是使每一个出厂的DS18820地址序列号都各不相同，这样，就可以实现一根总线上挂接多个DS18820的目的。

（2）DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，输出格式为：16位符号扩展的二进制补码。当测温精度设置为12位时，分辨率为O．0625℃，即O．0625℃／LSB。

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其中，S为符号位，S=1，表示温度 为负值；S=0，表示温度为正值。例如+125℃的数字输出为07D0H，-55℃的数字输出为FC90H。

（3）DS18B20中的低温触发器TL、高温触发器TH，用于设置低温、高温的报警数值。DS18B20完成一个周期的温度测量后，将测得的温度值和TL、TH相比较，如果小于TL，或大于TH，则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令做出响应。需要修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对TL、TH写入，十分方便。

（4）DS18B20中的高速暂存器是一个9字节的存储器。

开始两个字节为被测温度的数字量，第3、4、5字节分别为TH、TL、配置寄存器的复制，每一次上电复位时被重写。配置寄存器有R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等。第7字节为测温计数的剩余值。第8字节为测温时每度的计数值。第9 字节读出的是前8个字节的CRC校验码，通过此码，可判断通讯是否正确。

DS18B20的测温原理

DS18B20的测温原理图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随着温度变化时其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计

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数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。其温度测量电路如图3-5所示：

图3-5温度测量电路

DS18B20的读写操作介绍 (1)ROM操作命令：

①读命令(33H)：通过该命令主机可以读出DS18B20的ROM中的8位系列产品代码、48位产品序列号和8位CRC校验码。该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。

②选择定位命令(55H)：当多片DS18B20在线时，主机发出该命令和一个64位数，DS18B20内部ROM与主机一致者，才响应命令。该命令也可用于单个DS18B20的情况。

③查询命令(0F0H)：该命令可查询总线上DS18B20的数目及其64位序列号。 ④跳过ROM序列号检测命令(OCCH)：该命令允许主机跳过ROM序列号检测而直接对寄存器操作，该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。

⑤报警查询命令(0ECH)：只有报警标志置位后，DS18B20才相应该命令。 (2)存储器操作命令：

①写入命令(4EH)：该命令可写入寄存器的第2、3、4字节，即高低温寄存器和配置寄存器。

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复位信号发出之前，三个字节必须写完。

②读出命令(0BEH)：该命令可读出寄存器中的内容，复位命令可终止读出。 ③开始转换命令(44H)：该命令使DS18B20立即开始温度转换，当温度转换正在进行时，主机这时读总线将收到O；当温度转换结束时，主机这时读总线将收到1。若用信号线给DS18820供电，则主机发出转换命令后，必须提供至少相应于分辨率的温度转换时间的上拉电平。

④回调命令(088H)：该命令把EEROM中的内容写到寄存器TH、TL 及配置寄存器中。DS18b20上电时能 自动写入。

⑤复制命令(48H)：该命令把寄存器TH、TL及配置寄存器中的内容写到EEROM中。

⑥读电源标志命令(084H)：主机 发出该命令后，DS18B20将进行响应， 发送电源标志，信号线供电发O，外接 电源发1。

(3) DS18B20的复位及读写时序：

①复位：对DS18B20操作之前，首先要将它复位。复位时序为： (a)主机将信号线置为低电平，时间为480～960μ S。 (b)主机将信号线置为高电平，时间为15～60 μS。

(c)DS18B20发出60～240μS 的低电平作为应答信号。主机收到此信号后，才能对DS18B20作其它操作。

②写操作：主机将信号线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从信号线的下降沿开始，在15～60 μS的时 间内DS18B20对信号线检测，如信号 线为高电平，则写1，如信号线为O，则 写0，从而完成了一个写周期。在开始 另一个写周期前，必须有1 μ S以上的 高电平恢复期。

③读操作：主机将信号线从高电平 拉低至低电平1 μ S以上，再使数据线 升为高电平，产生读起始信号。从主机 将信号线从高电平拉低至低电平起15～60 μS的时间内,DS18B20将数据放到信号线上，供主机读取。从而完成了一个读周期。在开始另一个读周期前，必须有1 μ S以上的高电平恢复期。

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DS18B20与单片机的典型接口设计

以MCS51单片机为例，图3-6中采用寄生电源供电方式， P1-1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89S51的P1-0来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 μs。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的晶振频率为12 MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7 kΩ,另外2个脚分别接电源和地。

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个3

3READ

图3-6 DS18B20与单片机的连接图

3.2.2 LM75A-数字温度传感器模块

LM75A是一款内置带隙温度传感器和∑－Δ模数转换功能的温度数字转换器，它也是温度检测器，可提供过热输出功能。LM75A包含多个数据寄存器：配置寄存器（Conf）用来存储器件的某些设置，如器件的工作模式、OS工作模式、OS极性和OS错误队列等；温度寄存器（Temp）用来存储读取的数字温度；设定点寄存器（Tos & Thyst）用来存储可编程的过热关断和滞后限制，器件通过两线的串行I2C总线接口与控制器通信。LM75A还包含一个开漏输出（OS）管脚，当温度超过编程限制的值时该输出有效。LM75A有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。

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管脚图:

图3-7LM75A管脚图

综合上述两种温度传感器的特点、功能及应用方面的分析比较最终确定本次设计选用DS18B20温度传感器。

3.3 DHT11湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

实物图：

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正面 背面 侧面

图3-8DHT11实物图

引脚说明

表3.2DHT11引脚说明图

pin 1 2 3 4 名称 VDD DATA NC GND 注释 供电 3－5.5VDC 串行数据，单总线 空脚，请悬空 接地，电源负极

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图3-9 DHT11电路原理图

3.4 光敏电阻

光敏电阻（photocell，注意：光电池是photovoltaic cell）又称光敏电阻器（photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）

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μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。如图3-10所示：

图3-10 光敏电阻外形图和电路符号

光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示

光敏电阻常用硫化镉（CdS）制成。它分为环氧树脂封装和金属封装两款，同属于导线型（DIP型），环氧树脂封装光敏电阻按陶瓷基板直径分为￠3mm、￠4mm、￠5mm、￠7mm、￠11mm、￠12mm、￠20mm、￠25mm 。

3.4.1 工作原理

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴

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对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。如图3-11所示：

图3-11光敏电阻传感器

3.5 显示模块

3.5.1 方案1——采用LED液晶显示屏

采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏。

3.5.2 方案2——采用1602液晶显示器

本系统中所需要显示的内容比较简单，采用一般液晶显示器即可满足系

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统需求，综合成本及效果考虑决定采用市场上使用广泛的LCD1602液晶显示模块。

1602液晶 是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即32个字符。（16列2行）。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单。其液晶屏显示眠如图3-12所示：

图3-12 1602液晶屏正面

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性， 通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

其中Vo脚，即第三引脚加了一个10K的滑动变阻器，该变阻器的目的是调节液晶的显示对比度，通过调节滑阻改变Vo的电压值，从而使液晶显示在最清晰的状态。

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图3-13显示原理模块

3.6 报警模块

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。简单易懂，还易用音乐作为其报警声音，所以我选择用蜂鸣器作为本次设计的报警系统。

蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

3.6.1 蜂鸣器方案选择

方案一：压电式蜂鸣器

⑴压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。

⑵多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在

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一起。

方案二：电磁式蜂鸣器

⑴电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 ⑵接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的振动发声。

经过论证，方案二更易于实现，且原理易于掌握，所以用电磁式蜂鸣器作为报警系统，其驱动原理是：电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发生的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机I0引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路，最终选择通过三极管C8550来放大驱动蜂鸣器。

将蜂鸣器正极接到VCC电源上，负极接到三极管的发射极E，三极管的基极B经过限流电阻10K后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。如图3-14所示：

图3-14 蜂鸣器原理图

程序中改变单片机引脚P3.7输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色音调的声音；另外改变P3.7输出高低电平的占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。

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第四章 系统软件流程

4.1系统程序的设计

该系统的软件设计采用C语言实现。分主程序与子程序，子程序中又主要包括传感器采集信息程序、单片机最系统控制程序、液晶显示程序、报警程序、GSM短消息程序等几个子程序模块。

4.1.1 主程序流程图

单片机与GSM模块的通信程序按欧洲GSM的AT命令协议要求编写程序，AT指令使用方法参见前文，其程序流程如图4-1所示。

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图4-1 主程序流程图

4.1.2 温度传感器流程

DS18B20 的操作中，延时分两种：短时间延时和较长时间延时。片机系统所用的晶振频率为12 MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子

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程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。其程序流程图如4-2所示。

开始

存储操作命令ROM操作命令 DS18B20存在？ 初始化

读取温度值

返回 图4-2 温度传感器程序流程图

4.1.3 液晶显示流程

根据系统需要设计相应的1602显示程序，在Proteus中可以先仿真成功后在烧制到单片机STC89C52RC中。汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，

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分左右两半，各占16B，送上要显示的汉字根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。其流程图如4-3所示。

在第一行显示 开始 Y

超出行尾 N

Y N Y

字符串显示完 显示字符到行尾或到字符串结束 N

图4-3 液晶显示程序流程

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设置显示字符为第二行第一列 在第二行显示 显示字符到行尾或到字符串结束 Y 结束

结 论

基于单片机与GSM通信家用安防系统的设计到这里就告一段落了，整个设计的过程同时也是本人学习的过程，也正是这毕业设计让我深深体会到“书到用时方恨少”这句流行语的真正含义。

本课题涉及到的内容比较新，特别是GSM通信在各种控制过程中的应用现在各种领域中都在走智能化道路，这也应该是物联网的一种形式，其中更接近于人们日常生活的便是楼宇智能化，我相信这个方向将会有大大的开发价值与非常广阔而美好前景，这也正是我选择本课题的原因，希望可以从本次课题试着去接近、去熟知、去掌握这个领域的相关知识。

我认为单片机应用系统可分为两块，除了单片机本身就是烧写在单片机ROM中的代码。可见软件在一个单片机应用系统的重要性，本课题中，软件是很大一部分，任何一个可编程控制器件，要想灵活的运用它为你服务，熟知其硬件本身是基础，编出高效的代码就是一把快刀。

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参考文献

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[15] 李肇庆,韩涛.《串口技术》.国防工业出版社, 2005

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致 谢

时光飞逝，毕业设计在老师的帮助下顺利完工。终于把基于STC89C52RC单片机的家居远程监控系统完成了。看着自己辛辛苦苦换来的劳动成果，有一点欣慰。在亲手研究了，制作了，编写了才知道设计不是那么容易。在这里，我衷心的感谢精心指导我完成毕业设计的老师。

首先我要感谢我的指导老师邓翔宇的大力帮助和支持。本论文能够顺利完成，离不开老师的悉心指导和严格要求，邓老师在论文的选题、研究理论、框架结构、数据整理，直至撰写、修改和定稿等各个环节均严格把关，并投入了大量的时间和精力。邓老师治学严谨，学识渊博，为我营造了一种良好的研究氛围。在跟随邓老师学习的过程中，我不仅掌握了全新而实用的学术思想和研究方法，也领会了许多待人接物与为人处世的道理。邓老师严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令人如沐春风，倍感温馨。

其次，我要衷心感谢我们班的同学，感谢他在我构建原理图等方面遇到疑难点时提供给我无私的帮助。

当然，感谢母校对我的培育，也感谢学校安排这样一次让我实践的机会，细心的帮助，使我能很快的找到错误，完成修改和设计。在这里，我衷心的说声：“谢谢您，老师，您辛苦了！衷心感谢您的悉心指导和耐心解答。”

最后在这里我想向所有帮助过我，鼓励过我的人们致以最诚挚的谢意，感谢你们在人生最关键的时刻给予我的指引！我将满怀憧憬和希望，沿着我的理想之路继续前进！

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