70732509755331411_智能宿舍

0摘要智能宿舍是当前学生住宿安全的一个趋势，现今在学校的宿舍里时常有学生手机电脑、手机等贵重物品被盗.同时也时常因为一些同学的失误而引起火灾等事故出现，这些都是大问题并一直困扰着学生，学校的工作和学校的安全。智能的宿舍就可以将宿舍是否出现火灾、防盗等情况实时地检测出来。本文详细介绍了智能宿舍的方案设计、硬件选择和软件设计，采用人体红外感应模块、18B20芯片的温度传感器和烟雾传感器检测信号。时钟闹钟由1602液晶和键盘组成，当人进入宿舍时，必须先用IC卡进行信息读取。防火防盗功能由DS18B20温度芯片、热释电红外线传感器，烟雾传感器，GSM四个模块一起实现。能对小偷、火灾、甲烷、液化气可燃气体外漏报警，并通过手机远程通讯，发送警报信息给主人手机，提醒主人。关键词单片机GSM时钟传感器射频感应1AbstractIntelligentdormitoryisatrendofcurrentstudentaccommodationsafety,todayinschooldormitoriesareoftenstudentsmobilephone,computer,whichvaluablesstolen.Atthesametimealsobecauseofsomemistakescausedbyfireandotheraccidents,thesearebigproblemsandhasbeenplaguedbystudents,theschoolandtheschoolsecuritywork.Ifyoucanuseintelligentdormitory,itcanknowwhetherthereisafire,suchasanti-theftsystem,canbeagoodsolutiontotheseproblems.Thispaperintroducestheintelligentdormitorydesign,hardwareselectionandsoftwaredesign,atemperaturesensorandasmokesensorsignaldetectionusinginfraredhumanbodyinductionmodule,18B20chip.Alarmclockby1602LCDandkeyboard,whenpeopleenterthedormitory,youmustusetheICcardinformationisread.FirealarmfunctionbyDS18B20chiptemperatureandpyroelectricinfraredsensor,smokesensor,GSMfourmodulerealization.Thethiefcanleakalarm,fire,methane,liquefiedgas,flammablegas,andthroughthemobileremotecommunication,sendalarminformationtotheownerofthephonetoremindtheowner.KeywordMCUGSMClockSensorRFIDradiofrequency211.引言1.1选题的背景和意义随着科技的不断进步，我们学校的宿舍智能化和信息化发展，再加上合理的设计，使得普通的宿舍实现智能监控和信息。结合实际的学生生活等情况，设计一种合理的学生宿舍实现智能化的方案，建立一套基于51单片机控制的智能宿舍系统，本设计采用人体红外感应模块、18B20芯片的温度传感器和烟雾传感器检测信号，还实时显示年月日时分秒时间和闹钟时间及实时温度。有时钟闹钟:能起床唤醒功能由日历模块，蜂鸣器共同实现。日历模块是智能唤醒唤醒模块的“大脑”，由1602液晶和键盘组成，你可以通过键盘手动设置时间和闹钟起床时间。液晶LCD还显示年月日，星期，当前和起床的时间及温度。液晶上显示的日期时间数据是用1302实现。用金龙卡感应开门：当人进入宿舍时，必须先用IC卡进行信息读取，才能关闭热释电红外传感器，否则将会启动蜂鸣器报警，并发送短信通知宿主。能安防警报:防火防盗功能由DS18B20温度芯片、热释电红外线传感器，烟雾传感器，GSM这四个模块一起实现。能对小偷、火灾、甲烷、液化气可燃气体外漏报警。通过手机远程通讯:宿舍防盗系统可以给GSM模块报警信号，而GSM模块接收到报警后，继而给手机发送警报信息，提醒主人。本设计系统还没有全面地考虑在实际生活中出现的问题，所以想应用到学校学生宿舍当中还需要进一步进行各种各样的检测，以保证该系统安全、稳定出现在人们的现实生活当中。其次本设计已达到智能宿舍所需要的基本要求，成为智能宿舍中的一个成功方案。同时经过对本课题的研究，加深对电子控制系统的基本原理熟悉，进一步掌握了其实现方法，通过对系统中各个模块进行软硬件的设计与编程，加深对模电、数电基本硬件电路的认识，同时更加熟练运用单片机的控制，程序的模块化编程的技术也进一步得到提高，对于以后工作中工程项目的实际应用具有很大的帮助与启发。1.2本文主要工作本论文主要围绕如何设计智能学生宿舍进行展开。主要应用到的模块分别包括89系列单片机处理器模块、GSM模块、时钟芯片模块、蜂鸣器、RFID感应模块、传感器模块等，联系各个模块进行元器件布局、焊接走线、软件编码和电路调试，最终实现使用者通过IC卡开启关闭人体感应，并能手机接收人体、温度和烟雾报警及时钟闹钟提醒。该智能系统主要是实现时钟闹钟、金龙卡感应开门、安防警报、手机远程通讯等功能。本系统还需要解决多方面的问题，主要考虑手机通讯和报警问题，毕竟是用SIM卡发送信息，不能一直发，其次学生能否得到准确的报警信息和时钟温度显示，能用金龙卡提醒。22.智能宿舍的设计思路、原理及功能介绍2.1设计思路本系统是基于89C52单片机设计出来的可实现安全报警等提醒功能的智能宿舍，所以89C52单片机就成为该系统的核心部件。其次GSM模块负责宿舍内是否出现小偷、火灾、气泄漏等情况与学生手机之间的通信，而电源模块、RFID模块、时钟模块、传感器模块和蜂鸣器提醒模块等构成该系统重要成员，使系统的功能可以很好地体现出来。各模块所需要实现的功能如下：GSM模块：它拥有标准AT命令接口，可以提供一个GSM短信和GPRS的语言特征，如互联网接入业务。单片机处理器可通过串行口发送AT指令对其进行控制。使不同的报警信息发送到主人的手机上。电源模块：电源模块分为+5V模块和+3.3V模块，+3.3V模块负责为RFID射频模块提供稳定的工作电压和电流，而其他模块的工作电压则全部由+5V电源模块提供。时钟模块主要负责时间日历显示，日历时钟信号给单片机，单片机通过1602液晶显示的日历钟。同时键盘通过单片机可以对1302中的时钟信号进行设置和修改。RFID模块：通过射频实现自动识别主人的金龙卡，识别工作无须人工干预，可设置多张金龙卡。使金龙卡做到一卡多用。蜂鸣器和LED提醒模块：主要实现当主人进门或关门时LED会亮或灭，当要报警或闹钟时间到时，蜂鸣器会长鸣或以2次/秒的响鸣方式出现，提醒主人。传感器模块：主要的温度传感器，烟雾传感器和红外传感器，温度传感器18B20的使用，可以及时的检测温度，当温度达到设定值，蜂鸣器会响并发送火灾信息给主人；烟雾传感器能检测出液化气、甲烷等气体，当传感器所处环境到达可燃气体的设定值时，蜂鸣器会响并发送煤气泄漏信息给主人；人体红外传感器可检测是否有小偷进入，当有小偷在红外传感器所能检测到的范围时，蜂鸣器会响并发送小偷进入信息给主人。通过对上述各个模块的组合，实现学生宿舍的智能化和安全化，不需人工管理。系统总体设计框图如图1所示。图1系统总体设计框图主人手机GSM模块LCD显示STC89C52单片机烟雾传感器温度传感器人体红外传感器学生金龙卡IC卡感应模块时钟模块32.2设计原理本设计智能宿舍，从控制方面来讲可以分成五部分。一是：该体系是选用STC89C52单片机作为整个系统的处理器。二是：GSM主机系统，该主机系统最重要的部分是TC35模块，其具有标准的AT命令接口，可以提供GSM短消息等业务。上述两者可通过串行口通信。三是：RFID射频IC卡感应模块。该系统可以智能识别我们的金龙卡和识别不同金龙卡的序列号，从而可以统计出谁的卡识别次数最多及控制开关门和人体红外传感。四是：时钟系统，通过1302芯片来实时显示时间等信息。该设计的智能宿舍系统工作流程如下：首先先对系统进行连线，确定系统接线没问题后再进行上电，首次上电要对时钟模块进行设置和调整，并将时间和温度显示在LCD上。然后时钟就由时钟模块自带的电池开始计时。当时间到达设定闹钟时蜂鸣器响10S。IC卡感应模块不断地感应是否有卡。如果有卡时判断是否是主人的卡，是的就将单片机的管脚给低电平，LED亮代表开门，并有2S的感应响声。然后将人体红外感应关闭。对GSM模块进行初始化设置及网络注册，上述操作完成后接着转入对GSM模块的短信收发监控。如果温度传感器感应到温度过高时会将温度过度的信息经过GSM发送给主人的手机并且蜂鸣器会长响，直到温度不超过设定值。如果烟雾传感器感应到有煤气时会将有煤气信息经过GSM发送给主人的手机并且蜂鸣器会长响，直到煤气不超过设定值。如果卡不是主人，则继续感应是否为主人的卡。如果IC卡没有感应到有卡，则对GSM模块进行初始化设置及网络注册，上述操作完成后接着转入对GSM模块的短信收发监控。如果人体红外传感器感应到有人时会将有小偷的信息经过GSM发送给主人的手机并且蜂鸣器会长响，直到感应不到有小偷。如果温度传感器感应到温度过高时会将温度过度的信息经过GSM发送给主人的手机并且蜂鸣器会长响，直到温度不超过设定值。如果烟雾传感器感应到有煤气时会将有煤气信息经过GSM发送给主人的手机并且蜂鸣器会长响，直到温度不超过设定值。2.3功能介绍本设计系统为智能化宿舍提供了很好的解决方案。主人可通过智能系统对保护宿舍里的财产甚至生命安全，并能显示时间和温度，与此同时还有响钟功能。用户在外时可通过手机实时知道宿舍的情况，在宿舍时也可看时间和温度，不管白天和黒夜都可以实时检测，并且实现金龙卡一卡多用的功能。此智能宿舍的具体功能如下：（1）时钟闹钟:能起床唤醒功能由日历模块，蜂鸣器共同实现。日历模块是智能唤醒唤醒模块的“大脑”，由1602液晶显示器和键盘，你可以手动设置时间通过键盘。液晶上显示年月日，星期，当前时间以及起床时间和温度。液晶上显示的日期时间数据是用1302实现。（2）金龙卡感应开门：当人进入宿舍时，必须先用IC卡进行信息读取，才能关闭热释电红外传感器，否则将会启动蜂鸣器报警，并发送短信通知宿主。（3）安防警报:防火防盗功能由DS18B20温度芯片、热释电红外线传感器，烟雾传感器，GSM几个模块组成。能对小偷、火灾、甲烷、液化气可燃气体外漏报警。（4）手机远程通讯:宿舍防盗系统可以给GSM模块发送报警信号，而GSM模块接收到报警后，继而给手机发送警报信息，提醒主人。43.单片机系统概述、硬件设计及软件编程3.1单片机系统概述如今电子技术的发展与进步，电路系统也向集成度极高的方向发展。CPU的制造技术，实现全面，实用技术，发展。单片机控制系统中的应用越来越普遍。要实现单片机系统的设计要具备一些基本的硬件知识；其次，需要设计软件的能力，可以根据系统的要求，对计划的需要灵活的设计；最后，还必须掌握模块的控制和调试测量的方法。3.1.1STC89C52功能概述高速、低功耗、超强抗干扰的STC89C52单片机是一款指令代码与传统8051内核单片机的指令完全兼容，传统8051单片机用户可以轻松对STC89C52RC的进行开发使用[4]。3.1.2STC89C52RC单片机的主要特点图1STC89C521).可任意选择时钟和机器周期；2).工作电压：5.5V～3.3V；3).有0到40MHz的工作频率范围；4).用户应用程序空间为8K字节；5).片上集成512字节RAM；6).P0端口加