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基于GSM技术的住宅小区安防控制系统

基于GSM技术的住宅小区安防控制系统

内容摘要:本文介绍了基于GSM技术的住宅小区安防控制系统,该系统克服了电话远程家电控制系统电话费用高,控制时间长等的缺点,具有良好可扩展性和使用价值。智能家电控制系统可以在用户外出期间,对整个住宅的家电进行远程控制,提高了用户的时间利用率。

安全监控可以对居住环境进行实时的监控。监控范围包括室内防盗、火灾报警、煤气泄漏、水管爆裂等一系列不安全因素,保障用户生命和财产的安全。一旦有上述安全事故发生,智能监控器就会立即通过GSM网络将情况传递给户主,户主在得到消息后,可以立即采取有效的应急措施,如:打电话给当地物业、110求救中心或者119消防中心,对事故进行紧急处理。

为了满足信息存储和模拟量采集,本系统采用了Texas Instruments公司的MSP430F1611作为MCU,集中管理继电器、门磁传感器、温度传感器、烟雾传感器和湿度传感器,并通过西门子公司的GSM模块(TC35i)和用户进行远程信息交换。电磁继电器作为家电控制的终端,控制家电的开启和关闭。门磁传感器、温度传感器、烟雾传感器和湿度传感器构成了安防系统,保障用户生命和财产的安全。

关键字:GSM 远程家电控制安防

Residential District based on GSM technology

security control system

Abstract:The digest this text has introduced the remote intelligent appliance controll subsystem is based on the GSM short message which surmount the disadvantages of the remote wire telephone conyroll system such as the high cost and the long time of controll course,so the expansion and utility of our design are powefull.The subsystem can be used to controll the whole horse appliances when the consumers are not at home,it can greatly improve the unitization of time.

The remote intelligent safety monitor subsystem can provide real-time monitor to the living environment.To ensure the consumers’ life and property be safe,the monitor range of insecure elements include thief,fire,gas leak,conduit burst ect.Once one of the above safety accidents is break out,the subsystem would auto immediately send a short message to the consumers to inform the safety situation by the GSM network,when the consumers get the massage they can take some available expedients to greatestly bring down the loses,such as call the local property, 110 or 119.

To cut down the consume of the power,our design adopt Texas Instruments’MSP430F1611 as MCU(micro controll unit)to intensively administer switch,magnet senser,temperature senser,smoke senser and hunidity senser magnet senser,temperature senser,smoke senser and hunidity senser.The MCU make use of the Siemens’GSM module Tc35i to remotely exchange messages with consumers.The switches are taken as the appliances controll terminals to turn on or turn off appliances.Magnet senser,temperature senser,smoke senser and hunidity senser,they constitute the remote intelligent safety monitor system,and ensure the consumers’ life and property be safe.

Keywords: GSM remote appliance control safety monitor

目录

前言 (1)

1 各模块选择与论证 (1)

1.1 MCU的选择 (1)

1.2 GSM的选择 (2)

1.3 防盗模块的选择 (2)

1.4 家电控制模块的选择 (2)

1.5 气敏模块的选择 (2)

1.6 温度模块的选择 (3)

1.7 湿度模块的选择 (3)

1.8 结论 (3)

2 系统硬件设计 (3)

2.1 系统总体设计 (3)

2.2 单元电路功能及原理分析 (5)

2.2.1 电源部分分析 (5)

2.2.2 串口通讯电路分析 (5)

2.2.3 液晶显示接口电路 (6)

2.2.4 传感器部分电路 (6)

2.2.5 家电部分电路 (8)

3 系统软件设计 (8)

3.1 主程序流程图 (8)

3.2 串口中断服务子程序 (9)

3.3 GSM模块初始化子程序 (10)

3.4 主循环子程序 (10)

3.4.1 主循环程序流程图 (11)

3.4.2 短信读取程序流程 (12)

3.4.3 预存语音流程 (13)

4 系统合成与组装 (13)

4.1 整机结构和工艺及PCB制作 (13)

5 系统调试 (15)

5.1 电路的测试与仪器使用 (15)

5.2 测试结果 (15)

5.2.1 短信显示时间 (15)

5.2.2 电器开启与关闭时间 (15)

5.2.3 煤气泄露事故 (16)

5.2.4 水管破裂事故 (17)

5.2.5 防盗事故 (17)

5.2.6 火灾事故 (17)

6 结束语 (18)

附录1:短信读取流程图 (19)

附录2:主系统使用说明 (20)

附录3:预存语音流程图 (22)

参考文献 (23)

基于GSM技术的住宅小区安防控制系统

前言

随着我国人民生活水平的不断提高,经济的快速发展,住宅最初的居住功能已无法满足人们对居家概念的要求,现代人们更注重对住宅的人性化需求。安全、舒适、快捷、方便的智能小区,已成为住宅发展的主流趋势,其中,安全性是首要目标。除了人为的因素外,现在主要依靠小区的智能化安全防范系统,来实现智能小区安全性。

智能家居进入我国已经有将近10年的时间,目前的软硬件相结合的智能化接口技术、智能家庭网关、家庭网络应用环境和家庭网络的远程控制技术已代替最初的家庭网络体系结构;应用层面也从最初的家庭电话电脑网络、安防监控发展到目前的灯光、空调控制,实现方式也从原来的单纯产品功能叠加到现场总线集中控制等。

传统的安防系统主要依靠电话网播报警讯信息,但电话网易被破坏,且不适用于偏远地区等架设通信线路困难或不经济的地方。

随着科学技术的发展和时代的进步,人们越来越关注无线通信技术,其应用范围也越来越广。GSM(Globa1 system for Mobile communications)技术是基于时分多址技术和频分多址技术的通信网络体系,属于第二代通信技术。传输速度快、费用低等优点,使其在远程智能控制系统中得到了广泛的应用,例如:基于GSM和GPS的车辆跟踪监视系统、基于GSM的远程LED信息分布系统等。

利用GSM网络作为无线智能监控系统的信息传输平台其原理简单,安全保密性高,又不需要组建专用网络和维护网络, 加上GSM网络覆盖面广与传统的监控系统相比有着其独特的优势是一种很有效的方法。本文是基于手机模块的智能家居监控系统设计,满足了人们对家庭安全情况的及时了解、实时信息处理和有效控制的需要,利用现有的GSM 网络,以短消息的形式和电话远程控制的方式实现防火、防盗、紧急求援等家庭所要求的安全监控和报警多种功能,同时在家庭电器智能控制方面,可实现对家用电器智能化的管理和调控,通过多种调节手段最大限度的满足居家用户人性化的要求。

1 各模块选择与论证

1.1 MCU的选择

考虑到本设计需要对大量数据进行分析处理,同时,需要预设大量用户信息,因此,本系统考虑使用数据存储器和程序存储器偏大的微控制芯片。其次,本系统需要对多组模拟量进行采集分析,考虑到构造最小系统的条件约束,同时为了简化系统电路,提高

系统稳定性,因此在微控制芯片选择时,需要考虑一个具有内部集成模拟/数字转换的MCU。综合以上因素,本系统选择了Texas Instruments公司的MSP430F1611作为MCU。MSP430F1611具有超大容量RAM和超大容量程序存储器,同时具有16位高精度和高速A/D转换,满足本设计对微处理器的要求,而且,其大容量的存储器为本设计升级和增加功能、使用性质改变提供了足够空间,避免系统升级后造成主控芯片更换而带来的硬件浪费和不必要放入软件开发费用,这样的选择符合资源冗余原则。

1.2 GSM的选择

由于GSM是目前我国主要使用的蜂窝数字移动通信系统:其技术成熟,覆盖面广,传输距离基本不受限制,而且直接面向用户手机,是良好的无线传输平台。采用GSM网络作为远程控制的传输媒介,降低了系统造价,消除了部分地区有线通信安装困难、费用高的缺点;同时,GSM的安装不用考虑布线的不便和影响美观。用户手机为远程监控终端,当有安全事故发生时,手机就会接收到一条来自智能监控器的报警短信,在设计开发过程中GSM网络和用户手机均为现有设备,可以直接引入系统,因此,大大降低了设计成本,提高了普及率。本设计在综合考虑设备质量和造价的前提下,决定使用Siemens公司的GSM模块TC35i。TC35i是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,具有良好的市场口碑,且接口电路简单,可直接和串口通信,因此,具有可用性。

1.3 防盗模块的选择

防盗类传感器分为无源和有源两类。有源传感器常用的有直射红外,热释电红外等,直射红外容易受到小动物的干扰,如昆虫等。热释电红外虽然可以防止昆虫等干扰,但它易受到强光、强热、电磁波等干扰,所以也不稳定。无源传感器常用的有门磁传感器,它的核心元件是干簧管,构造简单,价格低廉,体积小易于安装在隐蔽的地方,不易受到外界干扰;根据门窗的材质可以选择适当的门磁传感器或窗磁传感器。因此,本系统选择了门磁传感器作为防盗报警的探测器。

1.4 家电控制模块的选择

家电的控制可以通过继电器来控制其开启与关闭,在不影响控制效率的情况下,为了降低造价,本系统选择了一般的电磁继电器;这类继电器价格低廉,结构简单,消除了部分固态继电器不能可靠关断的缺点。

1.5 气敏模块的选择

考虑到本系统需要采集烟雾浓度和煤气浓度,因此,本系统需要选择一个多功能的气敏传感器,这样可以节约成本,同时可以简化电路,提高系统稳定性等。经过分析对比,本系统选择了MQ-2 气体传感器。该传感器可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置,

适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。因此,符合本设计的要求。

1.6 温度模块的选择

在考虑降低系统设计难度和体积的前提下,本系统选择了美国DALLAS的DS18B20数字温度传感器,它的外部电路接口简单,可以与单片机通过单总线协议直接进行通信;工作电压范围宽,可以与MSP430F1611电压匹配。避免了使用其它模拟传感器带来数据采集与转换的复杂计算。而使用DS18B20可以直接读取环境温度值,精确度高达0.5摄氏度偏差,而且其体积小,便于安装和调试。

1.7 湿度模块的选择

由于本系统的湿度采集主要用于检测水管是否破裂。而水管破裂前后空气湿度变化范围非常大,因此,湿度的采集精度要求可以不必过高。这样,本系统在保证检测准确度的前提下,可以降低成本。因此,选择了湿敏电阻。这种传感器成本低,体积小,对环境湿度变化非常敏感,可以满足本系统对湿度采集的要求。

1.8 结论

通过对各类型元器件的对比,考虑到设计成本和设计精度的要求,在充分保障系统可靠性的前提下,本系统选择了成本低廉的元器件,降低了系统硬件投资并减少了软件开发周期,具有可行性。同时,在模块的选择时,考虑了系统升级或者功能的改变带来的资源消耗,本系统考虑了冗余部分资源,提高了系统的适应能力。

2 系统硬件设计

2.1 系统总体设计

系统硬件框图如图2.1-1所示,本设计采用Texas Instruments公司的MSP430F1611作为控制器,整合了一些外围模块,构成了最小系统,完成了远程家电控制、火灾报警、防盗、水管破裂监测和煤气泄漏监测等功能。

★ GSM通讯模块:在本方案中作为主控器的报警通道,同时也是用户远程控制的通道,负责信息的接收与传送;

★家电控制子系统:负责各类家电的开启与关闭;

★液晶显示模块:显示模块工作状态及数据,主要用于测试系统和安装系统以及演示时使用;

★传感器子系统:负责环境数据采集并传到控制器处理。

图2.1-1 系统框图

系统电路总原理图如图2.1-2所示,系统硬件采用模块化设计,便于原理分析与硬

件调试。

图2.1-2 系统总原理图

MCU (MSP430F1611)

系统控制中心

家电控制子系统

GSM 通讯模块(TC35i ) 液晶显示 温度、烟雾、湿度、门磁传感器

2.2 单元电路功能及原理分析

2.2.1 电源部分分析

图2.2.1-1所示为智能控制系统的供电部分电路,由于本系统元件的工作电压各有不同,因此在设计电源时,为了降低成本,系统没有使用独立供电,由于需要12V、5V、3.3V这三组电源因此,本系统选择了一个12V交流变压器,将12V交流输入电源后,首先整流,然后接入一个三端稳压器78L12,使其输出一组12V的稳压电源供继电器使用,在12V输出后,在通过一个5V三端稳压器78L05,这样就产生了5V直流稳压电源,供部分传感器使用。最后,经过一个3.3V三端稳压器(CX1117),使其输出稳定的3.3V电源供系统控制芯片及部分传感器使用。为了让电源更加稳定,降低波纹系数,系统加入电解电容使电压更稳定。为了指示系统电源工作正常,系统在3.3V输出端加了一个电源指示灯,便于目测电源是否正常。

图2.2.1-1 供电系统

2.2.2 串口通讯电路分析

图2.2.2-1 串口通信电路

图2.2.2-1所示为控制中心MSP430F1611与GSM模块(TC35i)通信的接口电路。本电路采用了异步串行通信芯片MAX232,经过这个电路处理后的数据传输距离可以达到5米左右,满足我们这个系统的要求。该芯片可以支持两路独立的通信,本系统只使用了其中的第2路,为了让芯片与MSP430F1611电平匹配,在其间加了5.1K欧姆的降压电阻。当本系统用于多点数据采集时或者需要连接上位机时,可以利用另一个通道传送数据,因此,这样的冗余既没有浪费硬件资源也为系统升级提供了条件。

2.2.3 液晶显示接口电路

图2.2.3-1为本系统显示部分接口电路,液晶显示器采用了128*64字符型点阵液晶显示器,其电路需要5V电源,为了便于看清显示器的内容,系统加上了背光,为了防止电流过大,在背光中加了一个10欧姆的功率电阻。同时在显示时加了屏幕对比度调节,通过图中RT1 电阻可以实现对比度调节。在本设计中,液晶显示主要功能用于系统调试和安装以及演示使用,当安装成功后,即可拆去,这样的设计降低了成本。

图2.2.3-1 显示部分接口电路

2.2.4 传感器部分电路

如图2.2.4-1所示为本系统对住宅环境数据采集部分电路,由温度传感器、湿度传感器、气敏传感器(烟雾传感器)、门磁传感器组成。其中,温度和气敏作为火灾监测电路,湿度传感器作为水管破裂监测电路,门磁传感器作为防盗监测电路。温度传感器采用美国DALLAS公司的DS18B20数字传感器,它内部集成了复杂的模数转换电路,通过单总线协议与单片机进行数据通信,在其I/O口需要接4.7K上拉电阻,方能正常工作。

图2.2.4-1 传感器部分电路

门磁传感器采用干簧管作为核心器件,通过其对磁场的敏感特性,当门或者窗关闭时其出于短路状态,当门或者窗户被打开后,干簧管处于断开状态,通过监测电平的高低即可以判断是否有小偷闯入住宅。湿度传感器采用的是湿敏电阻,其随环境湿度变化非常敏感,当水管破裂时,环境湿度迅速上升,此时,湿敏电阻的阻值将发生变化,因此可以通过采集模拟电压,从而判断水管是否破裂。气敏传感器是一类对烟雾和煤气等气体非常敏感的模拟传感器,本系统采用了气敏传感器MQ-2,当给气敏传感器加上加热电压大约两分钟后,便可进入正常工作状态。

图2.2.5-1 家电控制电路

2.2.5 家电部分电路

图2.2.5-1为家电控制部分电路,这是其中一路家电控制电路,本系统使用的是普通的电磁继电器,为了隔离高压电路对本系统造成的干扰,我们在继电器的两端加了一个隔交流的二极管,为了有效的开启或者关断继电器,我们在设计时加了一个三极管放大电流,同时又能起到开关作用。

3 系统软件设计

本系统采用了MSP430F1611作为系统控制中心,在软件设计中利用了该单片机数据存储大,便于对用户信息、传感器数据和短信内容进行存储和处理的优点。主程序中首先完成的是各个模块的初始化,主要包括液晶显示器初始化、传感器初始化、GSM模块初始化、模数转换模块初始化。为了防止天气变化和昼夜温差等因素造成的误差,本系统在启动时首先对环境的状况进行一次数据采集,并记录各数据。

整个程序的编写均由C语言完成,在程序设计中,采用了结构化程序设计方法,使各个模块程序相对独立开来,便于程序代码的维护、移植和升级。同时,这样分离式程序设计,降低了代码的调试难度,缩短了调试周期。在程序设计中,大量使用了宏代换语句,为程序的修改提供了简易的接口,消除了修改中重复查找相同代码的繁琐,提高了效率。我们将与用户信息密切相关的数据放在一个文件里,在系统安装时,可以根据用户要求修改控制命令和返回信息等信息,体现了现代社会人性化的要求。

3.1 主程序流程图

在主程序中,首先关闭了看门狗和总中断,避免了在初始化过程中看门狗或其他中断导致单片机复位,使初始化无法完成。如图3.1-1为主程序流程图初始化过程分模块进行,增加了程序的可读性,而且便于分块调试,缩短了调试周期。考虑到LCD、UART 和ADC对时序的要求,在时钟初始化部分对系统的默认时钟进行了调整,开启了XT2震荡器,调整了分频因子,使整个系统能协调工作。

当初始化完成后,程序首先采集一次各传感器传回的数据,并将数据保存起来。然后程序进入一个无限循环,循环体内容如下:首先采集各个传感器传回数据,包括两个模拟通道采集的湿度和气体浓度,数字温度传感器传回的环境温度,门磁传感器传回的门、窗状态。并对数据进行比较,比较内容为初始化时保存的数据,如果数据变化范围大,说明发生相应的事故,这时立即将报警标志位置“1”,如果变化部不大,说明环境正常,将标志位置“0”,同时记录数据,用于下次比较。当各个传感器完成数据采集和分析后,立即判断各个子系统是否处于监控状态,如果处于工作状态,立即判断各报

警标志位,如果相应标志位置“1”,则产生对应报警信息,通过GSM模块发送出去。

开始

时钟初始化

液晶显示初始化

串口初始化

GSM模块初始化

采集数据、记录初始值

核心程序

图3.1-1 主程序流程图

3.2 串口中断服务子程序

GSM通讯是整个系统的核心,是本系统与外界进行数据交换的核心。如图3.2-1所示,在本设计中,发送和接收数据均使用了中断服务,发送中断采用设置标志位的方式解决数据发送的相关问题。接收中断将数据拷贝到预设的数据存储区,同时判断接收到的数据是否为有新短信到达通知,如果有则将短信达到标志位置1,没有则标志位置0,在主程序中,通过判断标志位就可以执行是否读取短信,缩短了因为没有短信而读取数据带来的时间浪费。

图3.2-1 串口中断流程图

3.3 GSM 模块初始化子程序

在本设计中,由于GSM 模块是本系统的核心,GSM 模块不能正常工作,则系统不能

正常工作,因此,GSM 的初始化采用了循环程序设计,只有每条命令都正常执行后,方可进行下一条命令的发送。初始化过程如图3.3-1:

图3.3-1 初始化过程图

3.4 主循环子程序

在本设计中,引入了各类标志位,包括系统工作标志位(防盗子系统标志位、火灾

是否有新短信

接收中断

标志位置1 将接收字符拷贝到MsgBuf 结束

标志位置0

发送中断

标志位置位0

结束

联机

关闭回显

设置波特率

设置信息中心号码

设置文本模式

设置新短信达到通知

初始化成功

结束

开始

监测子系统标志位、水管破裂监测子系统标志位、煤气泄漏监测子系统标志位),系统

报警标志位(火灾报警标志位、水管破裂报警标志位、煤气泄漏报警标志位)。这使得

函数的调用更加独立化,简洁化。

例如:以下程序段中设置了一个防盗系统开启或者关闭标志位(Thief_system_state)、报警标志位(M_alarm)。首先调用各函数读取数据,然后系

统判断防盗系统标志位是否开启,如果开启则判断防盗报警是否已经触发,如果触发则

执行短信发送命令并返回发送成功与否。同时,我们在程序的编制时,使用了大量宏定

义,且宏定义均使用英文助记符标识,这使程序阅读和修改更加快捷、方便。程序代码

如下所示:

if(Thief_system_state==1) //防盗系统开启

{

THIEF_ALARM_ON; //开启防盗系统工作指示灯

if(M_alarm==1) //判断是否发生盗情

{

SendMsg(Thief_Alarm,User_phonenumber1); //发送报警信号到用户机1 SendMsg(Thief_Alarm,User_phonenumber2); //发送报警信号到用户手机2 Thief_system_state=0; //关闭防盗报警子系统

Thief_happen_off; //关闭防盗报警指示灯

THIEF_ALARM_OFF; //关闭防盗报警子系统工作指示灯

}

}

3.4.1 主循环程序流程图

本循环分为两个部分,第一部分:读取各传感器数据并进行分析,第二部分,判断

标志位并进行相应操作。第一部分,首先通过一个I/O端口模拟单总线协议读取DS18B20

的温度并判断其是否过高,然后通过MSP430F1611内部模数转换采集各模拟通道模拟量,

计算出相应的数据,在这里,为了防止错误报警,系统采用了对比算法,当数据变化范

围大时,产生报警信号并丢弃此刻所采集的数据,当数据变化小时,保存当前数据,作

为下次比较时所使用的数据。

根据变化,变化大将报警标志位置“1”,否则置“0”。第二部分,首先判断各个

子系统工作状态,是“1”则通过第一部分采集并分析数据后对标志位做出的修改,判

断标志位是否为1,是1 执行相应的报警命令,否则部判断报警标志位。如果新短信到

达则读取短信,执行相应的代码。主循环程序是本系统的核心程序,其流程如图3.4.1-1所示。

进入核心程序

读取温度并判断、修改火灾报警标志位

读取气敏浓度和湿度并判断修改对应报警标志位

读取门磁状态并判断修改防盗标志位

显示数据

判断防盗系统是否开启及是否报警

判断火灾报警是否开启及是否报警

判断水管监测是否开启及是否报警

判断煤气监测是否开启及是否报警

判断是否有新短信及阅读新短信

核心程序结束

图3.4.1-1 主循环程序流程图

3.4.2 短信读取程序流程

短信读取包括两步,为了防止被非法用户修改系统工作状态,我们采用密码来

对系统合法用户进行分辨。首先,读取短信内容,分析其中是否有合法密码,如果

密码与系统预设密码相同则证明用户拥有系统使用权,则进行下一步判断。

第二步为判断是何命令,如果命令与预设的命令相同,则执行相应代码,命令包括:设置报警短信接收方号码1,设置报警短信接收方号码2,设置系统使用密码,开启(关闭)家用电器1,开启家用电器2,开启(关闭)防盗子系统、开启(关闭)火灾监测系统、开启(关闭)水管破裂监测子系统,开启(关闭)煤气泄漏监测子系统。短信读

取流程图详见附录1。

主系统使用说明见附录2。

3.4.3 预存语音流程

首先看门狗,I\O口,LCD,ISD4004进行初始化,然后系统判断有无按键按下,若有键按下,则判断所按键并执行相应的代码,具体代码如下:按键1:从指定地址录“发生火灾”并修改当前地址,并从当前地址回放录音。按键2:从指定地址录“小偷闯入”并修改当前地址,并从当前地址回放音。按键3:从指定地址录“煤气泄露”并修改当前地址,并从当前地址回放音。按键4:从指定地址录“匪徒入室抢劫”并修改当前地址.。

4系统合成与组装

4.1 整机结构和工艺及PCB制作

整个系统的工艺通过规划分为指示部分、数据采集部分、控制部分和通信部分。其中指示部分包括液晶显示器、模块指示灯、报警指示灯和家电工作状态指示灯。分别用来显示数据和各子系统工作状态。数据采集部分包括传感器输入电路,如温度传感器、气敏传感器、湿度传感器、门磁传感器。控制部分为本设计的微中央处理器(MCPU),负责数据处理及系统协调;通信部分为本系统的灵魂,它是本系统与用户进行报警和家电控制的交流平台。

原理图和PCB图全部采用Protel 99SE绘制。在原理图的绘制过程中,采用了结构化的设计方法,根据功能的不同将系统分块绘制,并使用边框将电路模块图分开,便于设计者修改和读者审视。PCB的绘制在元件布局时,系统同样采用了结构化设计,将功能相同的模块尽量集中在一起,例如:各类传感器都集中放置在一个电路板上。各类指示灯也放在了一个电路板上。为了提高线路稳定度和体现布局、布线的艺术性,本系统完全采用的手工绘制。由于本系统电路元件不多,因此,采用单面板即可完成。

在制作中,考虑到腐蚀制板技术的工艺及精度,为了提高电路稳定性,在布线时,设置最小线宽为0.3MM,最大线宽为1.5MM,在布线过程中,根据布线的性质不同,设置了不同的线宽,提高了系统的稳定性。缩短了调试时间,提高了系统测试效率。MSP430F1611芯片背板用传统腐蚀法制作(先将Protel 99SE绘制的PCB图打印在热转印纸上,然后用热转印机把图案转印到敷铜板,再将附有图案的敷铜板放到三氯化铁溶液里氧化腐蚀,最后得到电路板)。

图4.1-1—图4.1-2为本系统的电路图以及3D效果图

图4.1-1 系统主电路板

图4.1-2 系统指示灯及传感器电路

5系统调试

5.1 电路的测试与仪器使用

电路的测试过程中,为了测试各模块工作电压是否正常,主要使用了数字万用表、打火机、湿毛巾,PC机(附带串口线、串口调试助手V2.1),三张SIM卡(都是中国移动动感地带,其中:安装在GSM模块内的SIM卡号为:159********),两部手机(NOKIA 诺基亚E66,BBK步步高i289)数字万用表主要用于检测各模块电路的直流电压伏值是否满足主要元件的工作要求,以及在环境发生强烈变化时,传感器输出电压时候有变化,以判断传感器是否正常工作;打火机和湿毛巾用来模拟使环境变化的来源,打火机可以模拟火灾和煤气泄露,湿毛巾用于模拟水管破裂时空气湿度变大的情况;PC机及其附带的串口线和串口调试软件主要用于检测电路板和GSM模块的串口是否能正常工作,三张SIM卡分别用于GSM模块和两部手机收发短信,两部手机作为用户和系统的交互终端。

5.2 测试结果

5.2.1 短信显示时间

用户编辑任意短信后,从按发送键到系统把短信内容显示到液晶屏幕上的时间,祥见表5.2.1-1

表5.2.1-1 短信显示时间

项目手机品牌NOKIA诺基亚E66 BBK步步高i289

第一次测量 s 11.97 16.00

第二次测量 s 11.06 14.12

第三次测量 s 12.79 13.56

第四次测量 s 11.18 14.75

第五次测量 s 13.40 13.79

平均值 s 11.980 13.823

5.2.2 电器开启与关闭时间

用户在控制家用电器时,用正确编辑好控制信后,从按发送键到使用电器开启和关闭的时间,详见表5.2.2-1与表5.2.2-2。

表5.2.2-1 开启时间

项目手机品牌NOKIA诺基亚E66 BBK步步高i289

第一次测量 s 13.17 16.02

第二次测量 s 12.96 15.78

第三次测量 s 13.09 15.27

第四次测量 s 13.51 16.20

第五次测量 s 12.88 15.03

平均值 s 13.140 15.690

表5.2.2-2 关闭时间:

项目手机品牌NOKIA诺基亚E66 BBK步步高i289

第一次测量 s 12.84 15.06

第二次测量 s 13.26 15.45

第三次测量 s 13.18 15.39

第四次测量 s 12.93 16.12

第五次测量 s 13.38 16.09

平均值 s 13.123 15.640

5.2.3 煤气泄露事故

用打火机的喷气孔对准气敏传感器喷气,模拟了煤气泄露事故的发生,测量从按下打火机放气按钮到用户接收到报警短信时的时间,详见表5.2.3-1。

表5.2.3-1 煤气泄漏报警时间

项目手机品牌NOKIA诺基亚E66 BBK步步高i289

第一次测量 s 19.03 15.97

第二次测量 s 20.62 16.06

第三次测量 s 17.69 16.14

第四次测量 s 19.68 16.70

第五次测量 s 20.17 15.63

平均值 s 19.627 16.057

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