单片机的家庭智能紧急呼救系统的设计
目 录
一、 引言 1
（一） 家庭智能紧急呼叫系统发展背景介绍 1
（二） 家庭智能紧急呼叫系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 微处理器的选择3 3
（二） AT89C51单片机芯片概述3 3
（三） 人体红外检测传感器介绍2 5
（四） MQ-2烟雾传感器介绍 6
（五） LCD1602型集成液晶概述4 7
（六） SIM900A型GSM模块介绍2 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 9
（三） 人体检测模块电路设计 10
（四） MQ-2烟雾传感器电路设计 11
（五） LCD1602外围电路原理图设计 11
（六） SIM900A与单片机的电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 软件系统流程图设计 13
（二） HC-SR501热释电红外传感器工作流程设计 14
（三） 人体检测模块工作流程设计 15
（四） LCD1602液晶屏工作流程图 15
总结3 17
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
家庭智能紧急呼叫系统发展背景介绍
所谓“家庭智能紧急呼叫系统”，实际上就是一种智能的报警器，报 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
警器在人类历史上的出现可以追溯到很久以前，在远古时代以捕猎为生的人类就发明了功能最简单的报警器，以此来防备夜晚入眠时野兽的突袭。那时候人类采用的报警方法大多数是采用一个围绳将住所周围围起来，当有野兽靠近住所时将绊到围绳，从而被扯到的围绳立即出发安放在住所内的响铃或者其他简陋出发装置，人类将会立即惊醒，避免了的发生。在历史的长河中出现过各种各样的报警器，伴随着人类的智商不断提高，报警器也越来越趋向智能化，人类将大脑中的智慧结晶赋予了报警器。在二十一世纪的今天，电子技术的发展催生出了各种各样的传感器，电子仪器设备进入了多传感器时代，常常一个小型的设备中被嵌入了各种功能各异的传感器，以此来提高仪器的智能化和多功能化。随着人类对红外线信号的发现和认识，人们意识到世间万物都是能产生红外线的，而不同的动植物甚至没有生命的物体，所发出的红外线强度和类型都不一样，由此设计人员设计出了各种能够感知人类或者动植物的红外线传感器，在这么多的红外线传感器中，有一种成为热释电红外线传感器的模块常常被应用到对人体红外线的采集，从而衍生出了各种功能各异的电子产品。在过去的报警器中，往往采用机械触发或者声控触发，智能化程度极低，而随着设计人员对热释电红外传感器的不断完善，已经有相当一部分功能较为齐全的红外报警器出现在人们的视野中，这填补了报警器市场的一片空白，同时这种红外报警器也具有一定的缺陷，就是容易产生误触发信号，从而产生错误的报警。而随着嵌入式处理器和单片机的发展，各种微处理器的外形不断变小，性能不断强大，这使得处理器和红外传感器的结合成为一种可能，从而处理器对红外传感器产生的触发信号进行处理，以此来修补误触发的情况。
而在火灾报警方面，设计人员早就注意到了一种电阻特性随烟雾浓度发生改变的半导体，当火灾发生产生烟雾时，被烟雾环绕的半导体的电阻将比正常情况下小得多。该特性立即引起了电子设计人员的兴趣，将这种半导体结合其他电子元件就能够设计出一种传感器，当火灾发生时传感器输出高电平，而正常情况下传感器输出低电平。本课题就采用了这种特性的传感器作为火灾信号的采集模块，其高度的集成性以及稳定性使得系统的稳定性和实用性得到了大大的提高。
家庭智能紧急呼叫系统是一种能够实现火灾信号和非法入侵信号自动采集并能通过系统上GSM自动收发紧急信号短信的自动控制系统，这种系统目前进入了多传感器化以及高速处理化的阶段，所谓多传感器就是指系统内部嵌入了多种功能各异的传感器（如火灾传感器、人体红外线传感器、温湿度传感器、光敏传感器等），而高速处理化是指采用了32位单片机或者主频更高的FPGA或者DSP等微处理器作为主控核心，实现图像采集、声音信号采集等功能。
家庭智能紧急呼叫系统的国内外发展现状
国内外对于家庭智能紧急呼叫系统研究目前处于一种火热的状态，因为它的实用价值非常的高，一旦设计出了更高性能、更低成本的报警器，就能够迅速进入市场，淘汰相对落后的产品，从而滋生出了一大批生产研发报警器的企业。英国牛津大学的一个研究小组目前采用了ARM处理器作为主控核心，嵌入了以太网控制器，人脸识别等智能处理，将报警器产生的报警信后进行互联网的传输，从而形成了报警的组网，使得管理人员能够进行集中管理。而国内对于家庭智能紧急呼叫系统的研究也取得了相当大的成果，设计人员在热释电传感器的设计根本上，改进了热释电传感器的内部结构和电路，从而减少了误触发信号的输出，为市场推出了更高性能的家庭智能紧急呼叫系统。
本文主要内容
本文主要设计了一款家庭智能紧急呼叫系统，在文章的第一章对该系统的发展背景以及国内外发展现状做了简要介绍，第二章主要确立了设计方案以及元器件的选型和介绍，第三章对家庭智能紧急呼叫系统的硬件系统进行了详细的设计，第四章对软件系统进行了设计。
方案选择及元器件介绍
微处理器的选择3
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
图 3-4 人体检测模块与单片机电路设计
致谢
时间过得飞快，转眼间三年的大学生涯就过去了大半。从开始进入课题申报到论文的顺利完成，一直都离不开老师和同学给予我热情的帮助。论文涉及了单片机，模拟电子技术，数字电子技术，C语言等基础课程。在设计的同时，我也得以学到了更多的知识。但是由于我自己专业水平有限，所以在设计的过程中依旧存在许多的不足。不过从本次设计中，依然有很大的收获。
一、 引言 1
（一） 家庭智能紧急呼叫系统发展背景介绍 1
（二） 家庭智能紧急呼叫系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 微处理器的选择3 3
（二） AT89C51单片机芯片概述3 3
（三） 人体红外检测传感器介绍2 5
（四） MQ-2烟雾传感器介绍 6
（五） LCD1602型集成液晶概述4 7
（六） SIM900A型GSM模块介绍2 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 9
（三） 人体检测模块电路设计 10
（四） MQ-2烟雾传感器电路设计 11
（五） LCD1602外围电路原理图设计 11
（六） SIM900A与单片机的电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 软件系统流程图设计 13
（二） HC-SR501热释电红外传感器工作流程设计 14
（三） 人体检测模块工作流程设计 15
（四） LCD1602液晶屏工作流程图 15
总结3 17
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
家庭智能紧急呼叫系统发展背景介绍
所谓“家庭智能紧急呼叫系统”，实际上就是一种智能的报警器，报 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
警器在人类历史上的出现可以追溯到很久以前，在远古时代以捕猎为生的人类就发明了功能最简单的报警器，以此来防备夜晚入眠时野兽的突袭。那时候人类采用的报警方法大多数是采用一个围绳将住所周围围起来，当有野兽靠近住所时将绊到围绳，从而被扯到的围绳立即出发安放在住所内的响铃或者其他简陋出发装置，人类将会立即惊醒，避免了的发生。在历史的长河中出现过各种各样的报警器，伴随着人类的智商不断提高，报警器也越来越趋向智能化，人类将大脑中的智慧结晶赋予了报警器。在二十一世纪的今天，电子技术的发展催生出了各种各样的传感器，电子仪器设备进入了多传感器时代，常常一个小型的设备中被嵌入了各种功能各异的传感器，以此来提高仪器的智能化和多功能化。随着人类对红外线信号的发现和认识，人们意识到世间万物都是能产生红外线的，而不同的动植物甚至没有生命的物体，所发出的红外线强度和类型都不一样，由此设计人员设计出了各种能够感知人类或者动植物的红外线传感器，在这么多的红外线传感器中，有一种成为热释电红外线传感器的模块常常被应用到对人体红外线的采集，从而衍生出了各种功能各异的电子产品。在过去的报警器中，往往采用机械触发或者声控触发，智能化程度极低，而随着设计人员对热释电红外传感器的不断完善，已经有相当一部分功能较为齐全的红外报警器出现在人们的视野中，这填补了报警器市场的一片空白，同时这种红外报警器也具有一定的缺陷，就是容易产生误触发信号，从而产生错误的报警。而随着嵌入式处理器和单片机的发展，各种微处理器的外形不断变小，性能不断强大，这使得处理器和红外传感器的结合成为一种可能，从而处理器对红外传感器产生的触发信号进行处理，以此来修补误触发的情况。
而在火灾报警方面，设计人员早就注意到了一种电阻特性随烟雾浓度发生改变的半导体，当火灾发生产生烟雾时，被烟雾环绕的半导体的电阻将比正常情况下小得多。该特性立即引起了电子设计人员的兴趣，将这种半导体结合其他电子元件就能够设计出一种传感器，当火灾发生时传感器输出高电平，而正常情况下传感器输出低电平。本课题就采用了这种特性的传感器作为火灾信号的采集模块，其高度的集成性以及稳定性使得系统的稳定性和实用性得到了大大的提高。
家庭智能紧急呼叫系统是一种能够实现火灾信号和非法入侵信号自动采集并能通过系统上GSM自动收发紧急信号短信的自动控制系统，这种系统目前进入了多传感器化以及高速处理化的阶段，所谓多传感器就是指系统内部嵌入了多种功能各异的传感器（如火灾传感器、人体红外线传感器、温湿度传感器、光敏传感器等），而高速处理化是指采用了32位单片机或者主频更高的FPGA或者DSP等微处理器作为主控核心，实现图像采集、声音信号采集等功能。
家庭智能紧急呼叫系统的国内外发展现状
国内外对于家庭智能紧急呼叫系统研究目前处于一种火热的状态，因为它的实用价值非常的高，一旦设计出了更高性能、更低成本的报警器，就能够迅速进入市场，淘汰相对落后的产品，从而滋生出了一大批生产研发报警器的企业。英国牛津大学的一个研究小组目前采用了ARM处理器作为主控核心，嵌入了以太网控制器，人脸识别等智能处理，将报警器产生的报警信后进行互联网的传输，从而形成了报警的组网，使得管理人员能够进行集中管理。而国内对于家庭智能紧急呼叫系统的研究也取得了相当大的成果，设计人员在热释电传感器的设计根本上，改进了热释电传感器的内部结构和电路，从而减少了误触发信号的输出，为市场推出了更高性能的家庭智能紧急呼叫系统。
本文主要内容
本文主要设计了一款家庭智能紧急呼叫系统，在文章的第一章对该系统的发展背景以及国内外发展现状做了简要介绍，第二章主要确立了设计方案以及元器件的选型和介绍，第三章对家庭智能紧急呼叫系统的硬件系统进行了详细的设计，第四章对软件系统进行了设计。
方案选择及元器件介绍
微处理器的选择3
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
图 3-4 人体检测模块与单片机电路设计
致谢
时间过得飞快，转眼间三年的大学生涯就过去了大半。从开始进入课题申报到论文的顺利完成，一直都离不开老师和同学给予我热情的帮助。论文涉及了单片机，模拟电子技术，数字电子技术，C语言等基础课程。在设计的同时，我也得以学到了更多的知识。但是由于我自己专业水平有限，所以在设计的过程中依旧存在许多的不足。不过从本次设计中，依然有很大的收获。
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