小区无线电防盗报警系统
湘潭大学
毕业设计说明书题目：小区无线电防盗报警系统
学院：能源工程学院
专业：电子信息科学与技术
学号：
姓名：
指导教师：戴云辉
完成日期：2015年5月15日
湘潭大学
毕业设计任务书
设计题目：小区无线电防盗报警系统
学号：姓名：专业：电子信息科学与技术指导教师戴云辉系主任：黄祯祥
一、主要内容及基本要求
（一）主要内容
1. 根据小区居民对防盗的要求，通过热释电红外传感器采集报警信息；
2.通过调频发射与接收，再把信号通过单片机进行处理；
3.通过短信，将报警信息变成文字发送出去。
（二）基本要求
1.采用调频发射，频率为130～140MHz；
2.发射功率为500mW左右，距离约为500m；
3.接收通过GSM短信功能。
二、重点研究的问题
1.调频发射与接收的功率和频率的处理；
2.模拟信号如何转变成文字信息；
3.通过怎样的方式将报警信息变成GSM短信，被用户接收。
三、进度安排
四、应收集的资料及主要参考文献
1. 王卫东编著.高频电子电路（第二版）.北京：电子工业出版社，2013.
2. 杨恢先黄辉先主编.单片机原理及应用.湘潭：湘潭大学出版社，2013
3. 王兴亮寇宝明主编.数字通信原理与技术（第三版）.西安：西安电子科技大
学出版社
4. 谭博学苗慧静编著.集成电路原理及应用（第三版）.北京：电子工业出版社，
1999.
5. 康光华主编.电子技术基础数字部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2005.
6.康光华主编。电子技术基础模拟部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2005.
7. 樊昌信曹丽娜主编.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2006.02.
8. 廖惜春编著.高频电子线路（第三版）.北京：电子工业出版社，2009.
湘潭大学
毕业设计评阅表
学号姓名专业电子信息科学与技术毕业设计题目：小区无线电防盗报警系统
湘潭大学
毕业设计鉴定意见
学号：姓名：专业：电子信息科学与技术
毕业设计说明书24页图表2张
目录
摘要.......................................... 错误！未定义书签。Abstract ...................................... 错误！未定义书签。第一章引言.. (1)
1.1 课题来源与研究的意义 (1)
1.2 报警器研究现状 (1)
第二章总体设计方案 (2)
2.1 设计要求 (2)
2.2 设计框图 (2)
第三章电路设计 (3)
3.1 电源稳压电路 (3)
3.2 热释电红外传感器 (4)
3.3 FM发射与接收 (5)
3.3.1 调频发射机及其主要技术指标 (5)
3.3.2 调频发射 (6)
3.3.3 调频接收 (8)
3.4 单片机STC89C52 (8)
3.4.1 STC89C52单片机简介 (8)
3.4.2 STC89C52单片机引脚及功能 (9)
3.5 RS-232C接口 (11)
3.5.1 RS-232C通信接口简介 (11)
3.6 MAX232简介 (12)
3.7 复位电路的设计 (13)
3.7.1 复位电路简介 (13)
3.7.2 复位电路的工作原理 (13)
3.8 时钟电路的设计 (14)
第四章软件程序 (15)
4.1 软件的程序实现 (15)
4.1.1 主程序工作流程图 (16)
4.1.2 中断服务程序工作流程图 (17)
第五章 GSM短信接收 (18)
5.1 GSM移动通信短信接收 (18)
5.1.1 HRH GSM MODEM介绍 (18)
5.1.2 GSM Modem 的主要功能 (18)
5.1.3 GSM Modem 的硬件接口 (18)
5.1.4 HRH GSM Modem 的软件协议 (18)
5.1.5 设置短信中心号 (18)
5.1.6 利用GSM Modem向普通手机发短信 (19)
总结 (20)
致谢 (21)
参考文献 (22)
附录 (23)
附录Ⅰ调频发射总电路图 (23)
附录Ⅱ GSM短信接收总电路图 (24)
小区无线电防盗报警系统
摘要：本防盗系统的构成有三个模块，包括调频、单片机转换模块和GSM短信模块。借助可靠、成熟的无线系统和GSM移动网络，将报警信息以比较直观的中文短信方式，直接准确的反映到用户的手机上，方便简洁且及时通知到用户。它通过热释红外传感器检测一定范围内的情况，通过FM进行发射，GSM接收，实现小区防盗智能化。
随着集成芯片、通讯、传感器等技术的疾速进步，防盗的现代化和先进性已经成为人们的生活需要。改革开放以来，人们生活质量和财产的有着显著的提高，小区安全隐患方面的问题也随之增多，伴随着社会主义现代化建设，小区安全问题日益突出，传统的防盗手段已无法适应社会主义现代化的需求。由于以上原因，本次设计建立一个由传感器技术、FM、GSM短信等技术组成的无线电小区防盗系统。
关键词:FM发射,GSM短信接收,传感器
Community Radio Anti-theft Alarm System
Abstract：The anti-theft system has three modules, including FM, MCU conversion module and GSM module. With reliable and mature wireless system and GSM mobile network, the alarm information in a more intuitive way Chinese text messages, direct and accurate is reflected to the user's mobile phone, simple and convenient and timely notification to the user. It by heat release infrared sensor test must be within the scope of, through the FM transmitting, receiving GSM to achieve small anti-theft intelligent.
With the rapid progress of integrated chip, communication and sensor technology, modern anti-theft and advanced has become people's living needs. Since the reform and opening up to the outside world, the quality of people's lives and property have significantly improved, residential security risks also increased, along with the socialist modernization construction, residential security problems have become increasingly prominent, the traditional means of security has been unable to adapt to the needs of socialist modernization. Due to the above reasons, this design to establish a composed of sensor technology, FM, GSM SMS technology of radio cell anti-theft system.
KEY WORDS:FM emission,GSM SMS, Sensor
第一章引言
1.1 课题来源与研究的意义
第三次工业革命也就是电子通信技术的革命，将影响21实际国家的综合国力，所以，电子技术发展迅速。而集成电路、通讯技术、单片机技术也紧随电子技术的脚步，如雨后春笋般的疾速发展起来了。伴随着人们生活水平的日益增高，安全保密意识也不断的渐渐增强，利用电子通信技术和自动化实现自动保护自己的私人财产的方式，已成为未来也必将成为时代潮流，并且是防盗产业一种新型的发展趋势。它不单体积很小、安装极便利、功用较完善、智能化水平较高等特点，并且价钱相当低廉，较高的性价比，故使用前景相当宽泛。优点很多，确定也有。由于电子技术还不够完善，导致现在市场上的报警器都有不一样的缺点。所以，研制一种新型的防盗报警器，完善人们对报警器的功能的高度要求，提升它的可靠性、廉价性、及时性，有着迫切的现实意义。
1.2 报警器研究现状
现在市场上的防盗器大都功能齐全，有着不错的智能功用。而且多以单片机为核心，包含集成芯片与电路元件构成防盗器产品。以前的产品功能单一，现在的产品线路复杂、安装复杂。所以，从过去到现在，防盗器的产品基本己经被淘汰，研制新的产品势在必行。报警产品按使用范围，可分为两类：一种家庭防盗报警器，另一种是小区联合防守的防盗警报系统。
作为全体小区用的警报系统，联防技术还有待成熟，并且功用也有待完善。多数防盗产品都是使用有线电话向外界报警，这就局限了其使用范围，这些都是有线警报系统的不完善之处。它缺少与外界联系更多的手段。电话线容易被剪断，使其失去电话报警功能，严重影响报警的及时性。所以研究使用无线数字报警器，有其必然性和实际意义。无线报警器的优点是其适用范围广，报警具有及时性和快速性。不易被切断报警线路，具有稳定性。
第二章总体设计方案
2.1 设计要求
1、采用调频发射，频率为130～140MHz。
2、发射功率为500mW左右，距离约为500m。
3、接收通过GSM短信功能。
2.2 设计框图
图1设计总框图
模块划分为数据采集、数据的无线传播、单片机控制、GSM短信模块报警等子模块。电路构造可以分成：热释电红外传感器、FM发射与接收电路、C51类单片机控制电路、GSM短信接收以及相干的控制管理软件构成。从起始端的报警信息收集，经过功率放大、倍频等方式处理，再将数据传送出去、完成短信报警等功能。
本设计的主体构思是：热释电红外传感器在小区的各个区域收集信号，经过初步处理，将防盗信号通过调频发送到小区的值班室，值班室接收到信号以后，通过单片机的控制电路，将FM的模拟信号变成直观的文字，通过移动通信技术，发送到各处值班人员的手机上，值班人员就可以及时、快速的反应，达到事半功倍的效果。
第三章电路设计
3.1 电源稳压电路
电源稳压电路的功能介绍：电源稳压电路在整个设计中有着非常重要的作用，它是供给器械运动的能源。此能源为直流稳压电源，它包括降低电网电压、将交流整改成直流、滤掉多余的交流成分、稳定直流压四个部分构成。
1.降压变压器：绕组的一次端和二次端通过电磁感应构成变压器，扎数比就是其压降比。能够把电网上220V交流电压降为较低的交流电压。
2.单相桥式整流电路：它使用D1～D4 4个二极管构成的单相桥式整流电路，把电网上的标准正弦220V电压转变成9V左右的直流电压。
3.滤波电路：通过电容滤波，能够将电路中的交流成分直接滤掉，得到比较平滑的直流电压。
4.稳压电路：通过芯片7805稳压电路的功能，让输出的直流电压更加的稳定，稳定在+5V，交流电网电波动和负载的变化不能改变7805稳压电路输出的+5V电压[1]。
LM7805简单介绍：LM7805常用的三段稳压器、TO-220封装、提供5V的输出电压。在直流稳压电路中应用广范，并且内部包含过电流保护和过负载保护两种电路，电路有着一定的安全可靠性。
图2 稳压电源
3.2 热释电红外传感器
热释电红外传感器工作原理便是热释电效应。热释电效应是一些强介电质材料的表面温度上升或下降，材料表面发生极化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出[2]。
人体的体温基本上是不变的，所
以会散发出红外线，很多自动门就利
用这一原理。人本身会发出波长10um
左右的红外线，人体运动时、速度、距
离方向有关低频电信号作为红外辐射
源被热释电红外传感器接收，探测器
上聚焦的各方面传来的红外辐射的能
量使得热释电红外传感器发生极化现
象，其空间内的热辐射会发生明显变
化。图3 热释电红外传感器内部封装小区如果没有人的时候是肯定不会促发警报系统工作的。如果有些人在深夜或者小区人少时进入到红外警报区，被动式红外探头探测到移动的红外能量，将其输送给热释电红外传感器，经过一系列的处理后，最后向值班员报警。
热释电红外线传感器大约是80年代才发展起来的。因为其灵敏的高，并且不需要直接接触，所以各种自动化的具有报警功能的装置都会使用其作为探测器。热释电红外传感器的电压经过放大等一系列处理，可以驱动各种控制电路。被动式红外探头具有如下特点：
1.其对波长大约为10um红外辐射十分敏感，而人体红外辐射就是10um左右，所以他是探测人体辐射十分合适的电路元件之一。
2.菲尼尔滤光片是一种可以与周边环境融合，控制器所覆盖的物体的红外线辐射能量的光学器件。保证了探头对人体的唯一性，不会被环境干扰。
3.两个电极化方向正好相反，互相串联的热释电元组成被动红外探头的传感器。热释电效应作用于同一环境下的两个热释元件，会使得两元件探测的信号相互消除。
4.人体侵入时，人体红外线能量聚焦到不同的两个热释电元件，因为不能相互消除，所以会产生报警信号。
5.菲尼尔滤光片会因为视角和控制的严密程度产生不同的应距离。
图4 热释电红外传感器的工作电路图
图4是热释电红外传感器的工作电路图，当检测到人体发射的红外线能量时，热释电红外传感器的引脚S端会输出一个十分弱小的的模拟电信号，经过NPN型三极管Q3进行放大。放大倍数最大约为一千倍，Q3的静态工作电流I才有100mA.源极电阻R1能够按实际情况进行一定的更改。R3主要是提供三极管Q3的静态基极电压。放大后的输出信号通过C2与下一级完成耦合。
3.3 FM发射与接收
3.3.1 调频发射机及其主要技术指标
调频系统主要应用于无线电通信、广播电视、遥控检测等方面。FM系统的特点主要是输出的振幅不变，抵抗外界信号的干扰能力很强，发射与接收的效率也是比较高。它的主要技术指标有：
1.发射机功率P A：
一般指仅当天线的长度与发射频率的波长可比拟时，FM发射机所输出的信号，再被送到天线上的功率[3]。如此，天线方能有效地把载波迅速的发射出去。波长与频率的关系式如下：
C=λ*f
式中C为电磁波传播速度,C=3ｘ108 m/s
若接收机的灵敏度V A=2dBm,则通讯系统之间的距离S与发射机功率P A的关系为下表：
发射机功率P A与通信距离S的关系
2.工作频率或波段：
国家或有关部门所规定广播通信发射机所规定的频率范围常用的划分表如下[4]：
然而，FM发射机的工作频率大都是在超短波这部分领域里面。
3.总效率：
发射机的总功率P A与其消耗的总功率P C之比称为发射机的总效率。
即 : 总效率 = P A / P C
4.非线性失真：
FM发射机的最大频偏△fm=75KHz， 100Hz～3400Hz的调频信号频率时要求调频发射机的非线性失真系数r<1﹪。
5.杂音电平：
调频发射机的寄生调幅应小于载波电平的5﹪～10﹪，杂音电平应该于－65dB. 3.3.2 调频发射
如图5所示，为FM发射芯片MC2833的内部大致电路及外部引脚封装图。MC2833
的工作电压是2.8～9V，所以本设计使用5V的电压在其许可范围内。而其-30℃～+75℃的工作温度恰好可以适应中国大部分的地区，使其应用范围更加广泛。MC2833芯片反接了一个56pF的反馈电容在16脚和15脚中间，晶体接在1脚和16脚之间，为了能够微调晶体振荡频率，所以给晶体串联了一个电感。Q2是一个三倍晶体管，其基极、集电极、发射极分别对应脚13,11,12。它可以保证振荡频率一直在发射点上。脚7,8,9对应的是三极管Q1，它是一个2倍晶体管。
图5 MC2833引脚图
图6 MC2833调频发射外接电路图
如图6所示。当输出的射频为144.6MHz时：X1=24.10MHz，L t=5.6MHz,电感L1与L2的大小分别为：L1=0.15uH,L2=0.10uH，其它电阻电容为：R e=150Ω,R b1=220kΩ, C c1=47pF,C c2=10pF,C1=68pF,C2=1000pF,C3=18pF,C4=18pF,C4=12pF,C5=33pF。由晶体振荡器所输出频率首先经过三次倍频，后Q2二次倍频，由Q1放大输出。功率增益输出为+5dB 时，V cc=5.0V。
3.3.3 调频接收
MC3362的工作原理：天线接收到调制后的调频信号，输入相应匹配网络并送入第一混频器。并且在混频器内部把收到的射频信号与第一本振混频信号放大后转化成10.7MHz的中频信号。送入第二混频器与第二本振混频器，再放大后转换为455KHz的第二中频信号必须经过片外陶瓷滤波器滤波，信号送入限幅放大器和鉴频器也必须经过外部陶瓷滤波器滤波[5]。由13脚输出的信号是通过正交鉴频器解调出来的调制信号。是并联LC振荡器构成第一本振，内部变容二极管及外部电容C14构成振荡变容。因此，振荡回路的部分电容是变容二极管电容，自制磁芯线圈绕制成电感L4。而且第一本振就是系统锁相环电路的压控振荡器，第二本第振荡器晶振频率为10.245MHz。
图7 MC3362调频接收外接电路图
3.4 单片机STC89C52
3.4.1 STC89C52单片机简介
宏晶科技生产的用于防盗、警报、数字显示等方面的STC89C52单片机有着运行速度高，功率消耗低，十分强的抵抗外界干扰能力的特点。可以兼容传统8051单片机的指令代码，可以任意的选择每个机器周期是12时钟或者每个机器周期是6时钟[6]。主要特性如下：
1.完全兼容传统8051的指令代码可以任意的选择每个机器周期是12时钟或者每个机器周期是6时钟；
2.稳定工作电压：
3.3V～5.5V（5V单片机）或2.0V～3.8V（3V单片机）；
3.工作频率范围：STC89C52的工作频率在一般51单片机0～80MHz这个区间，而在实际应用中最大可以有48MHz，当然STC89C51一般工作频率是0～40这个区间；
4.STC89C52有8K字节的使用者可以运用的程序空间；
5.STC89C52有其自己的片上集成，理论值是512字节随机存取存储器；
6.通用I/O口（32个），复位后为：P0口是漏极开路输出。P1/P2/P3/P4口可以接上拉电阻或者不接上拉电阻，接上拉电阻时，它是用作总线扩展，是作为准双向口，没接上拉电阻时，它是用作I/O口使用；
7.ISP在系统可编程/IAP在应用可编程：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.STC89C52的触发方式中能触发电源睡眠模式的是下降沿中断触发方式或低电平的触发电路方式，属于STC89C52的外部中断4路；
12.STC89C52的通用异步串行口相对特别，他能够同时使用多个通用异步串行口，前提是使用定时器软件；
13.工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
14.DIP封装
3.4.2 STC89C52单片机引脚及功能
共40条引脚，可以分成多用端口、信号控制线、电源控制线三种：
1.端口线：STC89C52有4个端口，每个端口都是8位端口，8位端口的引脚总数是32条。功用是传输各种不同的数据，包括数字数据和模拟数据，也包括各种地址信息、控制信号和状态信号等重要信息。
P0口（P0.0～P0.7）：是可以传送数据和地址的一种多个功用的端口， P0口在传送输入数据的时候可以自动缓冲，在传送输出数据时可以自动锁存，用起来十分便捷。
P1口（P1.0～P1.7）：是可以传送数据输入和数据输出的一种单一功用的端口。
P2口（P2.0～P2.7）：是可以传送地址的信息或者是当做一般的数据I/O端口。
P3口（P3.0～P3.7）：是可以传送控制信息或者是当做作一般的数据I/O端口。传输控制信息时：
P3.0：RXD，串口输入
P3.1：TXD，串口输出
P3.2：INT0，外部中断0输入
P3.3：INT1，外部中断1输入
P3.4：T0，计数器0输入
P3.5：T1，计数器1输入
P3.6：WR，“写”控制信号线
P3.7：RD，“读”控制信号线
2.电源线：共2条，VCC、VSS(GND)。
3.信息控制线：STC89C52用来传输控制信息的控制线一共是6条。ALE：地址锁存，ALE=0/1：数据/地址。
EA：触发电平端，一般是允许访问外程序存储器，低电平有效。PSEN：片外ROM选通。
RST：与复位电路连接，具有复位功能的复位线。
XTAL1、XTAL2：是两条输入线，可以外部接上石英晶体或其它。
图8为STC89C52单片机的引脚图：
图8 STC89C52芯片引脚图