基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统

基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统 西华大学毕业设计说明书 目 录 1.前言 ........................................................................... 1 2.总体设计 ................................................................... 2 2.1方案比较 ...................................................................... 2 2.1.1方案一..................................................................... 2 2.1.2方案二..................................................................... 2 2.2方案的论证与选择 .............................................................. 3 3.单元模块设计 ................................................................... 4 3.1 GSM模块设计 .................................................................. 4 3.1.1 GSM MODEM 的主要功能 ...................................................... 4 3.1.2 GSM通信原理............................................................... 4 3.1.3 GSM系统的网络结构......................................................... 4 3.1.4 GSM系统信道分类........................................................... 5 3.1.5 315MHZ调幅遥控器.......................................................... 6 3.2 单片机模块设计 ................................................................ 7 3.3时钟芯片模块设计 ............................................................. 10 3. 4传感器模块设计 .............................................................. 11 3.5电源模块设计 ................................................................. 18 4.软件设计 ...................................................................... 19 4.1 软件开发环境 ................................................................. 19 4.1.1 Proteus仿真软件简介...................................................... 19 4.1.2 keil编译及调试软件简介................................................... 20 4.1.3 主程序流程框图 ........................................................... 23 4.2 SM短信模块编程 .............................................................. 24 4.2.1常见 AT 指令及使用.................................................... 24 4.2.2短消息的编码方式.......................................................... 25 4.2.3短消息发送程序设计........................................................ 29 4.3 LCD显示 ..................................................................... 31 5.系统仿真 ...................................................................... 32 6.致谢 .......................................................................... 33 7.参考文献 ...................................................................... 34 8.附录: ........................................................................ 35 附录1:设计原理图: ........................................... 错误～未定义书签。36 附录2: ......................................................................... 36 附录3:外文翻译资料 ............................................................. 43 第0页 西华大学毕业设计说明书 1.前言 随着科学技术的不断发展,目前日常生活中出现了各种各样的防盗报警器。但是,其中绝大多数,要么是设计比较繁杂,要么是制造工序复杂,要么是成本很高,不适合生产和人们的消费需求,不能在一般居民的日常生活中得到广泛应用。但有一种红外报警器却摆脱了这种种缺点。该红外报警器原理易于理解,外形美观而且结构简单,所用器件数目少,比较常见而且成本较低。因此该红外报警器在制造工序上比其他报警器简单,在制造成本上远远低于其他类型的报警器。更为重要的是,此类报警器防盗的安全指数非常高,几乎不会出现不报或误报。可以有效地预防和打击违法犯罪的盗窃行为,为人们的生命财产安全提供了强有力的保障,为社会的安全稳定发挥了巨大的作用,尤其是在一些住宅小区更是令人叫好。这种红外报警器也因此被人们誉为"忠诚的卫士"或"人性化看门狗。 随着生活素质的改善，人们对家居的财产、人身的安全的要求也越来越高，安防系统不再只限于防盗，而且能做到防劫、防火，以及即时解决突发事件。原始的家居安防模式是由铁门、铁链、铁栏杆等组成，称为被动式防盗，这是安防系统的雏型。这种被动式安防系统已不能满足人们的要求，于是出现了由电子探测器、探头等报警终端通过有形的通信线路，如双绞线、电缆等连接报警中心所组成的安防系统，这种方式称为主动防盗。这种主动安防较之被动安防有很大的进步。无论是从结构简洁，还是成本低廉，甚至是美观上都优于被动式安防系统。所以，这种主动式安防系统已不仅仅用于防盗，在其他领域都起到了安全防范的作用。 但是，科学技术的不断进步，电子技术的日趋成熟，通信和集成电路技术的交叉发展，这种有线的安防系统显然也已落伍了。采用有线的方式连接报警探头和报警主机，由于受传输距离、环境、可变性等多种因素的制约，局域性很强，而且这种安防系统存在着很大的漏洞，例如一个采用电话线连接的电话报警系统，入侵者只要割断电话线就可以让整个系统形同虚设，不能工作。此时，人们把传感技术和无线通信技术引入安防领域，为安防系统向无线发展提供了强有力的技术支持。 基于GSM模块的家庭防盗报警系统利用无线报警探头或传感器等作为报警终端，免去了电缆的束缚,改善了屋内的环境，对于系统的施工也提供了很大的方便。基于GSM模块的家庭防盗报警系统，可以实现一点与多点之间的信息交流，系统特别利用无线信息发送、接收的方式使整个报警过程更加隐蔽，更加可靠。 基于GSM模块的家庭防盗报警系统概念一经提出，就得到了迅速的发展，不仅在居家安全领域，在其他领域，如医疗监护、工业生产、商业活动，甚至是在科学实验等领域都得到很好的应用，所以，未来的安防研究方向将是:基于GSM模块的家庭防盗报警系统。 第1页 西华大学毕业设计说明书 2.总体方案设计 防盗报警系统设计防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心(硬件加软件)组成。它的最简形式是本地(家庭、单位等)报警系统,它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器,以及声光报警器。 2.1方案比较 2.1.1方案一 利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所(巡逻大队)警力分布，及时调动警力作出快速处理。 方案一流程框图: 门磁监控 主机 固定电话 布、撤防 电源 图2.1 方案一系统框图 2.1.2方案二 通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制GSM系统向预先设定好的手机号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，也添加了温度传感器和气体泄漏传感器来检测烟雾和气体信号，实现防火、防燃气泄漏的作用，同时配备了315MHZ调幅遥控器来实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变。 方案二流程框图: 第2页 西华大学毕业设计说明书 红外传感器 M 电 C GSM模块 燃气泄漏传感器 U 源 遥控布、撤防 温度传感器 图2.2 方案二系统框图 2.2方案的论证与选择 方案一选用门磁报及固定电话实现防盗报警，具有很强的时效性、可靠性。当窃贼退了开门时，门磁与此提也同时产生唯一，电波信号即可发射给主机，主机鸣响报警声并拨打6组预设的电话号码。然而门磁存在的缺陷也是显而易见的，如: 1.门磁与主机之间不能距离过长 2.门磁与主机之间不能有钢筋混泥土及电器 3.发射器易受震动而脱落 方案二采用AT89C51单片机作为主控制芯片，通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制GSM系统向预先设定好的手机号码发送报警信号，在设计的报警系统中，不仅可以通过防盗传感器发送防盗报警信号，也添加了温度传感器和气体泄漏传感器来检测温度和气体信号，实现防火、防燃气泄漏的作用，能够有效地达到实时控制和分布式，非常适用于比较复杂的生产环境。 经过上面两个方案的分析，第二个方案的可行性高、可靠性与及时性强，且较符合实时快捷的要求，所以我选择第二个方案做为设计方案。 第3页 西华大学毕业设计说明书 3.单元模块设计 3.1 GSM模块设计 随着电子技术与网络技术的飞速发展，手机通讯工具基本上是人人必备的，基于这一点，本文设计了基于GSM短信模块的家庭安全报警系统，而由于HRH GSM Modem 内嵌高可靠性的GSM 引擎(GSM Cellular Engine)和51 单片机系统(MCS51)，串行接口和精简的软件接口协议将用户从繁杂的GSM 通信标准解析和调试中解脱出来，使用方便，而且公网的数据传输具有通信范围广(GSM 网络基本覆盖全国)，传输稳定、可靠等特点。因此本设计选用HRH GSM Modem来进行通信。 3.1.1 GSM MODEM 的主要功能 1.收发短信; 2.借助短信实现远程小批量数据传输; 3.语音通话(GSM 电话); 4.数传模式实现无线实时数据通信; 5.无线上网(自动应答型)。 3.1.2 GSM通信原理 gsm900和dsc1800即我们通常说的双频网，他们是GSM标准。系统功能都相同，主要与不同的频率，gsm900工作在900mhz，dsc1800工作在1800mhz。中国最早使用的是gsm900，与网络规模和用户数量的迅速发展，原有的gsm900网络频率变得越来越紧张，为了更好的满足客户的需求，我国最近推出的一个dcs1800，和使用的是基于GSM 900网络，dcs1800网络被添加到网络，由移动/ dcs1800双频网，以缓解高流量地区局势日益紧张的无线信道。只要用户使用双频手机，你可以切换它们之间在GSM 900,dcs1800，自动选择最佳的信道的呼叫，即使移动电话也可在网络之间自动切换移动电话用户通知，并选择最好的通道，然后通过率增加。为适应这一趋势，抢占更多的市场份额，摩托罗拉，诺基亚，爱立信等世界著名的移动电话设备制造商开发并推出多频带移动电话。 3.1.3 GSM系统的网络结构 gsm900和dsc1800即我们通常说的双频网，他们是GSM标准。系统功能都相同，主要与不同的频率，gsm900工作在900mhz，dsc1800工作在1800mhz。中国最早使用的是gsm900， 第4页 西华大学毕业设计说明书 与网络规模和用户数量的迅速发展，原有的gsm900网络频率变得越来越紧张，为了更好的满足客户的需求，我国最近推出的一个dcs1800，和使用的是基于GSM 900网络，dcs1800网络被添加到网络，由移动/ dcs1800双频网，以缓解高流量地区局势日益紧张的无线信道。只要用户使用双频手机，你可以切换它们之间在GSM 900,dcs1800，自动选择最佳的信道的呼叫，即使移动电话也可在网络之间自动切换移动电话用户通知，并选择最好的通道，然后通过率增加。为适应这一趋势，抢占更多的市场份额，摩托罗拉，诺基亚，爱立信等世界著名的移动电话设备制造商开发并推出多频带移动电话。 3.1.4 GSM系统信道分类 蜂窝通信系统需要传输的不同类型的信息，包括业务信息和控制信息，因此在物理信道设置相应的逻辑通道。一些这些逻辑信道的呼叫连接阶段，一些用于通信，也有一些用于系统运行的所有时间。 (l)业务信道(TCH)传输话音和数据 话音信道根据不同，可分为全速率话务信道半速率语音业务信道。同样，数据业务信道根据不同，又分为全速率数据业务信道和半速率业务信道半速率数据和数据业务信道(数字9.6,4.8和2.4表示数据速率 单位:千字节/秒)。 (2)控制信道(CCH)传输各种信令信息 控制信道分为三类: 1) 广播信息(BCH)，一种“点对多点”单方向控制通道，基站向移动站所有电台和公共信息。内容传输的移动台接入网络和呼叫建立所有必要的信息。 2)公共控制信道(CCCH)，一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是传输链路连接所需要的控制信令与信息。它分为: ?寻呼信道(PCH):传输基站寻呼移动台的信息; ?随机接入信道(RACH):移动控制台入网时，向基站发送入网请求信息; ?准许接入信道(AGCH):基站在呼叫接续时，从移动台发送分配控制信道的信令。 3)专用控制信道(DCCH)，一种“点对点”的双向控制信道，作用是在呼叫接续阶段和在通信过程中，从移动控制台与基站间传送所需的控制信息。其中又分为: ?独立控制信道(SDCCH):传输移动控制台与基站相连接和信道所分配的及时信令; ?慢速辅助控制信道 (SACCH):处于移动控制台和基站之间，以周期传输一些特定的有用信息，也是安排在业务通讯信道和有关的基本控制信道中，是一种复接传输信息的方式。 ?快速辅助控制信道(FACCH):传送与SDCCH相同的有用信息。使用时必须中断业务信息(4帧)，及时将FACCH插入，在没有分配SDCCH的状况下，才用这种控制信道。由此可见，GSM通信系统在传输所需的各种信令的同时，预设了多种专用的控制信道。 第5页 西华大学毕业设计说明书 3.1.5 315MHZ调幅遥控器 发射、接收电路 为了实现用户在进入防区前或离开防区后能对系统的布、撤防状态进行改变，本设计选用了315MHZ调幅遥控器，该遥控器具有以下优点: 1.1工作在业余频段，不用花钱购买频点; 1.2有效距离远，一般可达200,1000米; 1.3有丰富的地址码供用户选择。 由于遥控器和遥控器接收板上应用的PT2262/PT2272编解码芯片对都提供8位三态的编解码状态，也就是说有3的8次方地址码可供用户选择，足以满足小区内所有用户的防盗报警布、撤防应用。 发射、接收电路无解码电路图分别图3.1.1和3.1.2所示: 图3.1.1 发射电路 图3.1.2 接收电路 第6页 西华大学毕业设计说明书 3.2 单片机模块设计 随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独立的分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。从应用领域看，单片机主要用于控制，所以也称它为微控制器。 目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化发展。自1975年美国德克萨斯仪器公司第一块单片机芯片TMS-1000问世以来，在短短的20余年间，单片机技术已发展成为计算机技术中一个非常有活力的分支，它有自己的技术特征、规范、发展道路和应用环境。按单片机的生产技术和应用对象，单片机先后经历了4位机、8位机、16位机、32位机几个有代表性的发展阶段。 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 AT89S52的主要性能有: (1)与MCS-51单片机产品兼容; (2)8K字节在系统可编程Flash存储器; (3)1000次擦写周期; (4)全静态操作:0Hz~33Hz; (5)三级加密程序存储器; (6)八个中断源; (7)全双工UART串行通道; (8)低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒; (9)看门狗定时器; (10)双数据指针; (11)掉电标识符。 8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。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，直到下一个中断或硬件复位为止[7]。 AT89S52的引脚如图3.1所示。 第7页 西华大学毕业设计说明书 图3.1 AT89S52引脚的引脚图 AT89S52的各个引脚的说明如下: VCC:电源电压 GND:接地 P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻，在flash编程时，P0口也用来接收指令字节;在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。 此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)，具体如表3.1所示[8]。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 表3.1 引脚号第二功能 引脚 第二功能 P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入)，时钟输出 P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制) P1.5 MOSI(在系统编程用) P1.6 MISO(在系统编程用) P1.7 SCK(在系统编程用) P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 第8页 西华大学毕业设计说明书 逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR，A)时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX @R1，A)访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用，如表3.1所示。 表3.2 AT89S52特殊功能表 第二功能 功能 P3.0 RXD (串行输入口) P3.1 TXD (串行输出口) P3.2 (外部中断0) INT0 P3.3 (外部中断1) INT1 P3.4 T0 (定时/计数器0) P3.5 T1 (定时/计数器1) P3.6 WR (外部数据存储器写选通) P3.7 RD (外部数据存储器读选通) 此外，P3口还接收一些用于Flash闪存编程和程序校验的控制信号。 RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 XTAL1:振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。 对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 第9页 西华大学毕业设计说明书 PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H~ FFFFH)，EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。 3.3时钟芯片模块设计 1.时钟芯片DS12887的功能特点 DS12887 是一种实 时时钟管 理芯片 , 采用 CMOS 技术 , 内部装有晶振和时钟芯片备份锂电 池 , 其管脚与目前常用的时钟芯片 M C146818B和DS1287 兼容 , 可直接替换。 DS12887 具有良好的微机接口 , 用其设计构成时钟电路时无须附加任何外围电路 , 并具有低功耗、精度高、 工作稳定可靠等优点 , 可广泛用于各种较高精度的实时时钟系统中 DS12887 内含锂电池 , 在没有外部电源的情况下可工作 10a 以上 ; 可统计 2100 年前的秒、分、小时、 星期、 日、 月、 年 7 种信息 , 并带有闰年补偿功能 ; 时间、 日 历和定时闹钟可采用二 进制数或 BCD 码表示 ; 有 12 h 和 24 h 2 种制式 ,12 h 制式有 AM 和 PM 提示 ; 具有 M otorola 和 Intel2 种总线时序选择 ; 采用数据 / 地址总线复用技术 , 当采用 Intel 总线模式时 , 易与 8051 等单片机的接口 连接 ; 片内有 128 B 的 RAM, 其中 14 个作为时钟和控制寄存器 ,114 B 作为通用 RAM, 所有 RAM 单元都具有掉电保护功能 ; 可编程输出 13 种不同频率的方波信号 ; 提供 3 种可屏蔽中断 : ? 每秒一次直到每天一次的闹钟中断 ; º 13 种不 同周期的周期性中断 ; ? 时钟更新结束中断 ; 具有上电 / 掉电保护功能 , 当 V cc 高于 4.25V(200 ms) 时 , 芯片可被外部操作,当 V cc 低于 4.25 V 时 , 芯片处于写保护状态 , 所有输入均无效 , 同时所有输出呈高阻状态 , 当 V cc 低于 3 V 时 , 自 动把供电方式切换为由内部电池供电。 2.DS12887的引脚排列及引脚功能 DS12887的引脚排列如图3.3.1所示: 第10页 西华大学毕业设计说明书 图3.3.1 DS12887的引脚排列 时钟芯片的引脚功能如下: 1. AD0-AD7为地址,数据复用总线; 2. NC为空脚; 3. MOT为总线模式选择(/2324256,78395)，当此接到Vcc时，选用的是/2324256总 线时序，当它地或不接时，选用的是78395总线时序; 4. CS为片选端; 5. AS为地址锁存允许端; 6. R/W在Intel总线下作为写; 7. DS在78395总线下作为读; 8. RESET为复位端，复位端对时钟、日历、RAM无效，系统上电时复位端要保持低电平 200ms以上DS12887才可以正常工作; 10. IRQ为中断请求输出端; 11. SQW为方波输出端，当Vcc低于4.25V时没 作用; 12. Vcc为 D+5V电源; 13. GND为接地端。 3.4传感器模块设计 1(DS18B20温度传感器 第11页 西华大学毕业设计说明书 DS18B20温度传感器提供9位(二进制)温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线连接，而且DS18B20的电源可由数据线本身提供(相对于外部电源，转换时间要延长)。因此每一个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号因此从理论上说任意多个DS18B20可以连接在一条单线总线上。DS18B20的测量范围从-55?到+125?，增量为0.5?(最高精度可达0.1?)，转换速度小于1s。 而在本遥测系统中采用外部电源供电温度测量工作方式，其中电阻R是上拉电阻，使得单线总线的空闲状态是高电平。 由于DS18B20只有一根数据线。因此它和主机(单片机)通信是需要串行通信，而AT89C51有两个串行端口，所以可以不用软件来模拟实现。经过单线接口访问DC18B20必须遵循如下协议:初始化、ROM操作命令、存储器操作命令和控制操作。要使传感器工作，一切处理均从序列开始。 主机发送(Tx)--复位脉冲(最短为480μs的低电平信号)。接着主机便释放此线并进入接收方式(Rx)。总线经过4.7K的上拉电阻被拉至高电平状态。在检测到I/O引脚上的上升沿之后，DS18B20等待15-60μs,并且接着发送脉冲(60-240μs的低电平信号)。然后以存在复位脉冲表示DS18B20已经准备好发送或接收，然后给出正确的ROM命令和存储操作命 令的数据。DS18B20通过使用时间片来读出和写入数据，时间片用于处理数据位和进行何种指定操作的命令。它有写时间片和读时间片两种。 写时间片:当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时，产生写时间片。有两种类型的写时间片:写1时间片和写0时间片。所有时间片必须有60微秒的持续期，在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复时间。 读时间片:从DS18B20读数据时，使用读时间片。当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时产生读时间片。数据线在逻辑低电平必须保持至少1微秒;来自DS18B20的输出数据在时间下降沿之后的15微秒内有效。为了读出从读时间片开始算起15微秒的状态，主机必须停止把引脚驱动拉至低电平。在时间片结束时，I/O引脚经过外部的上拉电阻拉回高电平，所有读时间片的最短持续期为60微秒，包括两个读周期间至少1μs的恢复时间。 一旦主机检测到DS18B20的存在，它便可以发送一个器件ROM操作命令。所有ROM操作命令均为8位长。 DS18B20的光刻ROM中存有64位序列号，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的 序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20拥有惟一的地址序列码，以确保在一根总线上挂接多个DS18B20。 第12页 西华大学毕业设计说明书 所有的串行通讯，读写每一个bit位数据都必须严格遵守器件的时序逻辑来编程，同时还必须遵守总线命令序列，对单总线的DS18B20芯片来说，访问每个器件都要遵守下列命令序列:首先是初始化;其次执行ROM命令;最后就是执行功能命令(ROM命令和功能命令后面以表格形式给出)。 如果出现序列混乱，则单总线器件不会响应主机。当然，搜索ROM命令和报警搜索命令，在执行两者中任何一条命令之后，要返回初始化。 基于单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道，总线上有从机，且准备就绪。 在主机检测到应答脉冲后，就可以发出ROM命令。这些命令与各个从机设备的唯一64 位ROM代码相关。在主机发出ROM命令，以访问某个指定的DS18B20，接着就可以发出DS18B20支持的某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出DS18B20便笺式RAM、启动温度转换。软件实现DS18B20的工作严格遵守单总线协议: (1)主机首先发出一个复位脉冲，信号线上的DS18B20器件被复位。 (2)接着主机发送ROM命令，程序开始读取单个在线的芯片ROM编码并保存在单片机数据存储器中，把用到的DS18B20的ROM编码离线读出，最后用一个二维数组保存ROM编码，数据保存在X25043中。 (3)系统工作时，把读取了编码的DS18B20挂在总线上。发温度转换命令，再总线复位。 (4)然后就可以从刚才的二维数组匹配在线的温度传感器，随后发温度读取命令就可以获得对应的温度值了。 在主机初始化过程，主机通过拉低单总线至少480us，来产生复位脉冲。接着，主机释放总线，并进入接收模式。当总线被释放后，上拉电阻将单总线拉高。在单总线器件检测到上升沿后，延时15,60us，接着通过拉低总线60-240us，以产生应答脉冲。 写时序均起始于主机拉低总线，产生写1时序的方式:主机在拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线。产生写0时序的方式:在主机拉低总线后，只需在整个时序期间保持低电平即可(至少60us)。 在写字节程序中的写一个bit位的时候，没有按照通常的分别写0时序和写1时序，而是把两者结合起来，当主机拉低总线后在15us之内将要写的位c给DO:如果c是高电平满足15us内释放总线的要求，如果c是低电平，则DO,c这条语句仍然是把总线拉在低电平，最后都通过延时58us完成一个写时序(写时序0或写时序1)过程。 每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us，在主机发起读时序之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1。所有读时序至少需要60us。 单片机通过命令实现对DS18B20的控制，其支持的主要命令及其功能如表3.4.1所示: 第13页 西华大学毕业设计说明书 表3.4.1 命令码 功能说明 命令码 功能说明 33H BEH 读ROM中的64位地址序列码 读9字节暂存寄存器 写入温度上/下限，紧随其后是只有地址码匹配的DS18B2才55H 4EH 2字节数据，对应上限和下限能接收后续的命令 值 锁定总线上DS18B20的个数和将9字节暂存寄存器的第3和F0H 48H 识别其ROM中的64位地址序4字节复制到EEPROM中 列码 只有温度超过上限或下限的将EEPROM的内容恢复到暂ECH B8H DS18B20才做出响应 存寄存器的第3和4字节 读供电模式，寄生供电时启动DS18B20进行温度转换，44H B4H DS18B20发送0，外接电源时结果存入9字节的暂存寄存器 DS18B20发送1 忽略地址序列码，适合单片CCH DS18B20 2( BISS0001红外传感器 (一)BISS0001的特点 BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少 量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣 器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及 家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 1.CMOS工艺 2.数模混合 3.具有独立的高输入阻抗运算放大器 4.内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰 5.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器 6.采用16脚DIP封装 (二)BISS0001的管脚图说明 BISS0001管脚图如图3.4.2所示 第14页 西华大学毕业设计说明书 图3.4.2 BISS0001的管脚图 管脚说明如表3.4.2所示: 表3.4.2 引脚 名称 I/O 功能 1 A I 可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允 许重复触发;反之，不可重复触发 2 Vo O 控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低 电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx 之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。 3 RR1 -- 输出延迟时间Tx的调节端 4 RC1 -- 输出延迟时间Tx的调节端 5 RC2 -- 触发封锁时间Ti的调节端 6 RR2 -- 触发封锁时间Ti的调节端 7 VSS -- 工作电源负端 8 VRF I 参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使 定时器复位 9 VC I 触发禁止端。当VcVR时允许触发 (VR?0.2VDD) 10 IB -- 运算放大器偏置电流设置端 11 VDD -- 工作电源正端 12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端 13 2IN- I 第二级运算放大器的反相输入端 14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端 15 1IN- I 第一级运算放大器的反相输入端 16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端 (三)BISS0001的工作原理 第15页 西华大学毕业设计说明书 BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(?0。5VDD)后，将 输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH?0。7VDD、VL?0。3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制?1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重 复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态(高电平),可有效抑 制负载切换过程中产生的各种干扰。 BISS0001的应用电路如图3.4.3所示: 图3.4.4 BISS0001的热释电红外开关应用电路图 上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱 动继电器去接通负载。 第16页 西华大学毕业设计说明书 上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式;当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0。1U。说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。 1?、上述特性指标是在源极电阻R2=47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。 2?、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。 3?、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的EA和EB分别表示两 个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。 2、TGS308燃气传感器 在出现可燃性气体时TGS308型气体传感器的电导增加，通过电位器RP滑动点取出电压，其值从正常的3V有效值增加到20V。此升高的电压经二极管和4.7K电阻加至晶体管VT1，使之导通，VT1导通使双向晶体管2N6070A导通，使之输出一个高电平，来使单片机控制工作。在检测烟雾信号时，为了简单电路，我选用了与TGS308工作原理相近的8224烟雾传感器。同样，在8224周围气体浓度增加时，它的电导也会增加，通过这个电路也可以实现向 D13 单片机发送开关信号，来控制报警信号。其电路图如图3.4.5所示: SD02C6 R27 R43D14R32Q4 2N3904 传感器 P3.4,P3.5C7R33TGS308 82241820003124V 图 3.4.5 燃气传感器电路 复位电路如图3.4.6所示 第17页 西华大学毕业设计说明书 图3.4.6 复位电路 该部分电路完成AT89C51的复位，采用按键复位的方式，它与单片机的RST引脚相连， 当单片机出现死机或希望它复位的情况下，该电路就会起作用，同时它也具有上电复位的功能。其电阻R1为200欧姆，R2为1K欧姆，电容为22uF。 3.5电源模块设计 单片机电源如图3.5.1所示: 图3.5.1 单片机电源 由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满 足负载要求的电能，所以一般需要单独设计电源电路，单片机要求电源中应尽量较少纹波,电压要恒定,且单片机复位电路要稳定、可靠,考故需要设计一个直流稳压电源给单片机供电，先经变压器转为9伏的交流电，再通过桥堆2W10对输入的9 伏的交流电进行整流，然后通过电容滤波，稳压器进行稳压，使后续电路的电压稳定为 +5伏，电源指示灯亮，说明该模块能正常工作。 3.6键盘显示 为了实现系统发生警情时能够向指定的号码发送短信息的功能，则必须有键盘和LED显示，来对防盗报警系统进行电话号码的预设，本设计选用HD7279作为键盘显示驱动， 第18页 西华大学毕业设计说明书 3.6.1 HD7279键盘显示芯片 该芯片支持64键盘和8位数码管动态显示，与传统的键盘显示芯片8279相比，外围芯片少，与CPU仅有4线串行通信，大大的节省了CPU I/O口的资源; HD7279内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有两种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如左移、右移、闪烁、消隐、段寻址等; HD7279具有片选信号，可方便的实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口，其应用电路如图3.6.1所示: 图3.6.1 HD7279的典型应用电路 4.软件设计 4.1 软件开发环境 4.1.1 Proteus仿真软件简介 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是:?实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。?支持主流单片机系统 第19页 西华大学毕业设计说明书 的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。?提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。?具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 Proteus主要用于绘制原理图并可进行电路仿真，Proteus ARES 主要用于PCB 设计。ISIS的主界面主要包括:1 是电路图概览区、2 是元器件列表区、3 是绘图区。绘制电路图的过程如下: 区的P 命令即弹出元器件选择(Pick Devices)对话框，Proteus 提供了丰富单击2 的元器件资源，包括30 余种元器件库，有些元器件库还具有子库。利用该对话框提供的关键词(Keywords)搜索功能，输入所要添加的元器件名称，即可在结果(Results)中查找，找到后双击鼠标左键即可将该元器件添到2 区，待所有需要的元器件添加完成后点击对话框右下角的OK 按钮，返回主界面。接着在2 区中选中某一个元器件名称，直接在3 区中单击鼠标左键即可将该元器件添加到3 区。 由于是英国的软件，特别要注意的是绘图区中鼠标的操作和一般软件的操作习惯不同，这正像是司机座位和人行道走向和国内不同一样。单击左键是完成在2 区中被选中的元器件的粘贴功能;将鼠标置于某元器件上并单击右键则是选中该元器件(呈现红色)，若再次单击右键的话则删除该元器件，而单击左键的话则会弹出该元器件的编辑对话框(Edit Component);若不需再选中任何元器件，则将鼠标置于3 区的空白处单击右键即可;另外如果想移动某元器件，则选中该元器件后再按住鼠标左键即可将之移动。 元器件之间的连线方法为:将鼠标移至元器件的某引脚，即会出现一个“×”符号，按住鼠标左键后移动鼠标，将线引至另一引脚处将再次出现符号“×”，此时单击鼠标左键便 可完成连线。连线时在需拐弯的地方单击鼠标左键即可实现方向的改变。绘制好电路后，可利用1区的绿色边框对3 区的电路进行定位。 4.1.2 keil编译及调试软件简介 目前流行的51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的Keil C51软件，它是一个基于32位Windows环境的应用程序，支持C语言和汇编语言编程，其6.0以上的版本将编译和仿真软件统一为μVision(通常称为μV2)。Keil提供包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，由以下几部分组成:μVision IDE集成开发环境(包括工程管理器、源程序编辑器、程序调试器)、C51编译器、A51汇编器、LIB51库管理器、BL51连接/定位器、OH51目标文件生成器以及Monitor-51、RTX51实时操作系统。 第20页 西华大学毕业设计说明书 应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为:编写源程序并保存——建立工程并添加源文件——设置工程——编译/汇编、连接，产生目标文件——程序调试。Keil使用“工程”(Project)的概念，对工程(而不能对单一的源程序)进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单File—New，在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序(或选择File—Open„，直接打开已用其他编辑器编辑好的源程序文档)并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51)或.c;然后选择菜单Project—New Project„，建立新工程并保存(保存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2);工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择CPU后点确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页(Files)会出现“Target1”，将其前面+号展开，接着选择Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Add File to Group ‘Source Group1’”，出现一个对话框，要求寻找并加入源文件(在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其他文件)。加入文件后点close返回主界面，展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置，选择工程管理窗口的Target1，再选择Project—Option for Target ’Target1’(或点右键弹出快捷菜单再选择该选项)，打开工程属性设置对话框，共有8个选项卡，主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等，如要写片，还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”;其他选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。 成功编译/汇编、连接后，选择菜单Debug—Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5键)进入程序调试状态，Keil提供对程序的模拟调试功能，内建一个功能强大的仿真CPU以模拟执行程序。Keil能以单步执行(按F11或选择Debug—Step)、过程单步执行(按F10 或选择Debug—Step Over)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。如果发现程序有错， 可采用在线汇编功能对程序进行在线修改(Debug—Inline Assambly„)，不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件(如按键被按下等)才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理(Debug—Insert/Remove Breakpoint或Debug—Breakpoints„等)。在模拟调试程序后，还须通过编程器将.hex目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。 Keil软件Eval版(免费产品)的功能与商业版相同，只是程序的最大代码量不得超过2kB，但对初学者而言已是足够。Keil软件由于其强大的软件仿真功能，友好的用户界面以及易于掌握的特点而受到工程技术人员的欢迎，有人甚至认为Keil是目前最好的51单片机开发应用软件。 第21页 西华大学毕业设计说明书 第22页 西华大学毕业设计说明书 4.1.3 主程序流程框图 开始 初始化 N 读时钟是否等于定时时间 Y 发短信:系统运行正常～ =0 读布、撤防开关 撤防 =1 布防 =0 读传感器开关 量 =1 发送报警短 信 图4.1.1主程序流程图 第23页 西华大学毕业设计说明书 4.2 SM短信模块编程 4.2.1常见 AT 指令及使用方法 AT指令集是指专用于调制解调器的命令集，GSM07.07 协议对AT指 令做了详细的介绍。 计算机和单片机可以发送AT指令来控制调制解调器，发送AT指令给调制解调器时，应注意以下几点: (1)每个 AT 命令字符串的最后面必须加上CR(也就是键盘上的Enter键)字符，否则调制解调器将不识别此命令。这个字符就是结束符。 (2)除了“A/”及“+++”命令外，其它的命令必须加上AT两个字符。 (3)命令字符串可以合成一个字符串后再一次送给调制解调器，但总 的字符串长度不得超过 40 个字符，而且所有的字符必须一律大写或小写。 (4)命令集分成AT标准命令集、AT 高级命令集、缓存器命令集、AT+F传真命令集及AT+V语言命令集等。常见的AT指令的功能: A/:重新执行前一命令，当此字符串被数据收到后，调制解调器即执行前一个命令，不需要加上 AT，而在此字符串的后面也不需要加上CR+++:从数据模式切换到命令模式。 AT+CMGC:Send an SMS command(发出一条短消息命令)。AT+CMGD:Delete SMS message(删除 SIM 卡内存的短消息)。 AT+CMGF : Select SMS message formate( 选择短消息信息格式:0-PDU;1-文本)。AT+CMGL:List SMS message from preferred store(列出 SIM 卡中的短 消息 PDU/text:0/“REC UNREAD”-未读，1/“REC READ”-已读， 2/“STO UNSENT”-待发，3/“STO SENT”-已发，4/“ALL”-全部的)。 AT+CMGR:Read SMS message(读短消息)。 AT+CMGS:Send SMS message(发送短消息)。 AT+CMGW:Write SMS message to memory(向 SIM 内存中写入待发的 短消息)。 AT+CMSS:Send SMS message from storage(从 SIM 内存中发送短消 息)。 AT+CNMI:New SMS message indications(显示新收到的短消息)。 AT+CPMS:Preferred SMS message storage(选择短消息内存)。 AT+CSCA:SMS service center address(短消息中心地址)。 AT+CSCB:Select cell broadcast messages(选择蜂窝广播消息)。 AT+CSMP:Set SMS text mode parameters(设置短消息文本模式参数)。 AT+CSMS:Select Message Service(选择短消息服务)。 第24页 西华大学毕业设计说明书 4.2.2短消息的编码方式 根据GSM07.07 协议标准，对SMS的控制共有3种实现途径: (1)最初的 Block Mode:一个二进制的协议，这个协议适用于在不完 全可靠的地方，特别是对远程设备的控制。但是，Block Mode 已是昔日黄 花，目前应用很少。 (2)基于 AT 命令的 Text Mode:定义了一个基于 AT 命令以字符为基 础的界面。此模式适用于无智能终端，一般不支持中文。 (3)基于 AT 命令的 PDU Mode:此模式定义了一个基于字符的接口，以二进制传送十 AT 命令结构的 软件驱动程序，不需要了 六进制编码的消息块，此模式适用于基于 解消息块的内容，只是在终端之间传送消息块。 因现在手机和GSM Modem都支持PDU模式，还支持中文，为满足系统的通用性，系统中短消息均采用 PDU Mode。那么什么是 PDU 模式呢， 简单的说是发送或接收手机 SMS 的一种方法。PDU 串表面上是一串 ASCII 码，由‘0’-‘9’、‘A’-‘F’这些数字和字母组成。它们是8位字节的十六进制数，或者BCD码十进制数。PDU 串不仅包含可显示的消息本身，还包含 很多其它信息，如 SMS 服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和 服务时间等。发送和接收的 PDU 串，结构是不完全相同的。下面介绍 短消息的 PDU 编码方式。表4.2.1为发送短消息的 PDU 模式的解析，表 4.2.2 为接收短消息的 PDU 模式的解析。 表 4.2.1 SCA FO MR DA PID DCS VP UDL UD SCA:服务中心地址;FO:文件字节头，一般为 11;MR:短消息参数，一般为00;DA:目的地址;PID:协议指示

标志

禁止坐卧标志下载饮用水保护区标志下载桥隧标志图下载上坡路安全标志下载地理标志专用标志下载

，一般为 00; DCS:数据编码方案; VP:有效期限，00 表示 5 分钟;UDL:用户数据长度;UD:用户数据域。 表 4.2.2 SCA FO OA PID DCS SCTS UDL UD AA SCA:服务中心地址;FO:文件字节头，一般为 04;OA:发送方地址;PID:协议指示标志，一般为00;DCS:数据编码方案;SCTS:短消息中心时间戳;UDL:用户数据长度;UD:用户数据域。 下面以两个例子来说明短消息的PDU编码方式。 例1:实现将字符“Hi”发送到目的地址“+8613677328099”，短消息 中心号码为 第25页 西华大学毕业设计说明书 “+8613800210500”。 发送的 PDU 字符串为: 08 91 683108200105F0 1100 0D91 683176378290F9 0000 00 02 C834 (1) 08——短消息中心地址长度。指(91)+(683108200105F0)8 个字节的 长度。 (2) 91——短消息中心号码类型。是 TON/NPI 遵守 International/E.164 标准，指在号码前加‘+’号;此外还有其它数值，但 91 最常用，91 指国 际类型的电话号码。 91——10010001，表 4-3 为此号码类型的解析。 表 4.2.3 BIT No. 7 6 5 4 3 2 1 0 Name 1 数值类型 号码鉴别 数值类型(Type of Number):000—未知，001—国际，010—国内,111—留作扩展; 号码鉴别(Numbering plan identification):0000—未知，0001—ISDN/电话号码(E.164/E.163)，1111—留作扩展。 (3) 683108200105F0——短消息中心号码。对于短消息中心号码的编码 采用的是半位码。取十六进制的 ASCII 码，8 的 ASCII 码是 38，6 的 ASCII 码是 36，所以数字编码只要取相应的二进制的后四位就可以有效的表示一 个数字，也就是十六进制的右边一位。所有数字都取二进制的后四位，然 后两两合并，后面的字符是高四位，前面的字符是低四位。依此原则，短 消息中心号码的前两位号码为 86，编码后为 68，同样的 13 编码为 31，但是最后只剩下一个 0，用 F 补齐，编码为 F0。其中 86 为中国的区号。 (4) 11——文件头字节。 11&h=00010001&b，表 4-4 为文件头格式的解析。 表 4.2.4 BIT No. 7 6 5 4 3 2 1 0 Name TP-RP TP-UDHI TP-SPR TP-VFP TP-RD TP-MTI Value 0 0 0 1 0 0 0 1 bit7:应答路径——TP-RP(TP-Reply-Path)。0—不设置， 1—设置。 bit6:用户数据头标识——TP-UDHL(TP-User-Data-Header-Indicator)。 0— 不含任何头信息，1—含头信息。 第26页 西华大学毕业设计说明书 bit5:状态报告要求——TP-SPR(TP-Status-Report-Request)。0—需要 报告，1—不需要报告。 bit4、bit3:有效期格式—TP-VPF(TP-Validity-Period-Format)。00—不 提供(Not present)， 10—整型(标准)，01—预留，11—提供 8 位字节的一半 (Semi-Octet Represented)。 bit2:拒绝复制——TP-RD(TP-Reject-Duplicates)。0—接受复制，1—拒绝复制。 bit1、bit0:信息类型提示——TP-MTI(TP-Message-Type-Indicator)。00—读出 (Deliver)，01—提交(Submit)。 (5) 00——信息类型(TP-Message-Reference)。 (6) 0D——被叫号码长度。“8613677328099”共 13 位，实际号码长度。 (7) 91——被叫号码类型(同(2))。 (8) 683176378290F9——为被叫号码，它经过了移位处理，实际号码为“8613677328099”，编码方式与短消息中心号码相同。 (9) 00——协议标识 TP-PID(TP-Protocol-Identifier)。Bit No.7 与 Bit No.6 两位:00—如下面定义的分配 Bit No.0—Bit No.5;01—参见 GSM03.40 协议标识完全定义; 10—预留;11—为服务中心(SC)特殊用途分配 Bit No.0—Bit No.5。一般将这两位置为 00。 Bit No.5:0—不使用远程网络;1—使用远程网络。Bit No.0—Bit No.4 : 00000— 隐含; 00001— 电传; 00100— 语音; 00010—group3 telefax;00101—欧洲无线信息系统(ERMES);00110—国内 系统;10001—任何基于 X.400 的公用信息处理系统;10010—Email。 (10) 00——数据编码方案 TP-DCS(TP-Data-Coding-Scheme)。表 4-5 为 编码控制位的解析。 表 4.2.5 BIT No. 7 6 5 4 3 2 1 0 Bit No.7 与 Bit No.6:一般设置为 00;Bit No.5:0—文本未压缩，1—文本用 GSM 标准压缩算法压缩;Bit No.4:0—表示 Bit No.1、Bit No.0 为保留位，不含信息类型信息，1—表示 Bit No.1、Bit No.0 含有信息类型信息;Bit No.3 与 Bit No.2:00—默认的字母表，01—8bit，10—USC2(16bit)，11—预留;Bit No.1 与 Bit No.0:00—Class 0，01—Class 1，10—Class 2(SIM卡特定信息)，11—Class 3。 (12)00——有效期 TP-VP(TP-Valid-Period)。 第27页 西华大学毕业设计说明书 表 4.2.6 VP value(&h) 相应的有效期 00 to 8F (VP+1)*5 分钟 90 to A7 12 小时+(VP-143)*30 分钟 A8 to C4 (VP-166)*1 天 C5 to FF (VP-192)*1 周 (12) 02——用户数据长度 TP-UDL(TP-User-Data-Length)。 (13) C834——用户数据 TP-UD(TP-User-Data)“Hi”。设需要发送的短消息内容为“Hi”，使用的 GSM 字符集为7位编码。 首先将字符转换为7位的二进制，然后，将后面字符的位调用到前面，补齐前面的差别。例如:H翻译成1001000，i翻译成1101001，显然 H 的二 进制编码不足八位，那么就将i的最后一位补足到H的前面。那么就成了11001000(C8)，i剩下六位 110100，前面再补两个 0，变成 00110100(34)是“Hi”就变成了两个八进制数C834。 PDU格式支持汉字，汉字的十六进制PDU编码直接采用汉字的 Unicode 编码。由于汉字的编码是十六进制的，当中英文出现在同一条短 消息时，中文每个汉字是十六进制的，但字母和数字是八位的编码，所以 这时就要采用统一的十六进制编码，也就是在八位的ASCII 码前面补0。假如我们要发送的短消息内容是:“快乐a”。61H是“a”的ASCII码，补齐十六位为0061H，一个汉字的Unicode十六进制编码在VB中可以通过函数 Hex(AscW(”汉字”))获取，比如取“节”字的编码就可以直接利用 函数Hex(AscW(”节”))，解码也非常方便的利用函数ChrW(”&H”&”8282”)，就可以得到 8282 所对应的汉子也就是“节”。以上是对发送的短消息PDU模式的详细介绍，接收短消息的格式与发送格式类似，下面举例说明。表4-7是对接收到的短消息 PDU 格式的解析。例2接收的短消息内容: 08 91 683108200105F0 04 A1 3156914657F6 00 08 20701190021520022D4E 第28页 西华大学毕业设计说明书 表 4.2.7 08 91 683108200105F0 04 A1 3156914657F6 服务中心 服务中心 文件 源地址 长度 类型 字节头 类型 发送方地址 服务中心地址 00 08 20701190021520 02 2D4E 时间戳 12/05/26/09:20: 协议指示 编码方式 用户数 51.2 时区 标志 中文编码 据长度 用户数据 4.2.3短消息发送程序设计 用单片机接收和发送短消息与PC机基本相同，不同之处在于要将PDU格式的短消息以 ASCII 码的形式发送给GSM模块TC35。单片机控制 TC35 接收和发送短消息是通过 RS232 的串口通信实现的。 第29页 西华大学毕业设计说明书 开始 硬件初始化 参数初始化 定时和串口中断初始化 开始采集信号并A/D转换 NO Modem连接, YES YES 超限报警信号, NO 发送振铃信号 NO 串口中断或定时中断, YES 串口中断信号 定时中断信号 串口接收短消息 读取ADC12MEM 解码短消息并显示编码成短消息 执行控制指令 发送指令 图 4.2 GSM主程序流程图 第30页 西华大学毕业设计说明书 4.3 LCD显示 这部分是要完成显示测得的数据，根据特定内容所要的显示地址，单片机对其进行划分地址模块，依次进行扫描，从而使其显示在液晶显示屏上。显示特定数字的流程图如图所示。 开始 页、列地址设置 写入左右区上半部内容 页列地址重置 写入左右区下半部内容 图4.3 LCD显示流程图 第31页 西华大学毕业设计说明书 5.系统仿真 第32页 西华大学毕业设计说明书 6.致谢 本次设计切实考虑了家庭防盗的需求，针对家庭防盗的主要方面而设计的一款新型家庭防盗报警系统。设计过程中充分考虑了各种可能出现意外情况，根据具体情况设计了相应的功能。如预设、校时、查询等。操作简单、方便。此系统借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，大大减少了误报现象，可靠性强。本设计软、硬件调试已经通过，性能良好。 通过本次毕业设计，使我增强了理论与时间结合的能力，设计过程中遇到各种问

题

快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题

在指导老师的帮助下得以解决，锻炼了我的意志，更使我增强了信心。在此要感谢学院给提供了良好的实验环境以及我的指导老师郑海春老师。 第33页 西华大学毕业设计说明书 7.参考文献 [1]张毅刚等.MCS,51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社。 [2]涂时亮等.单片机软件设计艺术.重庆:科学文献出版社重庆分社。 [3]周航慈.单片应用程序设计技术.北京:北京航空航天大学出版社。 李华主编.MCS,51单片机实用接口技术.北京:航空航天大学出版社。 [4] [5] 谢自美.电子线路设计(第二版).南京:华中科技大学出版社。 [6]何立民.单片机应用技术选编.北京:航空航天大学出版社。 [7]宋文绪，杨帆主编.传感器与检测技术.北京:高等教育出版社。 [8]童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社。 [9]李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).北京:高等教育出版社。 [10] 华中理工大学学教研室. 模拟电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社。 [11] 华中理工大学学教研室. 数字电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社。 [12] 沙占友.集成化智能传感器原理与应用.西安:电子工业出版社。 [13] 黄继昌.电子元器件应用手则.重庆:人民邮电出版社。 第34页 西华大学毕业设计说明书 8.附录: 附录1: 第35页 西华大学毕业设计说明书 附录2 程序: 1(温度传感器DS18820程序: sbit DQ = P1^5; // 定义DQ引脚为P1.7 /******************************* 延时函数 ******************************** * 功能:在11.059MHz的晶振条件下调用本函数需要24μs ，然后每次计数需16μs **************************************************************************/ void delay(int useconds) { int s; for (s=0; s>i; temp &= 0x01; write_bit(temp); } delay(50); } /**************************** 位读取函数 ******************************** 第37页 西华大学毕业设计说明书 * 功能:从单总线上读取一位信号，所需延时时间为15μs，因此无法调用前面定义 * 的delay()函数，而采用一个for()循环来实现延时。 * ***********************************************************************/ unsigned char read_bit(void) { unsigned char i; DQ = 0; //将DQ 拉低开始读时间隙 for (i=0; i<3; i++); DQ = 1; // then return high for (i=0; i<36; i++); // 延时15μs return(DQ); // 返回 DQ 线上的电平值 } /**************************** 字节读取函数 ******************************* * 功能:从单总线读取一个字节的值 *************************************************************************/ unsigned char read_byte(void) { unsigned char i; unsigned char value = 0; for (i=0;i<8;i++) { // 读取字节，每次读取一个字节 if (read_bit()) value|=0x01<>=1; } } uchar read_1302(void) //从1302中读取一个字节 { uchar i,data_1302; for(i=0;i<8;i++) { data_1302>>=1; if(DS1302_IO) { data_1302|=0x80; } 第40页 西华大学毕业设计说明书 DS1302_CLK=1; DS1302_delay(); DS1302_CLK=0; DS1302_delay(); } return (data_1302); } //读出1302的时间序列 void read_serial(uchar j[8]) { uchar i; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_delay(); DS1302_RST = 1; DS1302_delay(); write_1302(0xbf);//0xbf为连续读出的命令代码 for(i=0;i<8;i++) { j[i] = read_1302(); } DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; } //写入1302的时间序列 void write_date_time(uchar j[8]) { uchar i; 第41页 西华大学毕业设计说明书 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_delay(); DS1302_RST = 1; DS1302_delay(); write_1302(0xbe);//0xbe为连续写入的命令代码 for(i=0;i<8;i++) { write_1302(j[i]); } DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; } 第42页 西华大学毕业设计说明书 附录3:外文翻译资料 Development of Sensor New Technology Sensor is one kind component which can tansform the physical quantity, chemistry quantity and the biomass into electrical signal. The output signal has the different forms like the voltage, the electric current, the frequency, the pulse and so on, which can satisfy the signal transmission, processing, recording, demonstration and control demands. So it is the automatic detection system and in the automatic control industry. If automatic Technology is used wider, then sensor is more important. In information age, the information industry includs information gathering, transmission, process three parts, namely sensor technology, communication, computer technology. Because of ultra large scale integrated circuit’s rapid development after having been developed ,Modern computer technology and communication, not only requests sensor precision, reliability, speed of response and gain information content request more and more high, but also requests its cost to be inexpensive. The obvious traditional sensor is eliminated gradually because of the function, the characteristic, the volume, the cost and so on. As world develop many countries are speeding up to the sensor new technology’s research and the development, and all has obtained the enormous breakthrough. Now the sensor new technology development, mainly has following several aspects: Firstly, discovering and using. Using the physical phenomenon, the chemical reaction, the biological effect as the sensor principle therefore the researches which discovered the new phenomenon and the new effect are the sensor technological improving ways .it is importantstudies to develope new sensor’s the foundatio n. Japanese Sharp Corporation uses the superconductivity technology to develop successfully the high temperature superconductivity magnetic sensor and get the sensor technology significant breakthrough. Its sensitivity is so high and only inferior in the superconductivity quantum interference component. Its manufacture craft is far simpler than the superconductivity quantum interference component. May use in magnetism image formation technology.So it has the widespread promoted v 第43页 西华大学毕业设计说明书 alue. Using the immune body and the antigen meets one another compound when the electrode surface.It can cause the electrode potential change and use this phenomenon to be possible to generate the immunity sensor. The immunity sensor makes with this kind of immune body may to some organism in whether has this kind of anti- original work inspection. Like may inspect somebody with the hepatitis virus immune body whether contracts the hepatitis, plays to is fast, the accurate role. The US UC sixth branch has developped this kind of sensor. Secondly, using the new material. The sensor material is the important foundation for sensor technology, because the materials science is progressive and the people may make each kind of new sensor. For example making the temperature sensor with the high polymer thin film; The optical fiber can make the pressure, the current capacity, the temperature, the displacement and so on the many kinds of sensors; Making the pressure transmitter with the ceramics. The high polymer can become the proportion adsorption and the release hydrone along with the environment relative humidity size. The high polymer electricity lies between the constant to be small, the hydrone can enhance the polymer the coefficient of dielectrical loss. Making the capacitor the high polymer dielectric medium, determines the electric capacity capacity the change, then obtains the relative humidity. Making the plasma using this principle to gather the legitimate polystyrene film temperature sensor below, it has the characteristic: Measured the wet scope is wide; The temperature range is wide, may reach -400 ? ~ +1,500 ?; The speed of response is quick, is smaller than 1S; The size is small, may use in the small space measuring wet; The temperature coefficient is small. The ceramic electric capacity type pressure transmitter is one kind does not have the intermediary fluid the dry type pressure transmitter. Uses the advanced ceramic technology, the heavy film electronic technology, its technical performance is stable, the year drifting quantity is smaller than 0.1%F.S, warm floats is smaller than ?0.15%/10K, anti- overloads strongly, may reach the measuring range several hundred times. The survey scope may from 0 to 60mpa. German E+H Corporation and the American Kavlio Corporation product is at the leading position. 第44页 西华大学毕业设计说明书 The optical fiber application is send the material significant breakthrough, its uses in most early the optical communication techniques. In the optical communication use discovered works as environmental condition change and so on the temperature, pressure, electric field, magnetic field, causes the fiber optic transmission light wave intensity, the phase, the frequency, change and so on the polarization condition, the survey light wave quantity change, may know causes these light wave physical quantity the and so on quantitative change temperature, pressure, electric field, magnetic field size, uses these principles to be possible to develop the optical fiber sensor. The optical fiber sensor and the traditional sensor compare has many characteristics: Sensitivity high, the structure simple, the volume small, anti-corrosive, the electric insulation good, the path of rays may be curving, be advantageous for the realization telemetering and so on. Optical fiber sensor Japan is in the advanced level. Like Idec Izumi Corporation and Sunx Corporation. The optical fiber send receiver and the integrated path of rays technology unify, accelerates the optical fiber sensor technology development. Will integrate the path of rays component to replace the original optics part and the passive light component, enable the optical fiber sensor to have the high band width, the low signal processing voltage, the reliability high, the cost will be low. Third, micro machine-finishing technology In semiconductor technology processing method oxygenation, the photoetching, the proliferation, the deposition, the plane electron craft, various guides corrosion and steams plates, the sputtering thin film and so on, these have all introduced to the sensor manufacture. Thus has produced each kind of new s ensor, like makes the silicon micro sensor using the semiconductor technology, makes the fast response using the thin film craft the gas to be sensitive, the wet sensitive sensor, the use sputtering thin film craft system pressure transmitter and so on. The Japanese horizontal river company uses various guides corrosion technology to carry on the high accuracy three dimensional processing, the system helps the silicon resonance type pressure transmitter. The core partially presses two resonant Liang by the feeling which above the silicon diaphragm and the silicon diaphragm manufactures to form, two resonant Liang's frequency difference correspondence different pressure, measures the pressure with the frequency difference method, may eliminate the error which factor and so on ambient temperature brings. When ambient temper 第45页 西华大学毕业设计说明书 ature change, two resonant Liang frequency and the amplitude variation are same, after two frequency differences, its same change quantity can counterbalance mutually. Its survey most high accuracy may reach 0.01%FS. American Silicon Microstructure Inc.(SMI) the company develops a series of low ends, linear in 0.1% to 0.In 65% scope silicon micro pressure transmitter, the lowest full measuring range is 0.15psi (1KPa), it makes take the silicon as the material, has the unique three dimensional structure, the light slight machine-finishing, makes the wheatstone bridge many times with the etching on the silicon diaphragm, when above silicon chip stress, it has the distortion, the resistance produces presses the anti- effect but to lose the bridge balance, the output and the pressure becomes the proportion the electrical signal Such silicon micro sensor is the front technology which now the sensor develops,Its essential feature is the sensitive unit volume is a micron magnitude,Is the traditional sensor several dozens, several 1%. In aspect and so on industry control, aerospace domain, biomedicine has the vital role, like on the airplane the use may reduce the airplane weight, reduces the energy. Another characteristic is can be sensitive is small surveyed, may make the blood pressure pressure transmitter. The Chinese aviation main corporation Beijing observation and control technical research institute, the development CYJ series splashes thanks the membrane pressure transmitter is uses the ion sputtering craft to process the metal strain gauge, it has overcome the nonmetallic strain gauge easily the temperature influence insufficiency, has the high stability, is suitable in each kind of situation, is measured the medium scope widely, but also overcame the tradition lowly to glue the precision which the type brought, sluggish big, shortcoming and so on slow change, had the precision high, the reliability is high, the volume small characteristic, widely used in domain and so on aviation, petroleum, chemical industry, medical service. Fourth, integrates the sensor Integrates the sensor the superiority is the traditional sensor is unable to achieve, it is a simple sensor not merely, it in at the same time the auxiliary circuit part and send the part will integrate on together the chip, will cause it to have the calibration, to compensate, from the diagnosis and the network correspondence function, it might reduce the cost, the gain in yield, this kind of blood pressure sensor which American LUCAS, NOVASENSOR Corporation will develop, each week will be abl 第46页 西华大学毕业设计说明书 e to produce 10,000. Fifth, intellectualized sensor The intellectualized sensor is one kind of belt microprocessor sensor, is achievement which the microcomputer and the sensor unifies, it has at the same time the examination, the judgment and the information processing function, compares with the traditional sensor has very many characteristics:Has the judgment and the information processing function, can carry on the revision, the error to the observed value compensates, thus enhancement measuring accuracy; May realize the multi-sensor multi parameters survey; Has from the diagnosis and from the calibration function, enhances the reliability; The survey data may deposit and withdraw, easy to operate; Has the data communication interface dci, can and the microcomputer direct communication. The sensor, the signal adjustment electric circuit, the monolithic integrated circuit integration forms ultra large-scale integrated on a chip the senior intelligence sensor. American HONY WELL Corporation ST-3000 intelligence sensor, the chip size only then has 3×4×2mm3, uses the semiconductor craft, makes CPU, EPROM, the static pressure, the differential pressure, the temperature on the identical chip and so on three kind of sensitive units. The intellectualized sensor research and the development, US is at the leading position. American Space Agency when development spaceship called this kind of sensor for the clever sensor (Smart Sensor), on the spaceship this kind of sensor is extremely important. Our country in this aspect research and development also very backward, mainly is because our country semiconductor integrated circuit technological level is limited. The sensor’s development is changing day after day since specially the 80's humanities have entered into the high industrialization the information age, sensor technology to renewal, higher technological development. US, Japan and so on developed country sensor technological development quickest, our country because the foundation is weak, the sensor technology compares with these developed countries has the big disparity. Therefore, we should enlarge to the sensor engineering research, the development investment, causes our country sensor technology and the foreign disparity reduces, promotes our country instrument measuring appliance industry and from the technical development. 第47页 西华大学毕业设计说明书 传感器新技术的发展 传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。如果把计算机比作大脑，那么传感器则相当于五官，传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。自动化程度越高，系统对传感器要求越高。在今天的信息时代里，信息产业包括信息采集、传输、处理三部分，即传感技术、通信技术、计算机技术。现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展，而已经充分发达后，不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高，还要求其成本低廉且使用方便。显然传统传感器因功能、特性、体积、成本等已难以满足而逐渐被淘汰。世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研究与开发，并且都已取得极大的突破。如今传感器新技术的发展主要有以下几个方面: 1(发现并利用新现象 利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理，所以研究发现新现象与新效应是传感器技术发展的重要工作，是研究开发新型传感器的基础。 日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁性传感器，是传感器技术的重大突破，其灵敏度高，仅次于超导量子干涉器件。它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单。可用于磁成像技术，有广泛推广价值。 利用抗体和抗原在电极表面上相遇复合时，会引起电极电位的变化，利用这一现象可制出免疫传感器。用这种抗体制成的免疫传感器可对某生物体内是否有这种抗原作检查。如用肝炎病毒抗体可检查某人是否患有肝炎，起到快速、准确作用。美国加州大学巳研制出这类传感器。 2(利用新材料 传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学进步，人们可制造出各种新型传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器;光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器;用陶瓷制成压力传感器。高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。高分子电介常数小，水分子能提高聚合物的介电常数。将高分子电介质做成电容器，测定电容容量的变化，即可得出相对湿度。利用这个原理制成等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器，其有以下特点: 测湿范围宽; 温度范围宽，可达-400?, +1500?; 响应速度快，小于1S; 第48页 西华大学毕业设计说明书 尺寸小，可用于小空间测湿;温度系数小。 陶瓷电容式压力传感器是一种无中介液的干式压力传感器。采用先进的陶瓷技术，厚膜电子技术，其技术性能稳定，年漂移量小于0.1%F.S,温漂小于?0.15%/10K,抗过载强,可达量程的数百倍。测量范围可从0到60mpa。德国E+H公司和美国Kavlio公司产品处于领先地位。 光导纤维的应用是传感材料的重大突破，其最早用于光通信技术。在光通信利用中发现当温度、压力、电场、磁场等环境条件变化时，引起光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等变化，测量光波量的变化，就可知道导致这些光波量变化的温度、压力、电场、磁场等物理量的大小，利用这些原理可研制出光导纤维传感器。光纤传感器与传统传感器相比有许多特点:灵敏度高，结构简单、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、光路可弯曲、便于实现遥测等。光纤传感器日本处于先进水平。如Idec Izumi公司和Sunx公司。光纤传感受器与集成光路技术相结合，加速光纤传感器技术的发展。将集成光路器件代替原有 光学元件和无源光器件，使光纤传感器有高的带宽、低的信号处理电压，可靠性高，成本低。 3(微机械加工技术 半导体技术中的加工方法有氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺，各向导性腐蚀及蒸镀，溅射薄膜等，这些都已引进到传感器制造。因而产生了各种新型传感器，如利用半导体技术制造出硅微传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，利用溅射薄膜工艺制压力传感器等。 日本横河公司利用各向导性腐蚀技术进行高精度三维加工，制成全硅谐振式压力传感器。核心部分由感压硅膜片和硅膜片上面制作的两个谐振梁结成，两个谐振梁的频差对应不同的压力，用频率差的方法测压力，可消除环境温度等因素带来的误差。当环境温度变化时，两个谐振梁频率和幅度变化相同，将两个频率差后，其相同变化量就能够相互抵消。其测量最高精度可达0.01%FS。 美国Silicon Microstructure Inc.(SMI)公司开发一系列低价位,线性度在0.1%到0.65%范围内的硅微压力传感器,最低满量程为0.15psi(1KPa),其以硅为材料制成,具有独特的三维结构,轻细微机械加工,和多次蚀刻制成惠斯登电桥于硅膜片上,当硅片上方受力时,其产生变形,电阻产生压阻效应而失去电桥平衡,输出与压力成比例的电信号.象这样的硅微传感器是当今传感器发展的前沿技术,其基本特点是敏感元件体积为微米量级,是传统传感器的几十、几百分之一。在工业控制、航空航天领域、生物医学等方面有重要的作用，如飞机上利用可减轻飞机重量，减少能源。另一特点是能敏感微小被测量，可制成血压压力传感器。 中国航空总公司北京测控技术研究所，研制的CYJ系列溅谢膜压力传感器是采用离子溅射工艺加工成金属应变计，它克服了非金属式应变计易受温度影响的不足，具有高稳定 第49页 西华大学毕业设计说明书 性，适用于各种场合，被测介质范围宽，还克服了传统粘贴式带来的精度低、迟滞大、蠕变等缺点，具有精度高、可靠性高、体积小的特点，广泛用于航空、石油、化工、医疗等领域。 4(集成传感器 集成传感器的优势是传统传感器无法达到的，它不仅仅是一个简单的传感器，其将辅助电路中的元件与传感元件同时集成在一块芯片上，使之具有校准、补偿、自诊断和网络通信的功能，它可降低成本、增加产量，美国LUCAS、NOVASENSOR公司开发的这种血压传感器，每星期能生产1万只。 5(智能化传感器 智能化传感器是一种带微处理器的传感器，是微型计算机和传感器相结合的成果，它兼有检测、判断和信息处理功能，与传统传感器相比有很多特点: 具有判断和信息处理功能，能对测量值进行修正、误差补偿，因而提高测量精度; 可实现多传感器多参数测量; 有自诊断和自校准功能，提高可靠性; 测量数据可存取，使用方便; 有数据通信接口，能与微型计算机直接通信。 把传感器、信号调节电路、单片机集成在一芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器。美国HONY WELL公司ST-3000型智能传感器，芯片尺寸才有3×4×2mm3，采用半导体工艺，在同一芯片上制成CPU、EPROM、静压、压差、温度等三种敏感元件。 智能化传感器的研究与开发，美国处于领先地位。美国宇航局在开发宇宙飞船时称这种传感器为灵巧传感器(Smart Sensor)，在宇宙飞船上这种传感器是非常重要的。我国在这方面的研究与开发还很落后，主要是因为我国半导体集成电路工艺水平有限。 传感器的发展日新月异，特别是80年代人类由高度工业化进入信息时代以来，传感器技术向更新、更高的技术发展。美国、日本等发达国家的传感器技术发展最快，我国由于基础薄弱，传感器技术与这些发达国家相比有较大的差距。因此，我们应该加大对传感器技术研究、开发的投入，使我国传感器技术与外国差距缩短，促进我国仪器仪表工业和自化化技术的发展。 第50页