文章目录
- 0 前言
- 1 GMS模块原理
- 1.1 GMS模块
- 1.2 技术规格
- 1.3 适应性
- 1.4 GMS 示例代码
- 5 实现效果
- 2 系统硬件设计
- 3 软件设计
- 4 实现效果
- 5 最后
0 前言
🔥
这两年开始毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提升，传统的毕设题目缺少创新和亮点，往往达不到毕业答辩的要求，这两年不断有学弟学妹告诉学长自己做的项目系统达不到老师的要求。
为了大家能够顺利以及最少的精力通过毕设，学长分享优质毕业设计项目，今天要分享的是
🚩 毕业设计 stm32与GSM的远程无线智能报警系统（项目开源）
🥇学长这里给一个题目综合评分(每项满分5分)
- 难度系数：3分
- 工作量：4分
- 创新点：4分
🧿 项目分享：
1 GMS模块原理
1.1 GMS模块
GSM模块使用上海SIMcom公司的SIM900高精度无线GSM/GPRS完全四频芯片，使用SMT封装且融 合了高性能的ARM926EJ-S内核。可以适应小型设备的高性价比解决方案。
模块采用标准工业级接口，SIM900配备支持GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz的语音、短信、 数据和传真，高内聚性且低功耗。
模块在通信时瞬时电流可达2A，所以需要给控制板外接电源，一般的7.5V 2000mA直流电源即可。也可另购直流7.5V电源或者电池盒。
1.2 技术规格
- 全四频 850/ 900/ 1800/ 1900 MHz
- GPRS多热点类型10/8
- GPRS符合B型基站
- GSM 2/2+ 标准
- 4型 (2 W @850/ 900 MHz)
- 1型 (1 W @ 1800/1900MHz)
- 支持SAIC (Single Antenna Interference Cancellation)
- 采用兼容AT指令控制(GSM 07.07 ,07.05以及SIMCOM增强型指令）
- 低电运行时0.1mA
- 工作温度 -40°C to +85 °C
1.3 适应性
兼容蜂窝AT指令
AT指令简介
- 使用任何串口调试终端，需要勾选“添加新行”或者类似的。使用Arduino IDE 1.0以上版本的串口窗口需要选择“Both NL& CR”，低版本的IDE不支持这个功能。
- 所谓AT指令，就是通讯模块通信用的一种指令，以字母“AT”开头。发送AT指令后，会返回以"+"开头的执行结果，如果出错会返回“ERROR”信息，如果正常则会在消息最后发“OK”字样。
下面仅以常用功能举例，复杂的功能请参见SIM900_ATC文档。
测试信号质量，用串口发送下面的指令：
AT+CSQ会收到形如下面这样的回复消息：
+CSQ: 11,0
OK拨打电话（这条指令后的分号不可少），可以把下面指令里的10086，替换成其他号码。
ATD10086;接听电话
ATA发送短信
首先设置成文本模式：
AT+CMGF=1
设置使用模块默认的国际标准字母字符集发送短信
AT+CSCS?
发送目标号码
AT+CMGS="10086"
此时系统会出现“>”提示符，直接输入短信内容
> YE
这条短信的目的是发送给10086，用来查询余额。发送成功以后会收到系统如下提示，后面的数字表示发送短信的编号。
+CMGS: 115
OK1.4 GMS 示例代码
//
// SIM900 GSM/GPRS模块驱动
//模块使用7.5V电源供电，在测试时必须插入SIM卡
// 作者：丹成学长Q746876041 毕设帮助
//
#include <Wire.h>
#define GprsPWR 37 //模块电源开关信号，处理器输出高电平会导致模块拉低PWRKEY来开启和关闭模块。 用户可以通过 拉低PWERKEY 保持至少1秒然后释放来开启和关闭模块。
#define GprsNRST 2 //外部复位控制脚，处理器控制信号给高电平，导致模块管脚复位低电平复位。
#define GprsSTATUS 10 //模块状态输出管脚，低电平：模块掉电，高电平：模块在工作状态，模块电源开关或者模块复位后至少需要等待2.5秒后才能检查STATUS管脚状态。
//函数原型: void GprsPWRkey(void)
//参数说明: 无
//返回值: 无
//说明: GPRS模块开关机时序
///
void GprsPWRkey(void)
{
digitalWrite(GprsPWR,HIGH);
delay(1500); //至少维持1秒钟
digitalWrite(GprsPWR,LOW);
delay(2500); //等待2.5秒后，在去检测STATUS管脚，STATUS低电平：模块掉电，高电平：模块在工作状态
}
//函数原型: void GprsReset(void)
//参数说明: 无
//返回值: 无
//说明: GPRS模块复位时序
///
void GprsReset(void)
{
digitalWrite(GprsNRST,HIGH);
delayMicroseconds(50); //至少50US复位信号
digitalWrite(GprsNRST,LOW);
delay(2500); //等待2.5秒后，在去检测STATUS管脚，STATUS低电平：模块掉电，高电平：模块在工作状态
}
//函数原型: void GprsInit(void)
//参数说明: 无
//返回值: 开机状态， 0：模块掉电 1：模块在工作状态
//说明: GPRS初始化
///
int GprsInit(void)
{
int temp = 0;
pinMode(GprsPWR,OUTPUT); //将各个控制IO设置为输出
pinMode(GprsNRST,OUTPUT);
pinMode(GprsSTATUS,INPUT);
Serial.begin(9600); //使用serial 2 和 GPRS通信
Serial2.begin(9600); //使用serial 2 和 GPRS通信
GprsReset(); //模块复位
return temp;
}
//函数原型: void GprsInit(void)
//参数说明: 无
//返回值: 无
//说明: GPRS模块测试，打电话,在串口调试终端输入ATDxxxxx13800138000;回车换行 拨打电话
// 发送AT+CSQ回车换行 查询信号强度。在这里可以测试各种AT指令
///
void GprsTest(void)
{
Serial2.print("A"); //发送一个大写字母A来同步GPRS模块的波特率
//发送短信
Serial2.println("AT+CMGF=1");
Serial.println("AT+CMGF=1");
delay(1000);
Serial2.println("AT+CMGS=\"13800138000\"");//xxx为电话号码
Serial.println("AT+CMGS=\"13800138000\"");//xxx为电话号码
delay(1000);
Serial2.print("TEST");
Serial.print("TEST");
delay(1000);
Serial2.write(26);
Serial2.write(26);
Serial2.println();
delay(5000);
// SMS to 10086 for Queky
Serial2.println("AT+CMGS=\"10086\"");//xxx为电话号码
Serial.println("AT+CMGS=\"10086\"");//xxx为电话号码
delay(1000);
Serial2.print("YE");
Serial.print("YE");
delay(1000);
Serial2.write(26);
Serial2.write(26);
Serial2.println();
while(1){
if(Serial.available()) //读取 USB串口数据将数据发送给GPRS模块
{
char input = Serial.read();
Serial2.print(input);
}
if( Serial2.available()) //接收 GPRS模块返回数据，将数据显示到USB串口终端
{
char input2 = Serial2.read();
Serial.print(input2);
}
}
}
void setup()
{
GprsPWRkey();
GprsInit();
delay(2000);
//GprsReset();
GprsTest();
}
void loop()
{
}
//
// SIM900 GSM/GPRS模块驱动
//模块使用7.5V电源供电，在测试时必须插入SIM卡
// 作者：丹成学长Q746876041 毕设帮助
//5 实现效果
结合GPS模块，把GPS数据发送到自己的手机上
部分核心代码 (使用STM32单片机)
#include "gps_config.h"
#include "bsp_usart3.h"
#include "nmea/nmea.h"
/* DMA接收缓冲 */
uint8_t gps_rbuff[GPS_RBUFF_SIZE];
/* DMA传输结束标志 */
__IO uint8_t GPS_TransferEnd = 0, GPS_HalfTransferEnd = 0;
/**
* @brief GPS_Interrupt_Config 配置GPS使用的DMA中断
* @param None.
* @retval None.
*/
static void GPS_Interrupt_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
// DMA2 Channel Interrupt ENABLE
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = GPS_DMA_IRQn;//中断用的是RX不是TX啊啊啊啊fuxx！！
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/**
* @brief GPS_ProcessDMAIRQ GPS DMA中断服务函数
* @param None.
* @retval None.
*/
void GPS_ProcessDMAIRQ(void)
{
if(DMA_GetITStatus(GPS_DMA_IT_HT) ) /* DMA 半传输完成 */
{
GPS_HalfTransferEnd = 1; //设置半传输完成标志位
DMA_ClearFlag(GPS_DMA_FLAG_HT);
}
else if(DMA_GetITStatus(GPS_DMA_IT_TC)) /* DMA 传输完成 */
{
GPS_TransferEnd = 1; //设置传输完成标志位
DMA_ClearFlag(GPS_DMA_FLAG_TC);
}
}
/**
* @brief GPS_DMA_Config gps dma接收配置
* @param 无
* @retval 无
*/
static void GPS_DMA_Config(void) //其为一个函数
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; //定义一个DMA_InitTypeDef类型的结构体，名为DMA_InitStructure
/*开启DMA时钟*/
RCC_AHBPeriphClockCmd(GPS_DMA_CLK, ENABLE);
/*设置DMA源：串口数据寄存器地址*/
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = GPS_DATA_ADDR; //带点号为结构体内的成员，可直接赋值，相当于变量
//从该处进入gps.config.h可见，gps的串口通信定义为USart2，我们可从这里修改
/*内存地址(要传输的变量的指针)*/
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)gps_rbuff;
/*方向：从外设到内存 */
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
/*传输大小DMA_BufferSize=SENDBUFF_SIZE*/
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = GPS_RBUFF_SIZE;
/*外设地址不增*/
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //想修改可直接找到相对应的名字修改
/*内存地址自增*/
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
/*外设数据单位*/
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
/*内存数据单位 8bit*/
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
/*DMA模式：不断循环*/
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
/*优先级：中*/
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
/*禁止内存到内存的传输 */
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
/*配置DMA的通道*/
DMA_Init(GPS_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);
GPS_Interrupt_Config();
DMA_ITConfig(GPS_DMA_CHANNEL,DMA_IT_HT|DMA_IT_TC,ENABLE); //配置DMA发送完成后产生中断
/*使能DMA*/
DMA_Cmd (GPS_DMA_CHANNEL,ENABLE);
/* 配置串口 向 DMA发出TX请求 */
USART_DMACmd(GPS_USART, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
}
/**
* @brief GPS_Config gps 初始化
* @param 无
* @retval 无
*/
void GPS_Config(void)
{
GPS_USART_INIT(); //初始化串口
GPS_DMA_Config(); //初始化串口配套的DMA模式
}
/**
* @brief trace 在解码时输出捕获的GPS语句
* @param str: 要输出的字符串，str_size:数据长度
* @retval 无
*/
void trace(const char *str, int str_size)
{
#ifdef __GPS_DEBUG //在gps_config.h文件配置这个宏，是否输出调试信息
uint16_t i;
printf("\r\nTrace: ");
for(i=0;i<str_size;i++)
printf("%c",*(str+i));
printf("\n");
#endif
}
/**
* @brief error 在解码出错时输出提示消息
* @param str: 要输出的字符串，str_size:数据长度
* @retval 无
*/
void error(const char *str, int str_size)
{
#ifdef __GPS_DEBUG //在gps_config.h文件配置这个宏，是否输出调试信息
uint16_t i;
printf("\r\nError: ");
for(i=0;i<str_size;i++)
printf("%c",*(str+i));
printf("\n");
#endif
}
/********************************************************************************************************
** 函数名称: bit IsLeapYear(uint8_t iYear)
** 功能描述: 判断闰年(仅针对于2000以后的年份)
** 入口参数： iYear 两位年数
** 出口参数: uint8_t 1:为闰年 0:为平年
********************************************************************************************************/
static uint8_t IsLeapYear(uint8_t iYear)
{
uint16_t Year;
Year = 2000+iYear;
if((Year&3)==0)
{
return ((Year%400==0) || (Year%100!=0));
}
return 0;
}
/********************************************************************************************************
** 函数名称: void GMTconvert(uint8_t *DT,uint8_t GMT,uint8_t AREA)
** 功能描述: 格林尼治时间换算世界各时区时间
** 入口参数： *DT: 表示日期时间的数组 格式 YY,MM,DD,HH,MM,SS
** GMT: 时区数
** AREA: 1(+)东区 W0(-)西区
********************************************************************************************************/
void GMTconvert(nmeaTIME *SourceTime, nmeaTIME *ConvertTime, uint8_t GMT,uint8_t AREA)
{
uint32_t YY,MM,DD,hh,mm,ss; //年月日时分秒暂存变量
if(GMT==0) return; //如果处于0时区直接返回
if(GMT>12) return; //时区最大为12 超过则返回
YY = SourceTime->year; //获取年
MM = SourceTime->mon; //获取月
DD = SourceTime->day; //获取日
hh = SourceTime->hour; //获取时
mm = SourceTime->min; //获取分
ss = SourceTime->sec; //获取秒
if(AREA) //东(+)时区处理
{
if(hh+GMT<24) hh += GMT;//如果与格林尼治时间处于同一天则仅加小时即可
else //如果已经晚于格林尼治时间1天则进行日期处理
{
hh = hh+GMT-24; //先得出时间
if(MM==1 || MM==3 || MM==5 || MM==7 || MM==8 || MM==10) //大月份(12月单独处理)
{
if(DD<31) DD++;
else
{
DD = 1;
MM ++;
}
}
else if(MM==4 || MM==6 || MM==9 || MM==11) //小月份2月单独处理)
{
if(DD<30) DD++;
else
{
DD = 1;
MM ++;
}
}
else if(MM==2) //处理2月份
{
if((DD==29) || (DD==28 && IsLeapYear(YY)==0)) //本来是闰年且是2月29日 或者不是闰年且是2月28日
{
DD = 1;
MM ++;
}
else DD++;
}
else if(MM==12) //处理12月份
{
if(DD<31) DD++;
else //跨年最后一天
{
DD = 1;
MM = 1;
YY ++;
}
}
}
}
else
{
if(hh>=GMT) hh -= GMT; //如果与格林尼治时间处于同一天则仅减小时即可
else //如果已经早于格林尼治时间1天则进行日期处理
{
hh = hh+24-GMT; //先得出时间
if(MM==2 || MM==4 || MM==6 || MM==8 || MM==9 || MM==11) //上月是大月份(1月单独处理)
{
if(DD>1) DD--;
else
{
DD = 31;
MM --;
}
}
else if(MM==5 || MM==7 || MM==10 || MM==12) //上月是小月份2月单独处理)
{
if(DD>1) DD--;
else
{
DD = 30;
MM --;
}
}
else if(MM==3) //处理上个月是2月份
{
if((DD==1) && IsLeapYear(YY)==0) //不是闰年
{
DD = 28;
MM --;
}
else DD--;
}
else if(MM==1) //处理1月份
{
if(DD>1) DD--;
else //新年第一天
{
DD = 31;
MM = 12;
YY --;
}
}
}
}
ConvertTime->year = YY; //更新年
ConvertTime->mon = MM; //更新月
ConvertTime->day = DD; //更新日
ConvertTime->hour = hh; //更新时
ConvertTime->min = mm; //更新分
ConvertTime->sec = ss; //更新秒
}
/*********************************************************end of file**************************************************/2 系统硬件设计
本系统的硬件主要是由传感器网路、PT2262/2267无线收发模块、MCU控制器、GSM模块组成。
传感器部分主要是采集家中安全信息，如温度、门窗的移动情况，而本设计最有特色的部分也在于传感器的选择，采用新型的加速度传感器，使防盗模块更完善；AT2262/2272是用于无线连接传感器与单片机的部分，此部分避免了防盗系统大量的布线工作；单片机主要是对采集信息的处理、判断并做出相应的处理过程，是整个系统的大脑；GSM模块主要是用于联系用户，现代在手机十分普及的背景下，采用GSM模块进行短息或语音通话直接通知户主家庭安全情况，会非常快捷，使得家中安全情况得到及时处理。
3 软件设计
整个系统主要的分为两个状态：主人在家状态、主人不在家状态。当主人在家时，报警系统仅对温度传感器和烟雾传感器进行监视；当按下主人不在家的按键时，系统就进入到主人不在家状态，对家中的门窗、温度、烟雾等作一系列的监控，一旦有意外发生能及时通知户主采取急救措施，有效避免灾情进一步发生。
程序是由主程序、开机初始化模块、主人在家状态模块、延时和定时器模块、无人在家状态模块、传感器检测模块、串口初始化和GSM通信模块组成。
- （1）主程序。单片机上电后即执行主程序。主程序调用开机初始化模块，之后确定用主人是否在家模块，确定要工作的状态。
- （2）开机初始化模块。该模块控制所有模块的指示灯点亮以确定所有模块都正常工作，同时对单片机内部特殊寄存器进行赋值，设置完毕后进入主人在家状态，只有当系统复位后此模块才会再次被调用。
- （3）主人在家状态模块。该模块调用对输入的定时扫描，在家中温度或烟雾浓度出现异常情况是报警，同时可在按键控制下转入到无人在家模块。该模块桶用探测器检测模块、延时和定时器模块相结合防止探测器的误触发，提高系统可靠性。
- （4）延时和定时器模块。该模块包含软件延时子函数及设置并启动定时器的子函数以达到对键盘的定时扫描。
- （5）无人在家状态模块。该模块调用传感器检测模块、延时和定时模块对外部输入
进行检测，在传感器被触发的情况下发出警报并进入发送短信模块。 - （6）传感器检测模块。采用定时扫描的方式进行实时检测防止报警被误触发，想主人在家状态模块和无人在家状态模块返回各输入口状态。
- （7）传感器检测模块。传感器主要是由MMA7455i加速度传感器、温度传感器和烟雾传感器组成，对家中情况进行监控，并做简单的信号处理。
- （8）串口初始化和通信模块。该模块对在进入发送短信状态时对串口进行初始化，负责与串口数据的收发，并在发送短信完毕时对特殊寄存器和全局变量进行设置。防止由于某些传感器一直处在触发状态而引起的短信重复发送。
- （9）GSM发送短信模块。该模块通过调用串口初始化和通信模块与GSM模块发送AT指令控制其发送短信。
4 实现效果
在连接好电路后，向DHT11哈气，观察液晶屏上湿度值是否增加，以此来判断DHT11是否能实现对湿度信息采集的功能。同时把电烙铁加热，等达到一定的温度后，放置在DHT11的旁边，从液晶屏中观察温度值的变化，同时但温度升高到45°时，观察单片机是否会通过GSM给指定手机发送短信。
5 最后
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