畢業(yè)論文-具有g(shù)sm短信功能的密碼柜設(shè)計(jì)

1、<p>　　一種具有GSM報(bào)警功能的電子儲(chǔ)物柜的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)院名稱： 電氣信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師職稱： </p><p><b>　　年

3、 月</b></p><p>　　一種具有GSM報(bào)警功能的電子儲(chǔ)物柜的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，利用4*4矩陣鍵盤檢查按鍵，當(dāng)用戶按下存包鍵時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到空柜并打開，同時(shí)記錄5位隨機(jī)密碼；當(dāng)用戶按下取包鍵時(shí)，用戶輸入5位密碼，系統(tǒng)自動(dòng)驗(yàn)證并打開柜門，若連續(xù)三次輸入密碼錯(cuò)誤，則蜂鳴器報(bào)警；當(dāng)用戶按下求助鍵時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)GS

4、M模塊向管理員手機(jī)發(fā)送短信，尋求幫助。此設(shè)計(jì)共有16個(gè)按鍵和6個(gè)數(shù)碼管顯示密碼，可以對(duì)4個(gè)柜子進(jìn)行控制。此論文重點(diǎn)描述了自動(dòng)存包柜的設(shè)計(jì)思想及軟硬件電路的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程，并敘述了調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并做了相應(yīng)的分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；GSM模塊；隨機(jī)密碼；矩陣鍵盤</p><p>　　The Design of Electronics Cabinet Alerte

5、d Based on GSM</p><p>　　Abstract：This system takes the STC89C52 list slice machine as to control core and makes use of 4*4 matrix keyboard check keys，when the customer presses to save a pack of key， the syst

6、em examines empty cabinet and open，record 5 random passwords at the same time；When the customer presses to take a pack of key，the customer inputs 5 passwords，the system automatically verifies and open a cabinet door；When

7、 the customer presses to ask for help key，the system passes a GSM mold piece to send out a messag</p><p>　　Keywords： STC89C52；GSM；Random password；Matrix keyboard</p><p><b>　　目 錄</b>

8、</p><p>　　第1章 緒論...........................................................................................................................1</p><p>　　1.1 概述......................................

9、................................................................................................1</p><p>　　1.2 GSM的發(fā)展..........................................................................................

10、................................2</p><p>　　1.3 無(wú)線電子存包柜的組成......................................................................................................3</p><p>　　1.4 課題的意義及研究的內(nèi)容.........

11、.........................................................................................4</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)...........................................................................................5&l

12、t;/p><p>　　2.1 整體電路的工作原理..........................................................................................................5</p><p>　　2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)..........................................

13、.........................................................5</p><p>　　2.3 GSM模塊TC35i電路設(shè)計(jì)..................................................................................................7</p><p>　

14、　2.3.1 GSM模塊的構(gòu)成.......................................................................................................7</p><p>　　2.3.2 TC35i的工作原理..............................................................

15、.......................................9</p><p>　　2.3.3 TC35i與單片機(jī)的連接...........................................................................................10</p><p>　　2.4 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)...........

16、.................................................................................................11</p><p>　　2.5 6位數(shù)碼管電路設(shè)計(jì).....................................................................................

17、.....................12</p><p>　　2.6 LED電路設(shè)計(jì)....................................................................................................................14</p><p>　　2.7 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)...........

18、.....................................................................................................16</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)...................................................................................

19、...............19</p><p>　　3.1 主程序設(shè)計(jì)........................................................................................................................19</p><p>　　3.2 GSM模塊程序設(shè)計(jì).............

20、...............................................................................................20</p><p>　　3.2.1 AT指令介紹........................................................................................

21、....................21</p><p>　　3.2.2程序介紹..................................................................................................................25 </p><p>　　3.3 按鍵掃描及處理程序設(shè)計(jì)...........

22、.....................................................................................27</p><p>　　3.3.1 按鍵掃描....................................................................................................

23、.............27</p><p>　　3.3.2 按鍵處理................................................................................................................31</p><p>　　3.4 6位數(shù)碼管程序設(shè)計(jì)......................

24、..................................................................................34 </p><p>　　3.5 LED顯示及蜂鳴器報(bào)警程序設(shè)計(jì)...................................................................................35</p&g

25、t;<p>　　第4章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果.........................................................................36</p><p>　　4.1 硬件調(diào)試...................................................................................

26、.......................................36</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試..........................................................................................................................39</p><p>　　4

27、.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果..........................................................................................................................43</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)...............................................................

28、.....................................................................44</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　早期的GSM模塊主要是供手機(jī)廠使用，手機(jī)廠直接購(gòu)買模塊，

29、配上外圍的器件就是可以生產(chǎn)一部手機(jī)。GSM模塊解決了手機(jī)設(shè)計(jì)中復(fù)雜的射頻發(fā)送和基帶處理問(wèn)題，并提供了標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，廠商不用再?gòu)牡讓拥男酒?jí)開始進(jìn)行手機(jī)的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期。5年前，國(guó)內(nèi)的手機(jī)廠家?guī)缀醵际琴?gòu)買國(guó)外的成品GSM模塊進(jìn)行二次開發(fā)生產(chǎn)手機(jī)的，近幾年，隨著國(guó)內(nèi)手機(jī)設(shè)計(jì)公司的逐漸成熟，手機(jī)廠家才擺脫對(duì)GSM模塊的依賴，轉(zhuǎn)為直接從芯片級(jí)入手生產(chǎn)手機(jī)。</p><p>　　目前，GSM模塊依然在廣泛的工業(yè)應(yīng)用

30、領(lǐng)域使用，在各行各業(yè)都能看到GSM模塊應(yīng)用的產(chǎn)品。例如，在車載監(jiān)控領(lǐng)域，使用GSM模塊將車輛行駛的GPS數(shù)據(jù)傳輸回車輛管理中心；在電力、水務(wù)系統(tǒng)，通過(guò)GSM模塊實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能抄表，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的用電和用水量；在測(cè)繪行業(yè)，為很多偏僻的測(cè)繪點(diǎn)安裝了GSM模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的監(jiān)控，不必再人工收集數(shù)據(jù)；在家庭，可以安裝無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)[1]，一旦發(fā)生火情或盜竊行為，可以立即通知戶主和報(bào)警；在國(guó)外，很多老人小孩帶了個(gè)人跟蹤器，防止老人和小孩走失或意外

31、發(fā)生，里面也是集成了GSM模塊。</p><p>　　具有GSM報(bào)警功能的電子儲(chǔ)物柜是集GSM模塊，按鍵檢測(cè)模塊[2]，顯示模塊，報(bào)警模塊為一體的自動(dòng)控制存包柜。它與我們的日常生活緊密聯(lián)系在一起，有著安全性高、可靠性高、方便快捷等特點(diǎn)，目前一些大商場(chǎng)的入口處，常有電腦控制的自動(dòng)存包柜。電腦控制的存包柜無(wú)需專職的管理人員且安全可靠，頗受顧客的信任。凡需要臨時(shí)存放物品，又要求安全保密的地方都需要這樣的一個(gè)裝置，如游泳

32、池的更衣室、部隊(duì)軍訓(xùn)時(shí)的存包處，展覽會(huì)、車站、電影院等等，應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來(lái)越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視。這里以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂(lè)觀的各類應(yīng)用。典型的應(yīng)用有變電站、電表、水塔、水庫(kù)或環(huán)保監(jiān)測(cè)點(diǎn)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸和無(wú)線自動(dòng)警報(bào)；遠(yuǎn)程無(wú)線控制高壓線路斷電器、加熱系統(tǒng)、防洪攔阻系統(tǒng)或其他機(jī)電系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)閉

33、；車隊(duì)交通管理和控制指揮系統(tǒng)；控制和監(jiān)測(cè)香煙、食品和飲料自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和存貨水平等。本次設(shè)計(jì)將GSM短消息功能應(yīng)用于自動(dòng)控制存包柜中。</p><p>　　1.2 GSM的發(fā)展</p><p>　　隨著全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用就已經(jīng)提到十分重要的位置。短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù)，已經(jīng)得到越來(lái)越多的系統(tǒng)

34、運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。短消息業(yè)務(wù)在GPS(全球定位系統(tǒng))/GSM(SMS)移動(dòng)車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)的應(yīng)用，機(jī)房監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，移動(dòng)性數(shù)據(jù)查詢證券交易和信息查詢、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展。GSM調(diào)制解調(diào)器的出現(xiàn)可以說(shuō)給GSM的發(fā)展又一次注入了新的活力，而單片機(jī)則在嵌入式系統(tǒng)中得到最為廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)正是利用單片機(jī)對(duì)GSM調(diào)制解調(diào)器TC35模塊進(jìn)行控制并實(shí)現(xiàn)了英文短消息的

35、收發(fā)。</p><p>　　在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)中，短消息業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種有別于語(yǔ)音傳輸?shù)耐ㄓ崢I(yè)務(wù)。它利用信令信道(SDCCH用戶正常時(shí)或SACCH用戶忙時(shí))傳輸，是GSM通信網(wǎng)所特有的，它不用撥號(hào)建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心[3]，由短消息服務(wù)中心再發(fā)送給最終的信宿，短消息的收發(fā)不影響通話；短消息業(yè)務(wù)可以使網(wǎng)絡(luò)端知道被叫方是否已經(jīng)收到短消息，如果傳送失敗，

36、被叫方?jīng)]有回答確切消息，網(wǎng)絡(luò)一側(cè)會(huì)保留所傳的消息，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)被叫方能被叫通時(shí)，消息能被重發(fā)以確保被叫方能收到。短消息業(yè)務(wù)主要包括點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)與小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)。點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)即通過(guò)MO(MS發(fā)起短消息業(yè)務(wù))和MT (MS終止短消息業(yè)務(wù))將一條短消息從一個(gè)實(shí)體發(fā)送到指定目的地址的業(yè)務(wù)。編碼后單條短消息最大長(zhǎng)度為140個(gè)字節(jié)，可以承載160個(gè)英文字符或70個(gè)漢字。小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)即通過(guò)基站(BSC)向指定區(qū)域中所有短消息用戶發(fā)送

37、短消息的業(yè)務(wù)。編碼后每頁(yè)消息長(zhǎng)度為82個(gè)字節(jié)，最大頁(yè)數(shù)為15頁(yè)。短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)在于其無(wú)需建立連接，服務(wù)費(fèi)用低，因此基于GSM模塊的應(yīng)用一般都使用短消息業(yè)務(wù)。</p><p>　　此外，GSM模塊是繼GSM手機(jī)外又一種非常重要的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。它是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與GSM無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備，因此也叫無(wú)線調(diào)制解調(diào)器[4]。它的出現(xiàn)給GSM的發(fā)展注入了新的活力，改變了傳統(tǒng)的以話音為主

38、的通信手段，打開了GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用的大門。所以在應(yīng)用上，凡是使用調(diào)制解調(diào)器的地方大多數(shù)可以用GSM模塊代替。由于調(diào)制解調(diào)器必須通過(guò)PSTN或者其他專用通訊網(wǎng)進(jìn)行通信，因而受地域，線路等影響，在應(yīng)用上有很大的局限性。而GSM模塊則無(wú)此限制，所以基于這種模塊，以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂(lè)觀的各類應(yīng)用，如：GPS/GSM (SMS)移動(dòng)車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)；移動(dòng)POS機(jī)，移動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)；移動(dòng)性數(shù)據(jù)和Interne

39、t接入。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西門子的TC35系列、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大.其中西門子的TC35系列模塊性價(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證.所以這里選用的是西門子TC35系列的TC35.i它是西門子推出的最新的無(wú)線模塊，功能上與TC35兼容，設(shè)

40、計(jì)緊湊，大大縮小了產(chǎn)品的體積. TC35i與GSM 2/2 +兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM07. 07和GSM07. 05，且易于升級(jí)為GPRS模塊.該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口[5]，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便了用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.3無(wú)線電子存包柜的組成</p&

41、gt;<p>　　無(wú)線電子存包柜包括單片機(jī)控制部分，鍵盤控制部分，數(shù)碼顯示部分，執(zhí)行部分。</p><p>　　1.單片機(jī)控制部分：它是系統(tǒng)的核心部分。由 ATC89C52 單片機(jī)、時(shí)鐘、復(fù)位電路等組成。</p><p>　　鍵盤控制部分：這是用戶對(duì)自動(dòng)存包柜進(jìn)行操作的控制面板。由4*4 鍵盤組成。通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)所有的控制功能。鍵盤功能定義如下表1-1：</p>

42、<p>　　表1-1 鍵符說(shuō)明表</p><p>　　3.數(shù)碼顯示部分：這是用戶對(duì)自動(dòng)存包柜進(jìn)行操作后，能夠顯示 6 位隨機(jī)密碼。由數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)電路和6位數(shù)碼管組成。</p><p>　　4.執(zhí)行部分：這是用戶按下按鍵后的執(zhí)行部件。由4個(gè)發(fā)光二極管模擬4個(gè)儲(chǔ)物柜， 發(fā)光二極管燈亮表示柜中無(wú)物，反之則柜中有物；1個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警；1個(gè)GSM模塊用于無(wú)線聯(lián)系管理員。</p&g

43、t;<p>　　1.4 課題的意義及研究的內(nèi)容</p><p>　　目前，很多大型超市的存包柜沒(méi)有無(wú)線功能，這是一種缺失。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，GSM模塊必然會(huì)被引進(jìn)。GSM模塊功能強(qiáng)大，且價(jià)格低廉，它可以通過(guò)發(fā)送短信的方式與管理員聯(lián)系，及時(shí)解決客戶的問(wèn)題，甚至可以向用戶發(fā)送密碼，使用非常方便。據(jù)調(diào)查，一個(gè)GSM模塊足夠處理一個(gè)中心型超市的所有存包業(yè)務(wù)量。</p><p&g

44、t;　　無(wú)線電子存包柜與傳統(tǒng)自動(dòng)存包柜相比，多了GSM無(wú)線模塊，當(dāng)用戶遇到問(wèn)題需要求助時(shí)可以及時(shí)通過(guò)短信或電話與管理員聯(lián)系，方便了客戶的問(wèn)題解決，這樣避免了顧客親自去找管理員，節(jié)省了人力物力。使用這種方式，基本上沒(méi)有什么污染，成本也不高，既方便了顧客，又利于環(huán)保，因此具有很好的市場(chǎng)前景。</p><p>　　所以，本設(shè)計(jì)的主要思路是：采用ATC89C52單片機(jī)做為控制器，4*4矩陣鍵盤作為按鍵輸入，6位數(shù)碼管顯示

45、當(dāng)前信息。當(dāng)用戶按下存包鍵時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到空柜并打開，同時(shí)記錄下5位隨機(jī)密碼；當(dāng)用戶按下取包鍵時(shí)，用戶輸入5位密碼，系統(tǒng)驗(yàn)證成功打開柜門，若連續(xù)3次輸入密碼錯(cuò)誤，蜂鳴器報(bào)警；當(dāng)用戶按下短息鍵時(shí)，通過(guò)GSM模塊向管理員手機(jī)發(fā)送短信，尋求幫助。</p><p>　　這種無(wú)線電子存包柜價(jià)格低廉，操作方便，安全可靠，能夠滿足廣大顧客的需求。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p

46、><p>　　2.1 整體電路的工作原理</p><p><b>　　圖2-1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　如圖2-1所示，系統(tǒng)可以分為5個(gè)模塊，串行通信GSM模塊，4*4矩陣鍵盤模塊，6位數(shù)碼管顯示模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊，LED模塊。每個(gè)模塊都很重要，通過(guò)鍵盤模塊實(shí)現(xiàn)所有功能的控制，各個(gè)功能通過(guò)顯示模塊進(jìn)行識(shí)別，報(bào)警模塊可以提示用戶密碼輸

47、入錯(cuò)誤，LED模塊模擬柜門的關(guān)閉，LED燈亮表示柜門打開或者說(shuō)明是空柜，燈滅則說(shuō)明柜門關(guān)閉或已經(jīng)存入物品，GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信聯(lián)系管理員功能，GSM模塊功能很強(qiáng)大，是本次設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象。</p><p>　　2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/

48、O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。</p><p>　　常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一

49、個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。</p><p>　　由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由僅有CPU的專用處理器芯片發(fā)展而來(lái)

50、。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。</p><p>　　INTEL的8080是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過(guò)3

51、00M的高端單片機(jī)，直到現(xiàn)在基于8051的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多處理器，隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。</p><p>　　STC89C52片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整

52、的1位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過(guò)程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是MCS-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。用89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，89C

53、52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2-7所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。</p><p>　　(2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。</p><p>　　(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。</p><p><b>　　1、時(shí)鐘電路</b>&

54、lt;/p><p>　　STC89C52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2

55、MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF-70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇12MHZ，電容選擇22pF。</p><p>　　在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性

56、，應(yīng)采用NPO電容。</p><p><b>　　2、復(fù)位電路</b></p><p>　　STC89C52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。</p>&

57、lt;p>　　最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要VCC的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用12MHZ時(shí)C取10uF。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)就是用的是上電自動(dòng)復(fù)位。如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-2 最小系統(tǒng)電路

58、原理圖</p><p>　　2.3 GSM模塊TC35i電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 GSM模塊的構(gòu)成</p><p>　　GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。因此，GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語(yǔ)音通話，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)

59、進(jìn)行通信的所有基本功能。簡(jiǎn)單來(lái)講，GSM模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機(jī)。</p><p>　　圖2-3 TC35的功能框圖</p><p>　　如圖2-4，TC35i模塊主要由GSM基帶處理器[6]、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。通過(guò)ZIF連接器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路接口，該接口讀取或發(fā)送TC35i模塊中的數(shù)據(jù)，是TC35i應(yīng)用的核心。GSM基帶處理

60、器是整個(gè)模塊的核心，它由一個(gè)C166CPU和一個(gè)DSP處理器內(nèi)核控制著模塊內(nèi)各種信號(hào)的傳輸轉(zhuǎn)換、放大等處理過(guò)程。GSM射頻部分是一個(gè)單片收發(fā)器SMARTi，它由一個(gè)外差式接收器、上變頻調(diào)制環(huán)路發(fā)送器(upconversion modulation looptransmitter)、一個(gè)射頻鎖相環(huán)路和一個(gè)全集成中頻合成器4個(gè)功能塊組成，共同完成對(duì)射頻信號(hào)的接收和發(fā)送等處理。GSM模塊電流變化非常大，空閑時(shí)電流小于315mA，而在通話期間電

61、流最大可達(dá)213A，這就對(duì)供電電路提出了較高的要求。GSM模塊電源ASIC部分使用線性電壓調(diào)節(jié)器把外部輸入的電源電壓Vbatt+進(jìn)行穩(wěn)壓處理后供GSM基帶處理器和GSM射頻部分使用，此外它還輸出一個(gè)219V/70mA的電壓供模塊外的其他電路使用。GSM射頻部分的功率放大器對(duì)電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓Vb</p><p>　　TC35共有40個(gè)引腳，如圖2-5所示。通過(guò)一個(gè)ZIF (Zero In

62、-sertion Force)連接器引出。這40個(gè)引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。第1-14腳為電源部分，其中1-5為電源電壓輸入端Vbatt+， 6-10為電源地GND， 11、12充電引腳，13對(duì)外輸出電壓(共外電路使用)，14為ACCU-TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；24-29為SIM卡引腳，分別為CCIN、CCRST、CCIO、CC-CLK、CCVCC和CCGND；33-40為語(yǔ)音接口用來(lái)

63、接電話手柄；15、30、31和32腳為控制部分，15為點(diǎn)火線IGT (Ignition)，當(dāng)TC35通電后必須給IGT一個(gè)大于100ms低電平，模塊才啟動(dòng)， 30為RTCbackup，31為Power down，32為SYNC； 16-23位數(shù)據(jù)輸入/輸出分別為DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。</p><p>　　圖2-4 TC35i引腳圖</p>

64、<p>　　2.3.2 TC35i的工作原理</p><p>　　電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分：充電電池主要為整個(gè)系統(tǒng)提供3.6V工作電壓，同時(shí)產(chǎn)生MAX3238所需要的高電平；三端電源模塊LM7806將外部＋12V直流電源轉(zhuǎn)換為＋6V，連到ZIF連接器的11、12引腳，在充電模式下，為TC35i提供＋6V、500mA的充電電源?！　?dòng)電路由開漏極三極管[7]和上電復(fù)位電路組成。模塊上電

65、10ms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在15腳加時(shí)長(zhǎng)至少為100ms的低電平信號(hào)，且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1ms。啟動(dòng)后，15腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平?！　』鶐幚砥骷闪艘粋€(gè)與ISO 7816-3 IC Card標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM接口。為了適合外部的SIM接口，該接口連接到主接口(ZIF連接器)。在GSM11.11為SIM卡預(yù)留5個(gè)引腳的基礎(chǔ)上，TC35在ZIF連接器上為SIM卡接口預(yù)留了6個(gè)引腳，所添加的CCIN引腳用來(lái)檢

66、測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平時(shí)，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作?！　?shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與PC機(jī)通信、軟件流控制等功能。數(shù)據(jù)通信電路以Maxim公司的MAX3238芯片為核心，實(shí)</p><p>　　tc35i模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITU-T RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位，波特率在300bps-11

67、5kbps之間可選，默認(rèn)9600。</p><p>　　2.3.3 TC35i與單片機(jī)的連接</p><p>　　TC35模塊是西門子公司生產(chǎn)的GSM調(diào)制解調(diào)器，它提供RS232數(shù)據(jù)口，采用AT賀氏指令，符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，并內(nèi)置微控制器將GPS接收機(jī)和GSM模塊結(jié)合在一起，模塊和單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)40針的數(shù)據(jù)電纜相連接。TC35模塊的數(shù)據(jù)接口是CMOS電平(高電平

68、2.65V)，因此單片機(jī)對(duì)TC35模塊的控制和通信信號(hào)要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。需要注意的是TC35模塊是作為數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)來(lái)連接的，而不是像一般調(diào)制解調(diào)器作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)進(jìn)行連接。對(duì)TC35模塊控制，IGT信號(hào)非常地重要，只有正確的IGT信號(hào)才可以使TC35模塊正常地運(yùn)行。IGT的下降沿啟動(dòng)TC35，并且IGT的低電平應(yīng)該至少保持100ms，TC35然后正常工作。</p><p>　　TC35i模塊符合

69、TTL電平通信，可與單片機(jī)的TX，RX直接相連，TX接模塊的RX，RX接模塊的TX，連接GND。TTL電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯“1”，0V等價(jià)于邏輯“0”，這被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號(hào)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。數(shù)字電路中，由TTL電子元器件組成電路使用的電平[8]。電平是個(gè)電壓范圍，規(guī)定輸出高電平>2.4V，輸出低電平<0.4V

70、。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V，噪聲容限是0.4V。TC35模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V，而是+2.9V，因此必要時(shí)加端口保護(hù)。</p><p>　　基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息發(fā)送[9]主要通過(guò)AT指令控制：</p><p><b>　　發(fā)送“AT”：</

71、b></p><p><b>　　AT回車</b></p><p>　　短信模式的設(shè)置（文本模式）：</p><p>　　AT+CMGF=1回車</p><p>　　發(fā)送短信服務(wù)中心號(hào)碼：</p><p>　　AT+CSCA=+8613800519500回車</p><p

72、><b>　　發(fā)送目的手機(jī)號(hào)碼：</b></p><p>　　AT+CMGS=15995089295回車</p><p><b>　　發(fā)送短信內(nèi)容：</b></p><p>　　Hello!0x1a</p><p><b>　　刪除短信</b></p>&l

73、t;p>　　AT+CMGD=1回車</p><p>　　2.4 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖2-5所示，矩陣鍵盤是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組. </p><p>　　圖2-5 矩陣鍵盤電路原理圖</p><p>　　在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中

74、，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。</p><p>　　矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通

75、過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就</p><p>　　可得知是否有鍵按下了。</p><p>　　矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法：</p><p>　　<1>確定

76、矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法[10]”。</p><p>　　行掃描法：行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過(guò)程如下。</p><p>　　1、判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下：將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均

77、為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。</p><p>　　2、判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。</p><p>　　<2>確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一

78、種“高低電平翻轉(zhuǎn)法[11]”。</p><p>　　首先讓P1口高四位為1，低四位為0，。若有按鍵按下，則高四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，低四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的行位置。</p><p>　　然后讓P1口高四位為0，低四位為1，。若有按鍵按下，則低四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，高四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的列位置。</p><p>　　最后將上述兩者進(jìn)

79、行或運(yùn)算即可確定被按下的鍵的位置。</p><p>　　在軟件編程中，鍵盤、顯示處理是很復(fù)雜的，它往往占到一個(gè)應(yīng)用程序的大部分代碼，可見其重要性，但說(shuō)到，這種復(fù)雜并不來(lái)自于單片機(jī)的本身，而是來(lái)自于操作者的習(xí)慣等等問(wèn)題，因此，在編寫鍵盤處理程序之前，最好先把它從邏輯上理清，然后用適當(dāng)?shù)乃惴ū硎境鰜?lái)，最后再去寫代碼，這樣，才能快速有效地寫好代碼。</p><p>　　2.5 6位數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)

80、</p><p>　　數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。</p><p>　　數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對(duì)數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實(shí)都是同樣的產(chǎn)品。</p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)</p><p>　　光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示

81、多少個(gè)“8”可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管；</p><p>　　按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成

82、公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。</p><p>　　led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有

83、一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，

84、亮度，波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片：</p><p>　　數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。</p><p>　　靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

85、是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。</p><p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每

86、個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫

87、留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。如圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6 6位數(shù)碼管電路原理圖</p><p>　　2.6 LED電路設(shè)計(jì)</p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。

88、由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。 </p><p>　　發(fā)光二極管（英語(yǔ)：Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED）是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之

89、后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。 </p><p>　　LED只能往一個(gè)方向?qū)ǎㄍ姡?，叫作正向偏置（正向偏壓），?dāng)電流流過(guò)時(shí)，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應(yīng)，而光線的波長(zhǎng)、顏色跟其所采用的半導(dǎo)體材料種類與摻入的元素

90、雜質(zhì)有關(guān)。具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易破損、開關(guān)速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點(diǎn)。白光LED的發(fā)光效率，在近幾年來(lái)已經(jīng)有明顯的提升，同時(shí)，在每千流明的購(gòu)入價(jià)格上，也因?yàn)橥度胧袌?chǎng)的廠商相互競(jìng)爭(zhēng)的影響，而明顯下降。雖然越來(lái)越多人使用LED照明作辦公室、家具、裝飾、招牌甚至路燈用途，但在技術(shù)上，LED在光電轉(zhuǎn)換效率(有效照度對(duì)用電量的比值)上仍然低于新型的熒光燈，是國(guó)家以后發(fā)展民用的去向！</p><p>　　它是半導(dǎo)

91、體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。<

92、;/p><p>　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。</p><p>　　發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。</p><p>　　與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）

93、；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。電路原理圖如圖2-7所示：</p><p>　　圖2-7 LED電路原理圖</p>&l

94、t;p>　　2.7 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD“等）表示。</p><p>　　1．壓電式蜂鳴器

95、：壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。</p><p>　　多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5-15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.5-2.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 </p><p>　　壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電

96、極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。</p><p>　　2．電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。</p><p>　　接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。</p><p>　　由于自激蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要利用交

97、流信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音，很簡(jiǎn)單，這里就不對(duì)自激蜂鳴器進(jìn)行說(shuō)明了。這里只對(duì)必須用1/2duty的方波信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的他激蜂鳴器進(jìn)行說(shuō)明。</p><p>　　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM輸出口直接驅(qū)動(dòng)，另一種是利用I/O定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　PWM輸出口直接驅(qū)動(dòng)是利用PWM

98、輸出口本身可以輸出一定的方波來(lái)直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。在單片機(jī)的軟件設(shè)置中有幾個(gè)系統(tǒng)寄存器是用來(lái)設(shè)置PWM口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，通過(guò)設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形之后，只要打開PWM輸出，PWM輸出口就能輸出該頻率的方波，這個(gè)時(shí)候利用這個(gè)波形就可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。比如頻率為2000Hz的蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)，可以知道周期為500微秒，這樣只需要把PWM 的周期設(shè)置為500微秒，占空比電平設(shè)置為250微秒，就能產(chǎn)生一個(gè)頻率為2

99、000Hz的方波，通過(guò)這個(gè)方波再利用三極管就可以去驅(qū)動(dòng)這個(gè)蜂鳴器了。</p><p>　　使用I/O口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，只需要對(duì)波形分析一下。由于驅(qū)動(dòng)的信號(hào)剛好為周期500微秒，占空比為1/2duty的方波，只需要每250微秒進(jìn)行一次電平翻轉(zhuǎn)，就可以得到驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方波信號(hào)。在程序上，可以使用TIMER0來(lái)定時(shí)，將TIMER0的預(yù)分頻設(shè)置為/1，選擇TIMER0 的始終為系統(tǒng)時(shí)鐘(主振蕩器

100、時(shí)鐘/4)，在TIMER0的載入/計(jì)數(shù)寄存器的高4位和低4位分別寫入00H和06H，就能將TIMER0的中斷設(shè)置為250微秒。當(dāng)需要I/O口驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器鳴叫時(shí)，只需要在進(jìn)入TIMER0中斷的時(shí)候?qū)υ揑/O口的電平進(jìn)行翻轉(zhuǎn)一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時(shí)候，將I/O口的電平設(shè)置為低電平即可。不鳴叫時(shí)將I/O口的輸出電平設(shè)置為低電平是為了防止漏電。</p><p>　　由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/

101、O口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的（但AVR可以驅(qū)動(dòng)小功率蜂鳴器），所以要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來(lái)放大電流就可以了。</p><p>　　如圖2-8所示，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)續(xù)流二極管和一個(gè)電源濾波電容。</p><p>　　圖2-8 蜂鳴器電路原理圖</p><p><b>　　1．蜂鳴器</b>&

102、lt;/p><p>　　發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無(wú)源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來(lái)選擇。</p><p><b>　　2．續(xù)流二極管</b></p><p>　　蜂鳴器本質(zhì)上是一個(gè)感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個(gè)續(xù)

103、流二極管提供續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會(huì)產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動(dòng)三極管，并干擾整個(gè)電路系統(tǒng)的其它部分。</p><p><b>　　3．濾波電容</b></p><p>　　濾波電容C1的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對(duì)其它部分的影響，也可改善電源的交流阻抗，如果可能，最好是再并聯(lián)一個(gè)220uF的電解電容。</p><p><b>