基于单片机的智能远程家电控制及安防系统的设计样本.doc

学校代码： 11059 学 号：Hefei University 毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION论文题目： 基于单片机智能远程家电控制及安防系统设计 学位类别： 工学学士 学科专业： 自动化 作者姓名： 导师姓名： 丁健 完毕时间： 基于单片机智能远程家电控制及安防系统设计中文摘要随着人民生活水平提高和安全防范意识增强，人们开始关怀自己生活和工作环境，不但规定周边环境舒服化和人性化，对居住工作环境安全化和智能化也提出了更高规定，智能远程家电控制和安防系统将成为此后生活中必不可少构成某些。GSM网络是基于时分多址技术和频分多址技术通信网络体系，是国内覆盖面最广，功能最强，顾客最多数字蜂窝移动通信网。通过中华人民共和国移动公司建成无缝覆盖全国GSM网，运用GSM短信技术传送警讯信息，具备安全可靠，安装以便等长处。本设计采用STC-12C5A60S2单片机作为主控芯片，配合GSMTC35模块控制继电器JQC-3FF闭合与关断，以达到远程控制家电目，安防系统使用热释人体红外传感器作为信号采集模块，若检测到有人侵入住宅，则通过GSM模块发短信到顾客手机完毕报警功能。如何实现这些功能，在本论文第三四章有详细简介。本设计为了更加以便操作，特别增长了LCD12864显示模块和按键，使顾客能更够加容易通过按键实现设防和撤防。核心词：GSM；串口通信；远程家电控制THE DESIGN OF INTELLIGENT REMOTE HOME APPLIANCE CONTROL AND SECURITY SYSTEM BASED ON SINGLECHIPABSTRACTWith the improvement of peoples living standards and security awareness，people began to care about their living and working environment requires not only comfortable surroundings and humane，safe working environment for living and intelligent also a higher requirements，intelligent remote home appliance control and security systems will become an essential part of life. GSM network is based on time division multiple access technology and frequency division multiple access technology，communication network system，is the most extensive coverage，most powerful，most users digital cellular mobile communication network. Built through China Mobiles seamless GSM network covering the whole country，the use of technology to send GSM SMS alert information，with safe，reliable，and easy installation.This design uses STC-12C5A60S2 microcontroller as the master chip，with the TC35 GSM module control relay JQC-3FF closed and off，in order to achieve the purpose of remote control home appliances，security systems using pyroelectric infrared sensor body as a signal acquisition module，if it was detected housebreaking，send text messages via the GSM module to the users phone to complete alarm function. How to achieve these functions，the third chapters in this thesis are described in detail.In order to more convenient to operate，This design added a LCD12864 display module and buttons，allowing users to more easily achieved through the keys to arm and disarm.Keywords：GSM；Serial communication；Remote home appliance control目录第一章 绪论11.1研究背景11.2 智能家居来源11.3 智能家居在中华人民共和国发呈现状31.4 智能家居发展前景41.5 本章小结4第二章 系统构造及工作原理52.1 无线远程家电控制设计方案52.1.1 控制终端实现方式52.1.2 控制系统软件设计52.1.3 无线通信实现方式选取52.2 系统构成及功能简介62.3 本章小结6第三章 系统硬件设计83.1 核心器件选型83.1.1TC35模块83.1.2 SIM卡电路103.2 单片机电源113.2.1 电源模块电路图113.2.2 LM7805简介113.3 热释红外传感器123.4 时钟电路133.5 单片机模块设计143.6 LCD12864显示电路153.7 家电控制模块163.8 本章小结16第四章 系统软件设计174.1 软件开发环境174.2 主程序设计174.3 远程控制模块设计204.4 本章小结21第五章 系统软硬件调试225.1 软件调试工具225.2 程序调试时惯用窗口225.3 GSM远程控制模块调试235.3.1 预测达到目的235.3.2 调试成果245.4 本章小结24第六章 结论266.1 系统总结266.2系统展望26道谢29附录一30附录二60附录三62第一章 绪论随着科技发展和人民生活水平提高，越来越多科技产品进入了人们寻常生活，为人们生活带来了极大便利。特别是各种远程控制系统，更是极大以便了人们寻常生活。本设计是一种通过发短信对家用电器和各种继电器进行远程控制系统。通过它，人们可以随时随处使用手机来控制各种家电或开关状态。1.1研究背景随着经济飞速发展，生活水平日益提高，人们对居住环境也有了更高规定，家居行业逐渐走向绿色环保、高科技智能化发展阶段，将来主流家居模式将是无线远程控制和远程安全防御。在千里之外就能手机遥控自己家用电器，实时监控家里安全状况，早上离开家门时候，只要控制面板上按下“离家”模式，家庭家居设备将逐渐关闭，安防设备启动布防，在有人非法闯入家里状况下及时发短信告知到顾客，以保证家中安全。 下班路上，拿起手机轻轻一按，热水器已经提前启动，为您舒舒服服冲个热水澡做好准备；空调已按您指令自动打开，一进家门就是一种凉爽世界，舒服当 人；一身清爽之后，拿起自己手机，随心操控各类设备，畅快享有数码高清大片带来震撼；躺在软软床上，遥控灯光让环境变得温柔，远离一天嘈杂，享 受此时属于自己静谧；入睡之前，窗帘在手机指令下徐徐拉上，带着刚才满眼星光和您一同进入梦乡这一切智能化运作将咱们引入一种新行业，就是智能家居1。1.2 智能家居来源智能家居概念来源甚早，但始终未有详细建筑案例浮现，直到1984年美国联合科技公司 (United Techno1ogies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)City Place Building时，才浮现了首栋“智能型建筑”,从此也揭开了全世界争相建造智能家居序幕。 最知名智能家居要算比尔盖茨豪宅。比尔盖茨在她“将来之路”一书中以很大篇幅描绘她正在华盛顿湖建造私人豪宅。她描绘她住宅是“由硅片和软件建成”并且要“采纳不断变化尖端技术”。通过7年建设，1997年，比尔盖茨豪宅终于建成。她这个豪宅完全按照智能 住宅概念建造，不但具备高速上网专线，所有门窗、灯具、电器都可以通过计算机控制，并且有一种高性能服务器作为管理整个系统后台。 智能家居是IT技术(特别是计算机技术)、网络技术、控制技术向老式家电产业渗入发展必然成果。由社会背景之层面来看，近年来信 息化高度进展，通讯自由化与高层次化、业务量急速增长与人类对工作环境安全性、舒服性、效率性规定提高，导致家居智能化需求大为增长此外在 科学技术方面，由于计算机控制技术发展与电子信息通讯技术之成长，也促成了智能家居诞生。 20世纪80年代初,随着大量采用电子技术家用电器面市,住宅电子化浮现。80年代中期，将家用电器/通信设备与安全防范设备各 自独立功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。80年代末，通信与信息技术发展，浮现了通过总线技术对住宅中各种通信/家电/安防设备进行监控与管 理商用系统，这在美国称为Smart Home,也就是当前智能家居原型智能家居最初定义是这样：“将家庭中各种与信息有关通信设备/家用电器 和家庭安防装置，通过家庭总线技术()连接到一种家庭智能系统上，进行集中或异地监视/控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境和谐 与协调”是智能住宅基本单元也是智能住宅核心 世界上第一幢智能建筑1984年在美国康涅迪格州浮现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定限度改造，采用计算机系统对大楼空 调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面信息服务。智能家居最早沿于英文Smart Home，早先更多提法是Home Automation家庭自动化，由于早先涉及产品都与家庭自动化产品和配件关于，自动化、智能化是其重要特点。几年前，美国、欧洲和东南亚等 经济比较发达国家先后提出了“智能住宅”(即智能家居Smart Home)概念。其目的就是：“将家庭中各种与信息有关通讯设备，家用电器和家庭保 安装置通过家庭总线技术(HBS)连接到一种家庭智能化系统上进行集中或异地监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境和谐与协调”。智能家居(Smart Home)频繁出当前各大媒体上，成了人们耳熟能详词汇。当前关于智能家居称谓各种各样，诸如：电子家庭 (Electronic Home)、e-Home、数字家园(Digital family)、家庭自动化(Home Automation)、家庭网络 (Home net/Networks for Home)、网络家居(Network Home)、智能化家庭(Inte1ligenthome)等等几十种， 尽管名称是五花八门，但它们含义和所要完毕功能大体是相似2。 1.3 智能家居在中华人民共和国发呈现状智能家居至今在中华人民共和国已经历了近发展，从人们初最初梦想，到今天真实走进咱们生活，经历了一种漫长而艰伤心程。提到智能化家居，人们立即会联想到网络。冰箱联网、洗衣机联网、电视机联网、微波炉联网开发者高举智能家居大旗，宣称网络家电可以使生活达到全数字化，让人们感到轻松以便。智能家居固然不止是这些。在国内，智能家居不是一种单独产品，也不是老式意义上“智能社区”概念，而是基于社区多层次家居智能化解决方案。它综合运用计算机、网络通讯、家电控制、综合布线等技术，将家庭智能控制、信息交流及消费服务、社区安防监控等家居生活有效地结合起来，在老式“智能社区”基本上实现了向 家延伸，创造出高效、舒服、安全、便捷个性化住宅空间。概念年：是智能家居在中华人民共和国一种概念年。通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体广泛宣传，相称一某些居民已 经接受了智能家居这个概念。各社区开发商在住宅设计阶段也已经或多或少考虑了智能化功能设施，少数高档住宅社区已经配套了比较完善智能家庭网 络，并在房地产销售广告中，已经开始将“智能化”作为其一种“亮点”来宣传。某些对科技发展动向和市场趋势敏感科研机构和有实力公司，已经看到这个 市场辽阔前景，意识到这是一种难得机遇，开始或已经研究和开发有关系统和产品作了先期布置和规划。研究开发年：智能家居毕竟在硬件和软件方面都具备一定难度，在数个月或一年时间里是不也许研究开发成功。国外完毕这个 系统过程普通要通过35年时间，固然在中华人民共和国也许用不了这样长时间，由于已有了国外某些经验可供参照，但预计23年时间还是需要。因 此，是各个科研机构和公司从规划到实际研究和开发核心一年。犹如以往相类似产品（如彩色电视机和VCD及DVD机）在国内发展过程同样，有 些机构和公司开始引进某些国外系统和产品，在某些豪华公寓和住宅中已经看到了它们踪迹。实验年：在这一年中，有相称一某些高档和中档住宅社区和私人住宅，将在控制和管理上实现普通意义上智能化， 宽带网将进入普通居民住宅和社区，为智能家庭网络功能完善佐以一定条件。国内某些公司网络产品将逐渐进入市场，某些国外系统和产品也将在这一年 开始以较大规模进入中华人民共和国市场，开始在市场上与中华人民共和国产品接触。国内关于智能家庭网络系统各种原则将陆续出台，各种具备一定智能可以上网终端产品 （智能家电/设备）将依照这些原则陆续研发出来，并逐渐进入市场。推广年：到，是智能家庭网络系统在中华人民共和国推广应用两年。国内自行研制系统已经较为成熟， 并有能力与国外系统和产品相抗衡。新建住宅和社区大某些将配备一定智能化设施和设备。美国和欧洲将在全面普及智能家庭网络， 各种可连网终端电器/设备将大量出当前市场上。国内自行设计和生产可连网家用电器/设备也将有相称规模。普及年：国内在智能家居技术领域与欧美国家差距并不大，预计仅滞后23年，在这几年中，国内将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民家居中。在这个时期，整个市场将是以国内自行研究和开发系统和产品为主；国外产品将在高档系统产品占有一席之地。真正智能家庭网络大市场将在 中形成3。至今，智能家居行业在远程家电控制以及远程电子安防系统这两块得到了飞速发展，国内做智能家居公司如雨后春笋般崛起，各人们电厂商也把远程控制作为卖点，争夺国内家电行业市场份额。1.4 智能家居发展前景国内人口占世界人口六分之一，这15亿左右人口无疑形成了世界上最具规模需求市场，全世界没有任何一种国家可以相比中华人民共和国市场。这对智能家居行业发展是一种实实在在保障，在世界第一市场国成长，发展，国内本土智能家居业一定会发展成最具市场效应，最受市场欢迎，最符合 市场需求智能家居行业。中华人民共和国市场不但大，并且有着自己独特性。中华人民共和国人口多，但经济发展区相对比较密集，不比欧美某些国家，国民有着独体别墅居住模式，国外某些大智能家居品牌，在此居住模式上已经形成独到成熟。而中华人民共和国国民普遍都是楼宇住宅居住模式。有此差别，中华人民共和国智能家居行业兴盛，相信指日可待，低廉成本，有机遇，有市场，如此大好环境，咱们智能家居行业发展也一定会为咱们打造一种非常智能化家居环境，并在国际竞争中也牢牢占据有利地位4。1.5 本章小结本章简介了什么是智能家居，智能家居产生背景和当前在中华人民共和国发展状况，还展望了智能家居系统将来发展前景。第二章 系统构造及工作原理随着电子技术发展、信息服务普及，人们生活水平越来越高，人们生活节奏越来越快，由此，基于GSM模块远程家电控制应运而生！2.1 无线远程家电控制设计方案2.1.1 控制终端实现方式由于工作现场只限定在家庭里面，其控制器只需接受解决手机发来开关信息和解决传感器采集到数据信息以决定与否需要向顾客进行打电话报警，对数据解决和实时功能规定都不高，如果用功能强大台式机作为主控制器是一种挥霍，并且安装也不以便，所觉得了减少成本和控制功耗，本设计选取了单片机作为主控制器5。2.1.2 控制系统软件设计本课题选取用基于单片机设计方案，普通不需要移植操作系统。并且系统任务相对比较简朴，在家庭环境下对实时性需求也不高。因此采用C语言从系统底层开始直接编写控制程序就可以较好达到规定。2.1.3 无线通信实现方式选取由于该课题系统是对要实现远程控制继电器家电，对传播信息量和传播速度规定都不高，无线通信方式只要操作简朴性能可高即可，因而无需使用3G网络。GSM (Global System for Mobile)属于第2代（2G）蜂窝移动通信技术。2代说法是相对于应用于80年代模仿蜂窝移动通信技术以及当前正逐渐进入商用宽带CDMA技术。模仿蜂窝技术被称为一代移动通信技术，宽带CDMA技术被称为三代移动通信技术，即3G6。GSM有如下特点：GSM 是一种蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到近来蜂窝单元区域。GSM网络运营在各种不同无线电频率上。蜂窝半径范畴依照天线高度、增益和传播条件可以从百米以上至数十公里。实际使用最长距离GSM规范支持到35公里。尚有个扩展蜂窝概念，蜂窝半径可以增长一倍甚至更多。GSM性能稳定，抗干扰能力强，其网络覆盖面积是当前所有无线通信方式中最大，并且发短信价格便宜，是普通人都能承受价格，通过点对点发短信进行远程控制家电，操作不复杂，虽然从没接触过智能家居人也能轻松操作，便于该系统普及7。2.2 系统构成及功能简介本系统由单片机外围电路和GSM模块电路构成。单片机外围电路除了涉及单片机正常工作所必要元件外，还涉及键盘、复位及继电器控制电路等，GSM模块电路由TC35及其外围电路构成。在此以发光二极管亮/灭来模仿家用电器开/关作，此系统有两大功能：用手机向TC35上SIM卡发送启动/关闭发光二极管信息，经单片机解决后，将正式启动/关闭发光二极管，当启动/关闭成功后，系统会向手机返回启动/关闭成功信息。当系统红外装置检测到有人非法进入房子后，系统经GSM模块向事先设定电话号码拨打电话，实现安防报警功能。系统详细实现过程如图2-1所示：图2-1 系统框图2.3 本章小结本章重要讲了无线远程家电控制设计方案，控制终端选取基于单片机实现方式，无线通信方式选取GSM模块，系统由时钟电路、红外传感器、按键、LCD显示模块、继电器家电、GSM模块和单片机构成。第三章 系统硬件设计系统重要功能为：实现短消息收发，依照接受到短消息控制相应模仿家电，实现对家用电器远程控制。它重要由热释人体红外传感器模块、家电控制模块、主控制器、液晶显示模块、GSM通信模块及电源模块等构成。热释人体红外传感器模块作用是检测与否有人非法进入等信息，负责各类家电启动与关闭本设计采用远程家电控制模块，主控制作用是对传感器检测到信息进行分析解决，判断与否要进行报警，若需要则进行报警，否则继续在主程序中循环，若顾客发短信控制家电，主控制器需要解析短信并做相应动作。测试系统和安装系统以及演示时使用液晶显示模块LCD12864，主控制器报警通道为GSM通信模块，同步也是顾客远程控制通道，负责信息接受和发送。通过这几种某些协调工作，就完毕了远程家电控制及防盗功能8。当系统正常工作后，可以通过手机终端发送短信来操控家中电器运作，例如，下班前通过手机操控家中空调、电热水器、电饭煲启动等，提高了时间运用率，还可以启动或者关闭防盗监控系统，来监测与否有小偷进入住宅，如果发生就会通过TC35无线通信模块自动拨打指定号码进行语音报警。3.1 核心器件选型3.1.1TC35模块TC35是Siemens公司推出新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以以便地与PC机、单片机连机通讯。可以迅速、安全、可靠地实现系统方案中数据、语音传播、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块工作电压为3.35.5V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式短消息、第三组二类传真、以及2.4k,4.8k,9.6k非透明模式。此外,该模块还具备电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,惯用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特40引脚ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号双向传播。通过ZIF连接器及50天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。TC35模块重要由ZIF连接器、GSM射频模块、GSM基带解决器、供电模块(ASIC)、天线接口、闪存等六某些构成。作为TC35核心，基带解决器重要解决GSM终端内语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中所有模仿和数字功能。在不需要额外硬件电路前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码910。如下为TC35模块接口设计。由图3-1可以看出，TC35接口电路设计并不复杂。在进行串口设计时，虽然单片机串口管脚工作电平为TTL电平，TC35模块串口管脚工作电平却是CMOS电平，但由于单片机低电平和高电平逻辑判断电平可以实现与TC35管脚进行连接，因而单片机串口线可直接与TC35模块串口进行连接。由于TC35模块输入管脚需要分别通过10K电阻将其拉高，因而DTR0和RTS0这两个输出管脚需要接入两个10K电阻。TC35模块工作状态控制管脚/IGT也要通过一种电阻拉高，平时该管脚处在不工作状态，为高电平；此外工作状态控制管脚/IGT还同步与单片机普通I/O端口进行连接，这样通过单片机来实现对TC35模块工作状态控制，当TC35模块工作时，需要单片机在该管脚送低电平。TC35模块用来批示GSM模块工作状态是SYNC管脚，为了便于批示其工作状态，普通会连接一种批示灯。图3-1 TC-35_ZIF管脚接口电路3.1.2 SIM卡电路SIM 卡是一种装有微解决器芯片卡，它内部有5个模块，并且每个模块都相应一种功能：微解决器CPU（8位）、程序存储器ROM（38kbit）、工作存 储器RAM（616kbit）数据存储器EEPROM（128256kbit）和串行通信单元。这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相似，SIM卡存储容量有8KB、16KB、32KB、64KB、甚至1MB等，多为16KB和32KB11。其接口示意图如图3-2所示： 图3-2 SIM卡接口示意图图3-2 所示图为SIM座接口电路图，由图可以看出SIM座直接与TC35模块ZIF连接器相应SIM卡管脚进行连接，在需要地方加了电容进行滤波解决。当SIM座管脚7与TC35模块SIMDATA进行连接时，则用来模仿SIM卡插入状况；当SIM座管脚7不与TC35模块SIMDATA进行连接时，则用来模仿SIM卡没有插入状况。图3-3为SIM座接口电路。 图3-3 SIM座接口电路图3.2 单片机电源3.2.1 电源模块电路图单片机电源重要为整个系统提供5V工作电压，同步产生其她电路所需要高电平，它由三端电源模块LM7805将外部双12V交流电源经整流后变成+12V直流电源，最后转换为+5V。如图3-4所示：图3-4 单片机电源模块3.2.2 LM7805简介LM78系列是用在三端稳压集成电路作正电压输出时用到器件，它采用TO- 220原则封装。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏，因而在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大散热器。由于LM78系列按照固定电压值来设计，要想获得获得不同电压和电流，就需要接入恰当外部器件。例如当制作中需要一种能输出1.5A以上电流稳压电源，普通采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个 1.5A，但应用时需注意：并联使用集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号产品，以保证参数一致。LM7805表达输出电压为正5V，其极限输入电压是36V，最低输入电压为输出电压3-4V以上。78系列集成稳压三个引脚为：1脚为接地端，2脚为输入端，3脚为输出端，其管脚图如图3-5：图3-5 LM7805管脚图3.3 热释红外传感器热释红外传感器重要是由一种高热电系数材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm探测元件。在每个探测器内装入一种或两个探测元件，并将两个 探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生干扰。由探测元件将探测并接受到红外辐射转变成薄弱电压信号，经装在探头内场效应管放大后向 外输出。为了提高探测器探测敏捷度以增大探测距离，普通在探测器前方装设一种菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜上、下两某些各提成若干等 份，制成一种具备特殊光学系统透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出1020米范畴内人行动。菲涅尔透镜运用透镜特殊光学原理，在探测器前方产生一种交替变化“盲区”和“高敏捷区”，以提高它探测接受灵 敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出红外线就不断地交替从“盲区”进入“高敏捷区”，这样就使接受到红外信号以忽强忽弱脉冲形式输入，从而强其能量幅度。人体辐射红外线中心波长为910-um，而探测元件波长敏捷度在0.220-um范畴内几乎稳定不变。 在传感器顶端开设了一种装有滤光镜片窗口，这个滤光片可通过光波长范畴为710-um，正好适合于人体红外辐射探测，而对其他波长红外线由滤 光片予以吸取，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射红外线传感器12。热释红外传感器有诸如自身器件功耗很小，自身不发任何类型辐射，有较好隐蔽性，价格便宜等一系列长处。但是它也存在某些缺陷，如对各种热源、光源很敏感，容易因起误报警；环境温度和人体温度接近时，探测和敏捷度明显下降，有时导致短时失灵；被动红外穿透力差，人体红外辐射容易被遮挡，不易被探头接受。3.4 时钟电路DS1302 是美国DALLAS公司推出一种高性能、低功耗、带RAM实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具备闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送各种字节时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一种318用于暂时性存储数据RAM寄存器。DS1302是DS1202升级产品，与DS1202兼容，但增长了主电源/后备电源双电源引脚，同步提供了对后备电源进行涓细电流充电能力。DS1302 引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭状况下，也能保持时钟持续运营。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中较大者供电。当Vcc2不不大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2不大于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有数据传送。RST输入有两种功能：一方面，RST接通控制逻辑，容许地址/命令序列送入移位寄存器；另一方面，RST提供终结单字节或多字节数据传送办法。当RST为高电平时，所有数据传送被初始化，容许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终结本次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运营时，在Vcc2.0V之前，RST必要保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才干将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，背面有详细阐明。SCLK为时钟输入端。图3-6为DS1302引脚功能图、图3-7为引脚接线图：图3-6 DS1302引脚功能图 图3-7 引脚接线图DS1302 控制字如表1所示。控制字节最高有效位(位7)必要是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表达存取日历时钟数据，为1表达存取RAM数据；位5至位1批示操作单元地址；最低有效位(位0)如为0表达要进行写操作，为1表达进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。表1 DS1302控制字节1RAM CKA4A3A2A1A0 3.5 单片机模块设计STC12C5A60S2是STC生产单时钟/机器周期(1T)单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰新一代8051单片机，指令代码完全兼容老式8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。片上Flash容许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。STC5A60S2具备如下原则功能：8k字节Flash，1024字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定期器，2 个数据指针，三个16 位定期器/计数器，一种6向量2级中断构造，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换单片机A/D转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型IO口，顾客可以通过软件设立将8路中任何一路设立为A/D转换，不须作为A/D使用口可继续作为IO口使用13。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一种中断或硬件复位为止。单片机作为主控单元，在系统中起着核心作用，在本系统中单片机重要控制TC35模块启动时序、AT指令发送、数据接受和继电器输入电平。单片机通过串口与TC35模块通信，涉及传送命令和传播数据，通过对的AT指令对TC35模块进行初始化和通信数据接受发送。系统上电后来，一方面由单片机控制启动TC35，若SIM卡对的安装，则控制板上LED会迅速闪烁，反之会慢慢闪烁。然后由单片机控制TC35完毕模块初始化。当有新短消息到达时，由TC35模块向单片机发送指令，单片机读取短信内容，并对其进行解码，并依照短信内容控制I/O口输出高低电平，控制继电器动作，完毕对家用电器启动与关闭控制，然后重复上述过程。图3-8 控制模块接口3.6 LCD12864显示电路带中文字库12864是一种内部具有国标一级、二级简体中文字库点阵图形，具备4位/8位并行、2线或3线串行三种接口方式液晶显示模块。它在同等价位液晶显示模块中优势明显，具备12864显示辨别率，16*16点阵中文内置8192个，16*8点ASCII字符集有128个，基本上能满足寻常显示需求。该模块一屏可以显示32个16*16点阵中文，也能显示简朴图形，可以构成全中文人机交互图形界面，并且同图形点阵液晶显示模块相比，其功耗更低、硬件电路更简朴，价格也更便宜。该模块可分串口、并口通讯方式，本系统采用串口方式通讯。如图3-9所示：基本特性：（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示辨别率:12864点（3）、内置中文字库，提供8192个1616点阵中文(简繁体可选)（4）、内置 128个168点阵字符（5）、2MHZ时钟频率（6）、显示方式：STN、半透、正显（7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）、视角方向：6点（9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED1/51/10（10）、通讯方式：串行、并口可选（11）、内置DC-DC转换电路，无需外加负压（12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度：0 - +55 ,存储温度：-20 - +60。图3-9 12864显示模块3.7 家电控制模块本系统选用继电器来控制家电启动与关闭，继电器事实上是用较小电流去控制较大电流一种“自动开关”。具备动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小、功耗低等长处。电磁式继电器普通由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等构成。只要在线圈两端加上一定电压，线圈中就会流过一定电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引作用下克服返回弹簧拉力吸向铁芯，从而带动衔铁动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧反作用力返回本来位置，使动触点与本来静触点（常闭触点）吸合。这样敏捷吸合、释放，从而达到了在电路中导通、切断目。基于继电器上述特点本设计中选用JQC-3FF型固态继电器作为家电控制执行部件14。3.8 本章小结本章重要讲了该系统硬件构成，详细阐明了核心器件选型理由，一一简介了系统中使用器件，并设计了各个模块硬件电路图。（系统整体电路图见附录2）第四章 系统软件设计单片机系统除了必要硬件支持外，还需要进行软件设计。重要由主程序、中断程序、按键解决程序等构成。依照本课题实际状况，系统将人体红外传感器、GSM短信控制及报警、LCD显示、时钟电路这些功能模块分别建立成不同任务，这样即利于管理，又增长程序可读性。4.1 软件开发环境KEIL uVISION4 是众多单片机应用开发软件中先进软件之一，它支持众多不同公司MCS51 架构芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同步还支持，PLM，汇编和C 语言程序设计，它界面和惯用微软VC+界面相似，界面和谐，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大功能。4.2 主程序设计主程序是对整个系统框架描述。本系统主程序功能是上电后，完毕系统初始化，等待按键控制端信息命令到达，并依照信息内容完毕响应动作。在各模块初始化完毕后，主控制器先采集一次各传感器监测数据，并将采集到数据通过LCD显示出来，然