人体红外感应的智能家居控制器设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.2 红外线传感技术的发展 1
1.2.1 自然界物体的红外辐射特性 1
1.2.2 热释电效应 2
1.2.3 热释电红外传感器的基本结构 2
1.2.4 热释电红外探测器的基本原理 2
1.3 GSM网络的发展 2
1.4 课题来源及论文组织结构 2
1.5 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1 系统方案设计 4
2.2 单片机最小系统 4
2.2.1 单片机的引脚功能 4
2.2.2 主要特性 5
2.2.3 时钟电路的设计 6
2.2.4 复位电路的设计 6
2.3 TC35i 模块简介 6
2.3.1 GSM工作模式 7
2.3.2 GSM和PDU数据格式 7
2.3.3 TC35i外围电路设计 8
2.4 单片机与传感器接口电路设计 10
2.4.1 人体红外传感器接口设计 10
2.4.2 声光报警模块设计 10
2.5 本章小结 11
3 软件程序设计 12
3.1 报警系统软件设计 12
3.1.1 主程序流程图 12
3.1.2 短消息发送子程序流程图 13
3.2 报警系统的实现 15
3.3 本章小结 15
4 系统调试 16
4.1 硬件调试 16
4.2 软件调试 16
5 总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附 录 20
1 引言
本课题是基于单片机的家居智能控制器的设计研究，主要由传感器接收外部入侵信号，通过单片机来实现人体红外传感器报警，远程GSM短信报警和控制家电通断系统。该系统具有电路简单、小巧方便、元器件灵敏度高且容易实现的特点。利用单片机进行编程，整个系统容易控制，从而实现了一个完美的智能家居
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
控制系统，这样的家居系统就会受到欢迎。
1.1 课题的研究现状及研究意义
现在不断进步的社会和不断发展的科学技术使得人们的生活水平得到了大大的改善和提高，于是人们对个人私有财产安全性提出了更高的要求，例如，该防盗装置的智能将提出新的要求比以往更高。新的防盗系统在以前的防盗系统上做了很大的改进，信号处理器是单片机，这样的话既可以用在单一的住宅区，又可以监控大规模的住宅区。这样的防盗系统不但工作性能好，一般不会出现没有警报和误发警报的现象，而且安全可靠。可以安装在隐蔽的地方，不会轻易的被盗贼发现。
人们对住宅的智能化提出了新的要求不仅体现在安全上面也体现在了生活质量上面，更加方便快捷的小区建设因为科学技术的大力发展和应用得到了极大的推动，使小区得到了安全可靠的技术保障，开发起来会更加容易便捷。智能家居安防系统具有许多优点，反映安全，方便，高效，智能，是其众多的优点。智能家居安防系统使现代人类的生活质量有了很大的提高，它的舒适，安全，方便，快速，使我们的生活更美好。
1.2 红外线传感技术的发展
1.2.1 自然界物体的红外辐射特性
任何物体在自然界当中的温度都远高于绝对零度（273℃），则该物体会不停地向外发出红外辐射，同时会进行能量传播，而且以光的速度向外传播。物体的温度和红外辐射的波长是确定的目标的红外辐射能量向外辐射的主要因素。因此辐射能量可表示为物体红外线峰值的波长和温度的乘积，公式如下所示：
我们可以通过查询资料得知自然界中物体温度越高，物体的红外辐射的峰值波长越小，散发的红外辐射能量也就越大。
1.2.2 热释电效应
热释电红外探测器是一种被动红外探测器，热释电效应是其工作原理。一些强大的介电材料，如锆钛酸铅的表面温度改变或增加，它会随着温度的降低，表面极性会发生变化，因此，表面会产生电荷的变化，表面的电荷就会失去平衡，表面电荷将最终在形式上以电流或电压输出，这种现象称为热释电效应在[ 4 ]。
1.2.3 热释电红外传感器的基本结构
热释电红外传感器的基本结构主要有三部分：（1）传感探测元。探测元的以数目分类为好几种类型，如常见的有单元、双元、四元等；而用于人体探测的一般为双元或四元传感探测器。（2）干涉滤光片。（3）场效应管匹配器。热释电红外传感器有很多用途，如果以用途来分类，其可以用来测量温度，它的工作波长一般为（1~20）纳米；可用于检测火焰，它是0.435 + / 0.15纳米波长；可用于检测人体，其波长为7 nm ~ 15。
1.2.4 热释电红外探测器的基本原理
热释电红外探测器的基本原理就是根据红外线的波长通过一系列的计算，算出速度、距离和判断出方向，然后转化为低频信号。当检测区无人，红外能量较小的物体（如石头、花草之类的）辐射很稳定。不会触发报警。当有人在探测区域时，红外辐射能量就会改变。传感器就可以根据固定物体与人体之间辐射的红外能量的差值变化，进行数据并转化为电信号，电信号的大小由敏感元件决定。人体的红外辐射波长正好在红外探测器的探测波长之内。
1.3 GSM网络的发展
目前移动通信体制中用的比较多的一种系统是GSM系统，它是我国最大的移动通信网，GSM移动通信网络目前已经在我国被建成，并且覆盖全国。随处可见的安防系统，如城市视频监控系统等，已经逐渐融入到生活的各个方面。而如何利用各种安防产品服务我们的生活，已经越来越受到关注。将GSM系统应用到安全防盗系统中，设计出一个既好又实用的安全防盗系统就能满足大众的需求。本论文的控制器设计中将利用GSM系统进行远程报警，有人进入监控区域时，传感器，单片机将接收到的信号和控制GSM系统将消息发送到用户通过移动电话，可以提醒用户及时收到准确的信息。
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.2 红外线传感技术的发展 1
1.2.1 自然界物体的红外辐射特性 1
1.2.2 热释电效应 2
1.2.3 热释电红外传感器的基本结构 2
1.2.4 热释电红外探测器的基本原理 2
1.3 GSM网络的发展 2
1.4 课题来源及论文组织结构 2
1.5 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1 系统方案设计 4
2.2 单片机最小系统 4
2.2.1 单片机的引脚功能 4
2.2.2 主要特性 5
2.2.3 时钟电路的设计 6
2.2.4 复位电路的设计 6
2.3 TC35i 模块简介 6
2.3.1 GSM工作模式 7
2.3.2 GSM和PDU数据格式 7
2.3.3 TC35i外围电路设计 8
2.4 单片机与传感器接口电路设计 10
2.4.1 人体红外传感器接口设计 10
2.4.2 声光报警模块设计 10
2.5 本章小结 11
3 软件程序设计 12
3.1 报警系统软件设计 12
3.1.1 主程序流程图 12
3.1.2 短消息发送子程序流程图 13
3.2 报警系统的实现 15
3.3 本章小结 15
4 系统调试 16
4.1 硬件调试 16
4.2 软件调试 16
5 总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附 录 20
1 引言
本课题是基于单片机的家居智能控制器的设计研究，主要由传感器接收外部入侵信号，通过单片机来实现人体红外传感器报警，远程GSM短信报警和控制家电通断系统。该系统具有电路简单、小巧方便、元器件灵敏度高且容易实现的特点。利用单片机进行编程，整个系统容易控制，从而实现了一个完美的智能家居
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
控制系统，这样的家居系统就会受到欢迎。
1.1 课题的研究现状及研究意义
现在不断进步的社会和不断发展的科学技术使得人们的生活水平得到了大大的改善和提高，于是人们对个人私有财产安全性提出了更高的要求，例如，该防盗装置的智能将提出新的要求比以往更高。新的防盗系统在以前的防盗系统上做了很大的改进，信号处理器是单片机，这样的话既可以用在单一的住宅区，又可以监控大规模的住宅区。这样的防盗系统不但工作性能好，一般不会出现没有警报和误发警报的现象，而且安全可靠。可以安装在隐蔽的地方，不会轻易的被盗贼发现。
人们对住宅的智能化提出了新的要求不仅体现在安全上面也体现在了生活质量上面，更加方便快捷的小区建设因为科学技术的大力发展和应用得到了极大的推动，使小区得到了安全可靠的技术保障，开发起来会更加容易便捷。智能家居安防系统具有许多优点，反映安全，方便，高效，智能，是其众多的优点。智能家居安防系统使现代人类的生活质量有了很大的提高，它的舒适，安全，方便，快速，使我们的生活更美好。
1.2 红外线传感技术的发展
1.2.1 自然界物体的红外辐射特性
任何物体在自然界当中的温度都远高于绝对零度（273℃），则该物体会不停地向外发出红外辐射，同时会进行能量传播，而且以光的速度向外传播。物体的温度和红外辐射的波长是确定的目标的红外辐射能量向外辐射的主要因素。因此辐射能量可表示为物体红外线峰值的波长和温度的乘积，公式如下所示：
我们可以通过查询资料得知自然界中物体温度越高，物体的红外辐射的峰值波长越小，散发的红外辐射能量也就越大。
1.2.2 热释电效应
热释电红外探测器是一种被动红外探测器，热释电效应是其工作原理。一些强大的介电材料，如锆钛酸铅的表面温度改变或增加，它会随着温度的降低，表面极性会发生变化，因此，表面会产生电荷的变化，表面的电荷就会失去平衡，表面电荷将最终在形式上以电流或电压输出，这种现象称为热释电效应在[ 4 ]。
1.2.3 热释电红外传感器的基本结构
热释电红外传感器的基本结构主要有三部分：（1）传感探测元。探测元的以数目分类为好几种类型，如常见的有单元、双元、四元等；而用于人体探测的一般为双元或四元传感探测器。（2）干涉滤光片。（3）场效应管匹配器。热释电红外传感器有很多用途，如果以用途来分类，其可以用来测量温度，它的工作波长一般为（1~20）纳米；可用于检测火焰，它是0.435 + / 0.15纳米波长；可用于检测人体，其波长为7 nm ~ 15。
1.2.4 热释电红外探测器的基本原理
热释电红外探测器的基本原理就是根据红外线的波长通过一系列的计算，算出速度、距离和判断出方向，然后转化为低频信号。当检测区无人，红外能量较小的物体（如石头、花草之类的）辐射很稳定。不会触发报警。当有人在探测区域时，红外辐射能量就会改变。传感器就可以根据固定物体与人体之间辐射的红外能量的差值变化，进行数据并转化为电信号，电信号的大小由敏感元件决定。人体的红外辐射波长正好在红外探测器的探测波长之内。
1.3 GSM网络的发展
目前移动通信体制中用的比较多的一种系统是GSM系统，它是我国最大的移动通信网，GSM移动通信网络目前已经在我国被建成，并且覆盖全国。随处可见的安防系统，如城市视频监控系统等，已经逐渐融入到生活的各个方面。而如何利用各种安防产品服务我们的生活，已经越来越受到关注。将GSM系统应用到安全防盗系统中，设计出一个既好又实用的安全防盗系统就能满足大众的需求。本论文的控制器设计中将利用GSM系统进行远程报警，有人进入监控区域时，传感器，单片机将接收到的信号和控制GSM系统将消息发送到用户通过移动电话，可以提醒用户及时收到准确的信息。
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