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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p><b> 1.前言1</b></p><p> 2.總體方案設(shè)計(jì)2</p><p><b> 2.1方案比較2</b></p><p> 2.1.1方案一2</p><p&g
2、t; 2.1.2方案二2</p><p> 2.2方案的論證與選擇3</p><p> 3.單元模塊設(shè)計(jì)4</p><p> 3.1 GSM模塊設(shè)計(jì)4</p><p> 3.1.1 GSM MODEM 的主要功能4</p><p> 3.1.2 GSM通信原理4</p><p
3、> 3.1.3 GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4</p><p> 3.1.4 GSM系統(tǒng)信道分類5</p><p> 3.1.5 315MHZ調(diào)幅遙控器6</p><p> 3.2 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)7</p><p> 3.3時(shí)鐘芯片模塊設(shè)計(jì)9</p><p> 3. 4傳感器模塊設(shè)計(jì)12</
4、p><p> 3.5電源模塊設(shè)計(jì)19</p><p><b> 4.軟件設(shè)計(jì)21</b></p><p> 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境21</p><p> 4.1.1 Proteus仿真軟件簡(jiǎn)介21</p><p> 4.1.2 keil編譯及調(diào)試軟件簡(jiǎn)介22</p>&
5、lt;p> 4.1.3 主程序流程框圖24</p><p> 4.2 SM短信模塊編程25</p><p> 4.2.1常見 AT 指令及使用方法25</p><p> 4.2.2短消息的編碼方式26</p><p> 4.2.3短消息發(fā)送程序設(shè)計(jì)30</p><p> 4.3 LCD顯示
6、32</p><p><b> 5.系統(tǒng)仿真33</b></p><p><b> 6.致謝34</b></p><p><b> 7.參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b> 8.附錄:36</b></p><p
7、> 附錄1:設(shè)計(jì)原理圖:36</p><p><b> 附錄2:程序37</b></p><p> 附錄3:外文翻譯資料44</p><p><b> 1.前言</b></p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,目前日常生活中出現(xiàn)了各種各樣的防盜報(bào)警器。但是,其中絕大多數(shù),要么
8、是設(shè)計(jì)比較繁雜,要么是制造工序復(fù)雜,要么是成本很高,不適合生產(chǎn)和人們的消費(fèi)需求,不能在一般居民的日常生活中得到廣泛應(yīng)用。但有一種紅外報(bào)警器卻擺脫了這種種缺點(diǎn)。該紅外報(bào)警器原理易于理解,外形美觀而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所用器件數(shù)目少,比較常見而且成本較低。因此該紅外報(bào)警器在制造工序上比其他報(bào)警器簡(jiǎn)單,在制造成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他類型的報(bào)警器。更為重要的是,此類報(bào)警器防盜的安全指數(shù)非常高,幾乎不會(huì)出現(xiàn)不報(bào)或誤報(bào)。可以有效地預(yù)防和打擊違法犯罪的盜竊行為,為
9、人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供了強(qiáng)有力的保障,為社會(huì)的安全穩(wěn)定發(fā)揮了巨大的作用,尤其是在一些住宅小區(qū)更是令人叫好。這種紅外報(bào)警器也因此被人們譽(yù)為"忠誠(chéng)的衛(wèi)士"或"人性化看門狗。</p><p> 隨著生活素質(zhì)的改善,人們對(duì)家居的財(cái)產(chǎn)、人身的安全的要求也越來越高,安防系統(tǒng)不再只限于防盜,而且能做到防劫、防火,以及即時(shí)解決突發(fā)事件。原始的家居安防模式是由鐵門、鐵鏈、鐵欄桿等組成,稱為被動(dòng)式防盜
10、,這是安防系統(tǒng)的雛型。這種被動(dòng)式安防系統(tǒng)已不能滿足人們的要求,于是出現(xiàn)了由電子探測(cè)器、探頭等報(bào)警終端通過有形的通信線路,如雙絞線、電纜等連接報(bào)警中心所組成的安防系統(tǒng),這種方式稱為主動(dòng)防盜。這種主動(dòng)安防較之被動(dòng)安防有很大的進(jìn)步。無論是從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,還是成本低廉,甚至是美觀上都優(yōu)于被動(dòng)式安防系統(tǒng)。所以,這種主動(dòng)式安防系統(tǒng)已不僅僅用于防盜,在其他領(lǐng)域都起到了安全防范的作用。</p><p> 但是,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,
11、電子技術(shù)的日趨成熟,通信和集成電路技術(shù)的交叉發(fā)展,這種有線的安防系統(tǒng)顯然也已落伍了。采用有線的方式連接報(bào)警探頭和報(bào)警主機(jī),由于受傳輸距離、環(huán)境、可變性等多種因素的制約,局域性很強(qiáng),而且這種安防系統(tǒng)存在著很大的漏洞,例如一個(gè)采用電話線連接的電話報(bào)警系統(tǒng),入侵者只要割斷電話線就可以讓整個(gè)系統(tǒng)形同虛設(shè),不能工作。此時(shí),人們把傳感技術(shù)和無線通信技術(shù)引入安防領(lǐng)域,為安防系統(tǒng)向無線發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。</p><p>
12、; 基于GSM模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)利用無線報(bào)警探頭或傳感器等作為報(bào)警終端,免去了電纜的束縛,改善了屋內(nèi)的環(huán)境,對(duì)于系統(tǒng)的施工也提供了很大的方便?;贕SM模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)與多點(diǎn)之間的信息交流,系統(tǒng)特別利用無線信息發(fā)送、接收的方式使整個(gè)報(bào)警過程更加隱蔽,更加可靠。</p><p> 基于GSM模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)概念一經(jīng)提出,就得到了迅速的發(fā)展,不僅在居家安全領(lǐng)域,在其他領(lǐng)域,如醫(yī)療監(jiān)護(hù)
13、、工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng),甚至是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域都得到很好的應(yīng)用,所以,未來的安防研究方向?qū)⑹牵夯贕SM模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。</p><p><b> 2.總體方案設(shè)計(jì) </b></p><p> 防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)防盜報(bào)警系統(tǒng)一般是由入侵探測(cè)器、防盜報(bào)警控制器和接警中心(硬件加軟件)組成。它的最簡(jiǎn)形式是本地(家庭、單位等)報(bào)警系統(tǒng),它的組成部分是入侵探測(cè)器和本地
14、報(bào)警控制器,以及聲光報(bào)警器。</p><p><b> 2.1方案比較</b></p><p><b> 2.1.1方案一</b></p><p> 利用固定點(diǎn)電話聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警,該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測(cè)器、門磁和遙控器組成,一旦發(fā)生警情,能把報(bào)警信息通過郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話
15、上,同時(shí)向接警中心報(bào)告,中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過電子地圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、電腦語(yǔ)音提示,監(jiān)聽現(xiàn)場(chǎng)情況,顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所(巡邏大隊(duì))警力分布,及時(shí)調(diào)動(dòng)警力作出快速處理。</p><p><b> 方案一流程框圖:</b></p><p> 圖2.1 方案一系統(tǒng)框圖</p><p><b> 2.1.2方案二&
16、lt;/b></p><p> 通過傳感器檢測(cè)家庭安全隱患,把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī),通過單片機(jī)控制GSM系統(tǒng)向預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信號(hào),在設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中,不僅可以通過防盜傳感器發(fā)送防盜報(bào)警信號(hào),也添加了溫度傳感器和氣體泄漏傳感器來檢測(cè)煙霧和氣體信號(hào),實(shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔?,同時(shí)配備了315MHZ調(diào)幅遙控器來實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對(duì)系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。</p>
17、<p><b> 方案二流程框圖:</b></p><p> 圖2.2 方案二系統(tǒng)框圖</p><p> 2.2方案的論證與選擇</p><p> 方案一選用門磁報(bào)及固定電話實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警,具有很強(qiáng)的時(shí)效性、可靠性。當(dāng)竊賊退了開門時(shí),門磁與此提也同時(shí)產(chǎn)生唯一,電波信號(hào)即可發(fā)射給主機(jī),主機(jī)鳴響報(bào)警聲并撥打6組預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼。然而門
18、磁存在的缺陷也是顯而易見的,如:</p><p> 1.門磁與主機(jī)之間不能距離過長(zhǎng)</p><p> 2.門磁與主機(jī)之間不能有鋼筋混泥土及電器</p><p> 3.發(fā)射器易受震動(dòng)而脫落</p><p> 方案二采用AT89C51單片機(jī)作為主控制芯片,通過傳感器檢測(cè)家庭安全隱患,把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī),通過單片機(jī)控制GSM系統(tǒng)向預(yù)先設(shè)定
19、好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信號(hào),在設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中,不僅可以通過防盜傳感器發(fā)送防盜報(bào)警信號(hào),也添加了溫度傳感器和氣體泄漏傳感器來檢測(cè)溫度和氣體信號(hào),實(shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔茫軌蛴行У剡_(dá)到實(shí)時(shí)控制和分布式,非常適用于比較復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境。</p><p> 經(jīng)過上面兩個(gè)方案的分析,第二個(gè)方案的可行性高、可靠性與及時(shí)性強(qiáng),且較符合實(shí)時(shí)快捷的要求,所以我選擇第二個(gè)方案做為設(shè)計(jì)方案。</p><p>
20、;<b> 3.單元模塊設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1 GSM模塊設(shè)計(jì)</p><p> 隨著電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,手機(jī)通訊工具基本上是人人必備的,基于這一點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了基于GSM短信模塊的家庭安全報(bào)警系統(tǒng),而由于HRH GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的GSM 引擎(GSM Cellular Engine)和51 單片機(jī)系統(tǒng)(MCS51),標(biāo)準(zhǔn)
21、串行接口和精簡(jiǎn)的軟件接口協(xié)議將用戶從繁雜的GSM 通信標(biāo)準(zhǔn)解析和調(diào)試中解脫出來,使用方便,而且公網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有通信范圍廣(GSM 網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國(guó)),傳輸穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選用HRH GSM Modem來進(jìn)行通信。</p><p> 3.1.1 GSM MODEM 的主要功能</p><p><b> 1.收發(fā)短信;</b></p>&l
22、t;p> 2.借助短信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程小批量數(shù)據(jù)傳輸;</p><p> 3.語(yǔ)音通話(GSM 電話);</p><p> 4.數(shù)傳模式實(shí)現(xiàn)無線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信;</p><p> 5.無線上網(wǎng)(自動(dòng)應(yīng)答型)。</p><p> 3.1.2 GSM通信原理</p><p> gsm900和dsc1800即我們通常
23、說的雙頻網(wǎng),他們是GSM標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)功能都相同,主要與不同的頻率,gsm900工作在900mhz,dsc1800工作在1800mhz。中國(guó)最早使用的是gsm900,與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶數(shù)量的迅速發(fā)展,原有的gsm900網(wǎng)絡(luò)頻率變得越來越緊張,為了更好的滿足客戶的需求,我國(guó)最近推出的一個(gè)dcs1800,和使用的是基于GSM 900網(wǎng)絡(luò),dcs1800網(wǎng)絡(luò)被添加到網(wǎng)絡(luò),由移動(dòng)/ dcs1800雙頻網(wǎng),以緩解高流量地區(qū)局勢(shì)日益緊張的無線信道。只要用
24、戶使用雙頻手機(jī),你可以切換它們之間在GSM 900/dcs1800,自動(dòng)選擇最佳的信道的呼叫,即使移動(dòng)電話也可在網(wǎng)絡(luò)之間自動(dòng)切換移動(dòng)電話用戶通知,并選擇最好的通道,然后通過率增加。為適應(yīng)這一趨勢(shì),搶占更多的市場(chǎng)份額,摩托羅拉,諾基亞,愛立信等世界著名的移動(dòng)電話設(shè)備制造商開發(fā)并推出多頻帶移動(dòng)電話。</p><p> 3.1.3 GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p> gsm900和dsc
25、1800即我們通常說的雙頻網(wǎng),他們是GSM標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)功能都相同,主要與不同的頻率,gsm900工作在900mhz,dsc1800工作在1800mhz。中國(guó)最早使用的是gsm900,</p><p> 與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶數(shù)量的迅速發(fā)展,原有的gsm900網(wǎng)絡(luò)頻率變得越來越緊張,為了更好的滿足客戶的需求,我國(guó)最近推出的一個(gè)dcs1800,和使用的是基于GSM 900網(wǎng)絡(luò),dcs1800網(wǎng)絡(luò)被添加到網(wǎng)絡(luò),由移動(dòng)/ dc
26、s1800雙頻網(wǎng),以緩解高流量地區(qū)局勢(shì)日益緊張的無線信道。只要用戶使用雙頻手機(jī),你可以切換它們之間在GSM 900/dcs1800,自動(dòng)選擇最佳的信道的呼叫,即使移動(dòng)電話也可在網(wǎng)絡(luò)之間自動(dòng)切換移動(dòng)電話用戶通知,并選擇最好的通道,然后通過率增加。為適應(yīng)這一趨勢(shì),搶占更多的市場(chǎng)份額,摩托羅拉,諾基亞,愛立信等世界著名的移動(dòng)電話設(shè)備制造商開發(fā)并推出多頻帶移動(dòng)電話。</p><p> 3.1.4 GSM系統(tǒng)信道分類&l
27、t;/p><p> 蜂窩通信系統(tǒng)需要傳輸?shù)牟煌愋偷男畔?,包括業(yè)務(wù)信息和控制信息,因此在物理信道設(shè)置相應(yīng)的邏輯通道。一些這些邏輯信道的呼叫連接階段,一些用于通信,也有一些用于系統(tǒng)運(yùn)行的所有時(shí)間。</p><p> (l)業(yè)務(wù)信道(TCH)傳輸話音和數(shù)據(jù)</p><p> 話音信道根據(jù)不同,可分為全速率話務(wù)信道半速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道。同樣,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道根據(jù)不同,又分為全
28、速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道和半速率業(yè)務(wù)信道半速率數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(數(shù)字9.6,4.8和2.4表示數(shù)據(jù)速率 單位:千字節(jié)/秒)。</p><p> (2)控制信道(CCH)傳輸各種信令信息</p><p><b> 控制信道分為三類:</b></p><p> 1) 廣播信息(BCH),一種“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”單方向控制通道,基站向移動(dòng)站所有電臺(tái)和公共信息
29、。內(nèi)容傳輸?shù)囊苿?dòng)臺(tái)接入網(wǎng)絡(luò)和呼叫建立所有必要的信息。</p><p> 2)公共控制信道(CCCH),一種“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的雙向控制信道,其用途是傳輸鏈路連接所需要的控制信令與信息。它分為:</p><p> ?、賹ず粜诺?PCH):傳輸基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息;</p><p> ②隨機(jī)接入信道(RACH):移動(dòng)控制臺(tái)入網(wǎng)時(shí),向基站發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求信息;</p&g
30、t;<p> ?、蹨?zhǔn)許接入信道(AGCH):基站在呼叫接續(xù)時(shí),從移動(dòng)臺(tái)發(fā)送分配控制信道的信令。</p><p> 3)專用控制信道(DCCH),一種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的雙向控制信道,作用是在呼叫接續(xù)階段和在通信過程中,從移動(dòng)控制臺(tái)與基站間傳送所需的控制信息。其中又分為:</p><p> ①獨(dú)立控制信道(SDCCH):傳輸移動(dòng)控制臺(tái)與基站相連接和信道所分配的及時(shí)信令;</p
31、><p> ②慢速輔助控制信道 (SACCH):處于移動(dòng)控制臺(tái)和基站之間,以周期傳輸一些特定的有用信息,也是安排在業(yè)務(wù)通訊信道和有關(guān)的基本控制信道中,是一種復(fù)接傳輸信息的方式。</p><p> ③快速輔助控制信道(FACCH):傳送與SDCCH相同的有用信息。使用時(shí)必須中斷業(yè)務(wù)信息(4幀),及時(shí)將FACCH插入,在沒有分配SDCCH的狀況下,才用這種控制信道。由此可見,GSM通信系統(tǒng)在傳
32、輸所需的各種信令的同時(shí),預(yù)設(shè)了多種專用的控制信道。</p><p> 3.1.5 315MHZ調(diào)幅遙控器</p><p><b> 1.發(fā)射、接收電路</b></p><p> 為了實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對(duì)系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變,本設(shè)計(jì)選用了315MHZ調(diào)幅遙控器,該遙控器具有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p&
33、gt; 1.1工作在業(yè)余頻段,不用花錢購(gòu)買頻點(diǎn);</p><p> 1.2有效距離遠(yuǎn),一般可達(dá)200-1000米;</p><p> 1.3有豐富的地址碼供用戶選擇。</p><p> 由于遙控器和遙控器接收板上應(yīng)用的PT2262/PT2272編解碼芯片對(duì)都提供8位三態(tài)的編解碼狀態(tài),也就是說有3的8次方地址碼可供用戶選擇,足以滿足小區(qū)內(nèi)所有用戶的防盜報(bào)警布、
34、撤防應(yīng)用。</p><p> 發(fā)射、接收電路電路圖分別圖3.1.1和3.1.2所示:</p><p> 圖3.1.1 發(fā)射電路</p><p> 圖3.1.2 接收電路</p><p> 2.GSM模塊與單片機(jī)的鏈接</p><p> HRH GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的GSM引擎(GSM Cellul
35、ar Engine)和51單片機(jī)系統(tǒng)(MCS51),標(biāo)準(zhǔn)串行接口和精簡(jiǎn)的軟件接口協(xié)議,與單片機(jī)通過串口連接,由于HRH GSM模塊有9個(gè)外接引腳針,經(jīng)過變換放大與單片機(jī)的串行通信口連接,以半雙工的工作方式,來進(jìn)行通信和控制。</p><p> 3.2 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)</p><p> 1.AT89C51的主要性能</p><p> 本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)
36、作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì),可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起,組成新型的只需要改變軟件程序就可</p><p> 以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測(cè)量過程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面,都取得了巨大的進(jìn)展。</p><p> 再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求,又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大,根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分
37、析,設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng),可以選用帶EPROM的單片機(jī),由于應(yīng)用程序不大,應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi),不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器,這樣電路也可簡(jiǎn)化。INTEL公司的8051和8751都可使用,在這里選用AT89C51單片機(jī),其特點(diǎn)為:</p><p> 1.與MCS-51兼容</p><p> 2.4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器</p><p> 3.壽命:1000
38、寫/擦循環(huán)</p><p> 4.數(shù)據(jù)保留時(shí)間:10年</p><p> 5.全靜態(tài)工作:0Hz-24MHz</p><p> 6.三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p> 7.128×8位內(nèi)部RAM</p><p> 8.32可編程I/O線</p><p> 9.兩個(gè)16位定
39、時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b> 10.5個(gè)中斷源</b></p><p> 11.可編程串行通道</p><p> 12.低功耗的閑置和掉電模式</p><p> 13.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p> 2、AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)</p><p>
40、 AT89C51的引腳如圖3.1.4所示:</p><p> 圖3.2.1 AT89C51的引腳</p><p><b> 其引腳功能如下</b></p><p> ·VCC:供電電壓。</p><p><b> ·GND:接地。</b></p><
41、p> ·P0口:P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼,此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p> ·P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖
42、器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。</p><p> ·P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí),P2口的管腳被外部
43、拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p> ·P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門電流
44、。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。</p><p> ·RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出
45、正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。</p><p> 此時(shí), ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。</p><p> ·/P
46、SEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p> ·/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期
47、間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p> ·XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p> ·XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。</p><p> 3.3時(shí)鐘芯片模塊設(shè)計(jì)</p><p> 1.時(shí)鐘芯片DS1302簡(jiǎn)介</p><p>
48、 DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,附加31字節(jié)靜態(tài)RAM,采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信,并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年,一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整,且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.5~5.5V。采用雙電源供電(主電源和備用電源),可設(shè)置備用電源充電方式,提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的內(nèi)部
49、結(jié)構(gòu)如圖3.3.1所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄,特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上,能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄,因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。</p><p> 圖3.3.1 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 時(shí)鐘芯片DS1302的外部引腳分配如圖3.3.2所示:</p><p> 圖3.3.2 DS1302的外部引腳分配</p&g
50、t;<p><b> 各引腳的功能為:</b></p><p> Vcc1:主電源;Vcc2:備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí),由Vcc2向DS1302供電;當(dāng)Vcc2<Vcc1時(shí),由Vcc1向DS1302供電。</p><p> SCLK:串行時(shí)鐘,輸入;</p><p> I/O:三線接口時(shí)的雙向
51、數(shù)據(jù)線;</p><p> CE:輸入信號(hào),在讀、寫數(shù)據(jù)期間,必須為高。該引腳有兩個(gè)功能:第一,CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯;其次,CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p> DS1302有下列幾組寄存器:</p><p> .DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有12個(gè),其中有7個(gè)寄存器(讀時(shí)81h~8Dh,寫時(shí)80h~8Ch),
52、存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式,如表3.3.1所示:</p><p><b> 表3.3.1 </b></p><p> 小時(shí)寄存器(85h、84h)的位7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為高時(shí),選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí),位5是 ,當(dāng)為1時(shí),表示PM。在24小時(shí)模式時(shí),位5是第二個(gè)10小時(shí)位。</p><p&
53、gt; 秒寄存器(81h、80h)的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志(CH)。當(dāng)該位置為1時(shí),時(shí)鐘振蕩器停止,DS1302處于低功耗狀態(tài);當(dāng)該位置為0時(shí),時(shí)鐘開始運(yùn)行。</p><p> 寄存器(8Fh、8Eh)的位7是寫保護(hù)位(WP),其它7位均置為0。在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前,WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí),寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。</p><p> .DS1302有關(guān)
54、RAM的地址</p><p> DS1302中附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的地址如表3.3.2所示。</p><p><b> 表3.3.2</b></p><p> DS1302的工作模式寄存器</p><p> 所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。突發(fā)模式寄存器如表3.3.3所示:</p&
55、gt;<p><b> 表3.3.3</b></p><p> 此外,DS1302還有充電寄存器等。</p><p><b> 2.讀寫時(shí)序說明</b></p><p> DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。它不僅要向寄存器寫入控制字,還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。</p><p>
56、; 要想與DS1302通信,首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如圖3.3.3:</p><p> 圖3.3.3 控制字(即地址及命令字節(jié))</p><p> 控制字的最高有效位(位7)必須是邏輯1,如果它為0,則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6:如果為0,則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù),為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1(A4~A0):指示操作單元的地址;位0(最低有
57、效位):如為0,表示要進(jìn)行寫操作,為1表示進(jìn)行讀操作。</p><p> 控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí),數(shù)據(jù)被寫入DS1302,數(shù)據(jù)輸入從最低位(0位)開始。同樣,在緊跟8位的控制字指令后的下</p><p> 一個(gè)SCLK脈沖的下降沿,讀出DS1302的數(shù)據(jù),讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖3.3.4:</p>
58、;<p> 圖3.3.4 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序</p><p> 3. 4傳感器模塊設(shè)計(jì)</p><p> 1.DS18B20溫度傳感器</p><p> DS18B20溫度傳感器提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù),指示器件溫度,所以無需A/D轉(zhuǎn)換。信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20 或從DS18B20送出,因此從主機(jī)CPU到DS18B20僅需一條線連接,而且
59、DS18B20的電源可由數(shù)據(jù)線本身提供(相對(duì)于外部電源,轉(zhuǎn)換時(shí)間要延長(zhǎng))。因此每一個(gè)DS18B20在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)因此從理論上說任意多個(gè)DS18B20可以連接在一條單線總線上。DS18B20的測(cè)量范圍從-55℃到+125℃,增量為0.5℃(最高精度可達(dá)0.1℃),轉(zhuǎn)換速度小于1s。</p><p> 由于DS18B20只有一根數(shù)據(jù)線。因此它和主機(jī)(單片機(jī))通信是需要串行通信,而AT89C51有兩個(gè)串
60、行端口,所以可以不用軟件來模擬實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過單線接口訪問DC18B20必須遵循如下協(xié)議:初始化、ROM操作命令、存儲(chǔ)器操作命令和控制操作。要使傳感器工作,一切處理均從序列開始。</p><p> 主機(jī)發(fā)送(Tx)--復(fù)位脈沖(最短為480μs的低電平信號(hào))。接著主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式(Rx)??偩€經(jīng)過4.7K的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。在檢測(cè)到I/O引腳上的上升沿之后,DS18B20等待15-60μs,并且接
61、著發(fā)送脈沖(60-240μs的低電平信號(hào))。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收,然后給出正確的ROM命令和存儲(chǔ)操作命</p><p> 令的數(shù)據(jù)。DS18B20通過使用時(shí)間片來讀出和寫入數(shù)據(jù),時(shí)間片用于處理數(shù)據(jù)位和進(jìn)行何種指定操作的命令。它有寫時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種。</p><p> 寫時(shí)間片:當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí),產(chǎn)生寫時(shí)間片。有兩種類型的
62、寫時(shí)間片:寫1時(shí)間片和寫0時(shí)間片。所有時(shí)間片必須有60微秒的持續(xù)期,在各寫周期之間必須有最短為1微秒的恢復(fù)時(shí)間。</p><p> 讀時(shí)間片:從DS18B20讀數(shù)據(jù)時(shí),使用讀時(shí)間片。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)產(chǎn)生讀時(shí)間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1微秒;來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在時(shí)間下降沿之后的15微秒內(nèi)有效。為了讀出從讀時(shí)間片開始算起15微秒的狀態(tài),主機(jī)必須停止把引腳驅(qū)動(dòng)拉至低電平。
63、在時(shí)間片結(jié)束時(shí),I/O引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回高電平,所有讀時(shí)間片的最短持續(xù)期為60微秒,包括兩個(gè)讀周期間至少1μs的恢復(fù)時(shí)間。</p><p> 一旦主機(jī)檢測(cè)到DS18B20的存在,它便可以發(fā)送一個(gè)器件ROM操作命令。所有ROM操作命令均為8位長(zhǎng)。</p><p> DS18B20的光刻ROM中存有64位序列號(hào),它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是:開
64、始8位(28H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào),接著的48位是該DS18B20自身的</p><p> 序列號(hào),最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20擁有惟一的地址序列碼,以確保在一根總線上掛接多個(gè)DS18B20。</p><p> 所有的串行通訊,讀寫每一個(gè)bit位數(shù)據(jù)都必須嚴(yán)格遵守器件的時(shí)序邏輯來編程,同時(shí)還必須遵守總線命令序
65、列,對(duì)單總線的DS18B20芯片來說,訪問每個(gè)器件都要遵守下列命令序列:首先是初始化;其次執(zhí)行ROM命令;最后就是執(zhí)行功能命令(ROM命令和功能命令后面以表格形式給出)。</p><p> 如果出現(xiàn)序列混亂,則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。當(dāng)然,搜索ROM命令和報(bào)警搜索命令,在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后,要返回初始化。</p><p> 基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的,初始化過
66、程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道,總線上有從機(jī),且準(zhǔn)備就緒。</p><p> 在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后,就可以發(fā)出ROM命令。這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64 位ROM代碼相關(guān)。在主機(jī)發(fā)出ROM命令,以訪問某個(gè)指定的DS18B20,接著就可以發(fā)出DS18B20支持的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫入或讀出DS18B20便箋式RAM、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。軟件實(shí)現(xiàn)DS18B20的工作嚴(yán)格
67、遵守單總線協(xié)議:</p><p> (1)主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖,信號(hào)線上的DS18B20器件被復(fù)位。</p><p> (2)接著主機(jī)發(fā)送ROM命令,程序開始讀取單個(gè)在線的芯片ROM編碼并保存在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中,把用到的DS18B20的ROM編碼離線讀出,最后用一個(gè)二維數(shù)組保存ROM編碼,數(shù)據(jù)保存在X25043中。</p><p> (3)系統(tǒng)工作時(shí),把
68、讀取了編碼的DS18B20掛在總線上。發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令,再總線復(fù)位。</p><p> (4)然后就可以從剛才的二維數(shù)組匹配在線的溫度傳感器,隨后發(fā)溫度讀取命令就可以獲得對(duì)應(yīng)的溫度值了。</p><p> 在主機(jī)初始化過程,主機(jī)通過拉低單總線至少480us,來產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著,主機(jī)釋放總線,并進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后,上拉電阻將單總線拉高。在單總線器件檢測(cè)到上升沿后,延時(shí)15~60
69、us,接著通過拉低總線60-240us,以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。</p><p> 寫時(shí)序均起始于主機(jī)拉低總線,產(chǎn)生寫1時(shí)序的方式:主機(jī)在拉低總線后,接著必須在15us之內(nèi)釋放總線。產(chǎn)生寫0時(shí)序的方式:在主機(jī)拉低總線后,只需在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平即可(至少60us)。</p><p> 在寫字節(jié)程序中的寫一個(gè)bit位的時(shí)候,沒有按照通常的分別寫0時(shí)序和寫1時(shí)序,而是把兩者結(jié)合起來,當(dāng)主機(jī)拉低
70、總線后在15us之內(nèi)將要寫的位c給DO:如果c是高電平滿足15us內(nèi)釋放總線的要求,如果c是低電平,則DO=c這條語(yǔ)句仍然是把總線拉在低電平,最后都通過延時(shí)58us完成一個(gè)寫時(shí)序(寫時(shí)序0或?qū)憰r(shí)序1)過程。</p><p> 每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起,至少拉低總線1us,在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后,單總線器件才開始在總線上發(fā)送0或1。所有讀時(shí)序至少需要60us。</p><p> 單片機(jī)通過命
71、令實(shí)現(xiàn)對(duì)DS18B20的控制,其支持的主要命令及其功能如表3.4.1所示:</p><p><b> 表3.4.1 </b></p><p> 2. BISS0001紅外傳感器</p><p> ?。ㄒ唬〣ISS0001的特點(diǎn)</p><p> BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路,它配以熱釋電
72、紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴</p><p> 器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置,特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及</p><p> 家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域,或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。</p><p><b> 1.CMOS工藝</b>&l
73、t;/p><p><b> 2.數(shù)?;旌?lt;/b></p><p> 3.具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器</p><p> 4.內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾</p><p> 5.內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器</p><p> 6.采用16腳DIP封裝</p><p
74、> ?。ǘ┓娇驁D與引出端功能</p><p> BISS0001的方框圖如圖3.4.1所示:</p><p> 圖3.4.1 BISS0001的方框圖 </p><p> (三)BISS0001的管腳圖說明</p><p> BISS0001管腳圖如圖3.4.2所示 </p><p> 圖3.4.2
75、BISS0001的管腳圖</p><p> 管腳說明如表3.4.2所示:</p><p><b> 表3.4.2</b></p><p> ?。ㄋ模〣ISS0001的工作原理</p><p> BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?;旌蠈S眉呻娐?。&l
76、t;/p><p> 首先,根據(jù)實(shí)際需要,利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路,將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2,再進(jìn)行第二級(jí)放大,同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈0。5VDD)后,將</p><p> 輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器,檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH≈0。7VDD、VL≈0。3VDD,所以,當(dāng)VDD=5V時(shí),可有效抑制±1V的噪聲
77、干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p> COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓Vc<VR(≈0。2VDD)時(shí),COP3輸出為低電平封住了與門</p><p> U2,禁止觸發(fā)信號(hào)Vs向下級(jí)傳遞;而當(dāng)Vc>VR時(shí),COP3輸出為高電平,進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng)A</p><p> 端接“0”電平時(shí),在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略,直至Tx時(shí)間結(jié)束,即所
78、謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí),Vo下跳回低電平,同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi),任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)(高電平),可有效抑</p><p> 制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。</p><p> BISS0001的應(yīng)用電路如圖3.4.4所示:</p><p> 圖3.4.4 BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)
79、用電路圖</p><p> 上圖中,運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大,然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大,再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后,檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器,輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。</p><p> 上圖中,R3為光敏電阻,用來檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí),若環(huán)境較明亮,R
80、3的電阻值會(huì)降低,使9腳的輸入保持為低電平,從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān),當(dāng)SW1與1端連通時(shí),芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式;當(dāng)SW1與2端連通時(shí),芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小,原廠圖紙選10K,實(shí)際使用時(shí)可以用3K,可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整,觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整,R9/R10可以用470歐姆,C6/C7可以選
81、0。1U。說明 該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測(cè)紅外輻射,采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾,提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。</p><p> 、上述特性指標(biāo)是在源極電阻R2=47KΩ條件下測(cè)定的,用戶使用傳感器時(shí),可根據(jù)自己的需要調(diào)整R2的大小。</p><p> 、注意靈敏元的位置及視場(chǎng)大小,以便得到最佳光學(xué)設(shè)計(jì)。</p><p> 、所
82、有電壓信號(hào)的測(cè)量都是采用峰一峰值定標(biāo)。平衡度B中的EA和EB分別表示兩</p><p> 個(gè)靈敏元的電壓輸出信號(hào)的峰一峰值。</p><p> 2、TGS308燃?xì)鈧鞲衅?lt;/p><p> 在出現(xiàn)可燃性氣體時(shí)TGS308型氣體傳感器的電導(dǎo)增加,通過電位器RP滑動(dòng)點(diǎn)取出電壓,其值從正常的3V有效值增加到20V。此升高的電壓經(jīng)二極管和4.7K電阻加至晶體管VT1,
83、使之導(dǎo)通,VT1導(dǎo)通使雙向晶體管2N6070A導(dǎo)通,使之輸出一個(gè)高電平,來使單片機(jī)控制工作。在檢測(cè)煙霧信號(hào)時(shí),為了簡(jiǎn)單電路,我選用了與TGS308工作原理相近的8224煙霧傳感器。同樣,在8224周圍氣體濃度增加時(shí),它的電導(dǎo)也會(huì)增加,通過這個(gè)電路也可以實(shí)現(xiàn)向</p><p> 單片機(jī)發(fā)送開關(guān)信號(hào),來控制報(bào)警信號(hào)。其電路圖如圖3.4.5所示:</p><p> 圖 3.4.5 燃?xì)鈧鞲衅?/p>
84、電路</p><p> 復(fù)位電路如圖3.4.6所示</p><p> 圖3.4.6 復(fù)位電路</p><p> 該部分電路完成AT89C51的復(fù)位,采用按鍵復(fù)位的方式,它與單片機(jī)的RST引腳相連,</p><p> 當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)死機(jī)或希望它復(fù)位的情況下,該電路就會(huì)起作用,同時(shí)它也具有上電復(fù)位的功能。其電阻R1為200歐姆,R2為1K歐
85、姆,電容為22uF。</p><p><b> 3.5電源模塊設(shè)計(jì)</b></p><p> 單片機(jī)電源如圖3.5.1所示:</p><p> 圖3.5.1 單片機(jī)電源</p><p> 由于電子技術(shù)的特性,電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿</p><p> 足負(fù)載要求的
86、電能,所以一般需要單獨(dú)設(shè)計(jì)電源電路,單片機(jī)要求電源中應(yīng)盡量較少紋波,電壓要恒定,且單片機(jī)復(fù)位電路要穩(wěn)定、可靠,考故需要設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源給單片機(jī)供電,先經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)為9伏的交流電,再通過橋堆2W10對(duì)輸入的9伏的交流電進(jìn)行整流,然后通過電容濾波,穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓,使后續(xù)電路的電壓穩(wěn)定為 +5伏,電源指示燈亮,說明該模塊能正常工作。</p><p><b> 4.軟件設(shè)計(jì)</b></p&
87、gt;<p> 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境</p><p> 4.1.1 Proteus仿真軟件簡(jiǎn)介</p><p> Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上,可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點(diǎn)是:①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿
88、真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能;有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能,同時(shí)可以觀察各個(gè)
89、變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài),因此在該軟件仿真系統(tǒng)中,也必須具有這些功能;同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能??傊?,該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強(qiáng)大。</p><p> Proteus主要用于繪制原理圖并可進(jìn)行電路仿真,Proteus ARES 主要用于PCB 設(shè)計(jì)。ISIS的主界面主要包括:1 是電路圖概覽區(qū)
90、、2 是元器件列表區(qū)、3 是繪圖區(qū)。繪制電路圖的過程如下:</p><p> 單擊2 區(qū)的P 命令即彈出元器件選擇(Pick Devices)對(duì)話框,Proteus 提供了豐富的元器件資源,包括30 余種元器件庫(kù),有些元器件庫(kù)還具有子庫(kù)。利用該對(duì)話框提供的關(guān)鍵詞(Keywords)搜索功能,輸入所要添加的元器件名稱,即可在結(jié)果(Results)中查找,找到后雙擊鼠標(biāo)左鍵即可將該元器件添到2 區(qū),待所有需要的元器
91、件添加完成后點(diǎn)擊對(duì)話框右下角的OK 按鈕,返回主界面。接著在2 區(qū)中選中某一個(gè)元器件名稱,直接在3 區(qū)中單擊鼠標(biāo)左鍵即可將該元器件添加到3 區(qū)。</p><p> 由于是英國(guó)的軟件,特別要注意的是繪圖區(qū)中鼠標(biāo)的操作和一般軟件的操作習(xí)慣不同,這正像是司機(jī)座位和人行道走向和國(guó)內(nèi)不同一樣。單擊左鍵是完成在2 區(qū)中被選中的元器件的粘貼功能;將鼠標(biāo)置于某元器件上并單擊右鍵則是選中該元器件(呈現(xiàn)紅色),若再次單擊右鍵的話則
92、刪除該元器件,而單擊左鍵的話則會(huì)彈出該元器件的編輯對(duì)話框(Edit Component);若不需再選中任何元器件,則將鼠標(biāo)置于3 區(qū)的空白處單擊右鍵即可;另外如果想移動(dòng)某元器件,則選中該元器件后再按住鼠標(biāo)左鍵即可將之移動(dòng)。</p><p> 元器件之間的連線方法為:將鼠標(biāo)移至元器件的某引腳,即會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“×”符號(hào),按住鼠標(biāo)左鍵后移動(dòng)鼠標(biāo),將線引至另一引腳處將再次出現(xiàn)符號(hào)“×”,此時(shí)單擊鼠標(biāo)左
93、鍵便</p><p> 可完成連線。連線時(shí)在需拐彎的地方單擊鼠標(biāo)左鍵即可實(shí)現(xiàn)方向的改變。繪制好電路后,可利用1區(qū)的綠色邊框?qū)? 區(qū)的電路進(jìn)行定位。</p><p> 4.1.2 keil編譯及調(diào)試軟件簡(jiǎn)介</p><p> 目前流行的51系列單片機(jī)開發(fā)軟件是德國(guó)Keil公司推出的Keil C51軟件,它是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序,支持C語(yǔ)言和
94、匯編語(yǔ)言編程,其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為μVision(通常稱為μV2)。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,由以下幾部分組成:μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境(包括工程管理器、源程序編輯器、程序調(diào)試器)、C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及Monitor-51、RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。</p&g
95、t;<p> 應(yīng)用Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為:編寫源程序并保存——建立工程并添加源文件——設(shè)置工程——編譯/匯編、連接,產(chǎn)生目標(biāo)文件——程序調(diào)試。Keil使用“工程”(Project)的概念,對(duì)工程(而不能對(duì)單一的源程序)進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File—New,在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序(或選擇File—Open
96、…,直接打開已用其他編輯器編輯好的源程序文檔)并保存,注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm(.a51)或.c;然后選擇菜單Project—New Project…,建立新工程并保存(保存時(shí)無需加擴(kuò)展名,也可加上擴(kuò)展名.uv2);工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框,選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)(Files)會(huì)出現(xiàn)“Target1”,將其前面+號(hào)展開,接著選擇Source Group1,右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜
97、單,選擇“Add File to Group ‘Source Group1’”,出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框,要求尋找并加入源文件(在加入一個(gè)源文件后,該對(duì)話框不會(huì)</p><p> 成功編譯/匯編、連接后,選擇菜單Debug—Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài),Keil提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能,內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil能以單步執(zhí)行(按F11或
98、選擇Debug—Step)、過程單步執(zhí)行(按F10</p><p> 或選擇Debug—Step Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò),</p><p> 可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改(Debug—Inline Assambly…),不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對(duì)于一些必須滿足一定條
99、件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行,可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理(Debug—Insert/Remove Breakpoint或Debug—Breakpoints…等)。在模擬調(diào)試程序后,還須通過編程器將.hex目標(biāo)文件燒寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。</p><p> Keil軟件Eval版(免費(fèi)產(chǎn)品)的功能與商業(yè)版相同,只是程序的最大代碼量不得超過2kB,但對(duì)初學(xué)
100、者而言已是足夠。Keil軟件由于其強(qiáng)大的軟件仿真功能,友好的用戶界面以及易于掌握的特點(diǎn)而受到工程技術(shù)人員的歡迎,有人甚至認(rèn)為Keil是目前最好的51單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用軟件。</p><p> 4.1.3 主程序流程框圖</p><p> 圖4.1.1主程序流程圖</p><p> 4.2 SM短信模塊編程</p><p> 4.2.1常見
101、 AT 指令及使用方法</p><p> AT指令集是指專用于調(diào)制解調(diào)器的命令集,GSM07.07 協(xié)議對(duì)AT指 令做了詳細(xì)的介紹。</p><p> 計(jì)算機(jī)和單片機(jī)可以發(fā)送AT指令來控制調(diào)制解調(diào)器,發(fā)送AT指令給調(diào)制解調(diào)器時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</p><p> (1)每個(gè) AT 命令字符串的最后面必須加上CR(也就是鍵盤上的Enter鍵)字符,否則調(diào)制解調(diào)器
102、將不識(shí)別此命令。這個(gè)字符就是結(jié)束符。</p><p> (2)除了“A/”及“+++”命令外,其它的命令必須加上AT兩個(gè)字符。</p><p> (3)命令字符串可以合成一個(gè)字符串后再一次送給調(diào)制解調(diào)器,但總 的字符串長(zhǎng)度不得超過 40 個(gè)字符,而且所有的字符必須一律大寫或小寫。</p><p> (4)命令集分成AT標(biāo)準(zhǔn)命令集、AT 高級(jí)命令集、緩存器命令集
103、、AT+F傳真命令集及AT+V語(yǔ)言命令集等。常見的AT指令的功能: </p><p> A/:重新執(zhí)行前一命令,當(dāng)此字符串被數(shù)據(jù)收到后,調(diào)制解調(diào)器即執(zhí)行前一個(gè)命令,不需要加上 AT,而在此字符串的后面也不需要加上CR+++:從數(shù)據(jù)模式切換到命令模式。</p><p> AT+CMGC:Send an SMS command(發(fā)出一條短消息命令)。AT+CMGD:Delete SMS m
104、essage(刪除 SIM 卡內(nèi)存的短消息)。 AT+CMGF : Select SMS message formate( 選擇短消息信息格式:0-PDU;1-文本)。AT+CMGL:List SMS message from preferred store(列出 SIM 卡中的短 消息 PDU/text:0/“REC UNREAD”-未讀,1/“REC READ”-已讀, 2/“STO UNSENT”-待發(fā),3/“STO
105、SENT”-已發(fā),4/“ALL”-全部的)。</p><p> AT+CMGR:Read SMS message(讀短消息)。</p><p> AT+CMGS:Send SMS message(發(fā)送短消息)。</p><p> AT+CMGW:Write SMS message to memory(向 SIM 內(nèi)存中寫入待發(fā)的 短消息)。</p>
106、<p> AT+CMSS:Send SMS message from storage(從 SIM 內(nèi)存中發(fā)送短消 息)。</p><p> AT+CNMI:New SMS message indications(顯示新收到的短消息)。</p><p> AT+CPMS:Preferred SMS message storage(選擇短消息內(nèi)存)。</p>
107、<p> AT+CSCA:SMS service center address(短消息中心地址)。 AT+CSCB:Select cell broadcast messages(選擇蜂窩廣播消息)。</p><p> AT+CSMP:Set SMS text mode parameters(設(shè)置短消息文本模式參數(shù))。</p><p> AT+CSMS:Select Mess
108、age Service(選擇短消息服務(wù))。</p><p> 4.2.2短消息的編碼方式</p><p> 根據(jù)GSM07.07 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),對(duì)SMS的控制共有3種實(shí)現(xiàn)途徑:</p><p> (1)最初的 Block Mode:一個(gè)二進(jìn)制的協(xié)議,這個(gè)協(xié)議適用于在不完 全可靠的地方,特別是對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的控制。但是,Block Mode 已是昔日黃 花,目前應(yīng)用很少
109、。</p><p> (2)基于 AT 命令的 Text Mode:定義了一個(gè)基于 AT 命令以字符為基 礎(chǔ)的界面。此模式適用于無智能終端,一般不支持中文。</p><p> (3)基于 AT 命令的 PDU Mode:此模式定義了一個(gè)基于字符的接口,以二進(jìn)制傳送十</p><p> 六進(jìn)制編碼的消息塊,此模式適用于基于 AT 命令結(jié)構(gòu)的 軟件驅(qū)動(dòng)程序,不需要
110、了</p><p> 解消息塊的內(nèi)容,只是在終端之間傳送消息塊。</p><p> 因現(xiàn)在手機(jī)和GSM Modem都支持PDU模式,還支持中文,為滿足系統(tǒng)的通用性,系統(tǒng)中短消息均采用 PDU Mode。那么什么是 PDU 模式呢, 簡(jiǎn)單的說是發(fā)送或接收手機(jī) SMS 的一種方法。PDU 串表面上是一串 ASCII 碼,由‘0’-‘9’、‘A’-‘F’這些數(shù)字和字母組成。它們是8位字節(jié)的
111、十六進(jìn)制數(shù),或者BCD碼十進(jìn)制數(shù)。PDU 串不僅包含可顯示的消息本身,還包含 很多其它信息,如 SMS 服務(wù)中心號(hào)碼、目標(biāo)號(hào)碼、回復(fù)號(hào)碼、編碼方式和 服務(wù)時(shí)間等。發(fā)送和接收的 PDU 串,結(jié)構(gòu)是不完全相同的。下面介紹 短消息的 PDU 編碼方式。表4.2.1為發(fā)送短消息的 PDU 模式的解析,表 4.2.2 為接收短消息的 PDU 模式的解析。</p><p><b> 表 4.2.1</b&g
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