【正文】 感器有明確的擺長(zhǎng)和擺心，其機(jī)理基本上與加速度傳感器相同。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓 貴重物品防傾覆 更及時(shí)、使用更方便。本文介紹了用 AT89S52單片 機(jī)實(shí)現(xiàn)的基于 GTM短信模塊的 防傾覆系統(tǒng)，以及 AT89S52 單片機(jī)的功能特點(diǎn)、 GTM 短信模塊工作原理、傳感器工作原理。 片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程 器。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作 。內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議模塊，使用簡(jiǎn)單，易于集成 ,GTM900C 軟件、硬件兼容 GTM900B、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 TC35i、 MC39i，使用 TC35i 或 MC39i 的用戶不用作任何更改就可以使用。 主要功能 : GSM/GPRS Phase 2/2+ ； GSM 短信業(yè)務(wù)； GPRS CLASS 10數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；支持 Group3， Class2 傳真業(yè)務(wù)；電路交換業(yè)務(wù)(， )；分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) () ；FR/HR/EFR/AMR 語(yǔ)音編碼；呼叫轉(zhuǎn)移、等待、保持、呼叫前轉(zhuǎn)；多方通話、來(lái)電顯示、可選鈴聲 接口特性： 40pin zip 連接器；紅外串口接口； SIM 接口；2 路模擬音頻輸入輸出接口；電源輸入接口和充電管理； ADC輸入；全雙工串行接口， TTL電平；支持 ， ； TCP/IP擴(kuò)展 AT指令集 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 GTM900C模塊產(chǎn)品定位 華為 GTM900C 無(wú)線模塊是一款兩頻段 GSM/GPRS 無(wú)線模塊。 C 擴(kuò)展工作溫度 :40176。 C 電源電壓 ～ （推薦值 ） 平均待機(jī)電流 (DRX=5) 關(guān)機(jī)漏電流 50uA 協(xié)議 支持 GSM/GPRS Phase2/2+ 支持華為 GT800 協(xié)議 AT命令 GSM 標(biāo)準(zhǔn) AT 命令 AT 命令 華為擴(kuò)展的 AT 命令 40PIN ZIF 連接器 UART 接口（最大串口速率可達(dá) 115200bit/s） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 標(biāo)準(zhǔn) SIM 卡接口（ 或 3V） 兩路模擬音頻接口 電源接口 GSC 射頻天線連接器 50166。串行線對(duì)端的應(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備 TE (Terminal Equitment）、數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE（ Data Terminal Equipment）或其他應(yīng)用設(shè)備。 AT+CXXX=? 查詢命令 該命令用于返回參數(shù)的當(dāng)前值。在接收到非請(qǐng)求發(fā)送狀態(tài)報(bào)告結(jié)果碼時(shí)，使用該取值可進(jìn)行消息識(shí)別。例如： 6th of May 1995， 22： 10： 00 GTM+2 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 Hours相當(dāng)于“ 95/05/06,22:10:00+08”。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 GTM900C 的信號(hào)連接器是一個(gè) 40 Pin 的 ZIF 連接器，引腳間距為 ，線距 ，結(jié)構(gòu)為單排彎式表貼型，帶電纜鎖緊機(jī)構(gòu)，型號(hào)是 Hirose 的 。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 34 天線接口連接器尺寸圖（單位： mm） 表 37 信號(hào)連接器接口功能表 序號(hào) 信號(hào)名稱 I/O 接口電平 功能 備注 1 VBAT I － 電源 建議典型值： 2 VBAT I 3 VBAT I 4 VBAT I 5 VBAT I 6 GND 地 7 GND 8 GND 9 GND 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 10 GND 11 USB_D+ I/O 僅用于模塊調(diào)測(cè) ,設(shè)計(jì)時(shí)懸空 12 USB_D I/O 僅用于模塊調(diào)測(cè) ,設(shè)計(jì)時(shí)懸空 13 VBUS I 僅用于模塊調(diào)測(cè) , 設(shè)計(jì)時(shí)懸空。) 振鈴指示 18 UART_RXD0 O (177。) 請(qǐng)求發(fā)送 GTM900C 上 PIN 腳定義為輸入信號(hào) 22 UART_DTR0 I (177。) SIM 卡復(fù)位信 號(hào) 26 SIM_DATA I/O (177。) 復(fù)位信號(hào) 低電平有效，對(duì)模塊復(fù) 位 32 LPG O (177。 UART 接口有 512 byte 的發(fā)送 FIFO（ First In First Out）和接收 FIFO，支持可編程的數(shù)據(jù)寬度、可編程的數(shù)據(jù)停止位、可編程的奇 /偶校驗(yàn)或者沒(méi)有校驗(yàn)。 本設(shè)計(jì)選用了 FM24C16來(lái)作為非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)如下： 1. FM24C16A 是一種串行非易失存儲(chǔ)器，它的結(jié)構(gòu)容量為 512*8 位，接口方式為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二線制造串行接口，與串行 EEPROM的功能操作相似，與 EEPROM具有相同的引腳排列，不同之處在于， FM24C16A具有非常出色的寫(xiě)操作性能； 內(nèi)部采用讀恢復(fù)機(jī)制操作。鐵電的擦寫(xiě)次數(shù)幾乎可以說(shuō)是無(wú)限次。易失性的存儲(chǔ)器包括靜態(tài)存儲(chǔ)器 SRAM（ static random access memory)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器 DRAM （ dynamic random access memory)。然而所有的主流的非易失性存儲(chǔ)器均源自于只讀存儲(chǔ)器（ ROM） 技術(shù) 。 這些存儲(chǔ)器不僅寫(xiě)入速度慢，而且只能有限次的擦寫(xiě)，寫(xiě)入時(shí)功耗大。內(nèi)部電路感應(yīng)到電荷擊穿并設(shè)置存儲(chǔ)器。鐵電薄膜被放置于CMOS 基層之上，并置于兩電極之間，使用金屬互連并鈍化后完成鐵電制造過(guò)程。 Ramtron 新的單晶體管 /單電容器結(jié)構(gòu)可以像 DRAM 一樣，使用單電容器為存儲(chǔ)器陣列的每一列提供參考。最近采用的 微米的制造工藝相對(duì)于前一代 工藝，極大的降低了芯片的功耗，提高了單個(gè)晶元的利用率。鐵電效應(yīng)是指在鐵電晶體上施加一定的電場(chǎng)時(shí)，晶體中心原子在電場(chǎng)的作用下 運(yùn)動(dòng) ，并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)電場(chǎng)從晶體移走后，中沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 心原子會(huì)保持在原來(lái)的位置。但受鐵電晶體特性制約， FRAM仍有最大訪問(wèn)（讀）次數(shù)的限制。 1T1C 的 FRAM所有數(shù)據(jù)位使用同一個(gè)參考位，而不是對(duì)于每一數(shù)據(jù)位使用各自獨(dú)立的參考位。 無(wú)論是 2T2C 還是 1T1C 的 FRAM，對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀操作時(shí)，數(shù)據(jù)位狀態(tài)可能改變而參考位則不會(huì)改變（這是因?yàn)樽x操作施加的電場(chǎng) 方向與原參考位中原子的位置相同）。但是寫(xiě)操作仍要保留一個(gè) 預(yù)充 時(shí)間，所以總的時(shí)間與讀操作相同。 FRAM 與其它存儲(chǔ)技術(shù)比較 目前 Ramtron 公司的 FRAM 主要包括兩大類：串行 FRAM 和并行 FRAM。 FRAM 產(chǎn)品具有 RAM 和 ROM 優(yōu)點(diǎn)，讀寫(xiě)速度快并可以像非易失性存儲(chǔ)器一樣使用。但是決定使用 FRAM 之前，必須確定系統(tǒng)中一旦超出對(duì)FRAM的 100億次訪 問(wèn)之后絕對(duì)不會(huì)有危險(xiǎn)。如果應(yīng)用中所有存儲(chǔ)器的最大訪問(wèn)速度是 70ns，那么可以使用一片 FRAM完成這個(gè)系統(tǒng)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。 DRAM的作用與成本是 FRAM無(wú)法比擬的，事實(shí)證明， DRAM 不是 FRAM所能取代的。 預(yù)充電信號(hào)的產(chǎn)生 在大多數(shù)的 8051系統(tǒng)中，對(duì)存儲(chǔ) 器的片選信號(hào) 通常允許在多個(gè)讀寫(xiě)訪問(wèn)操作時(shí)保持為低?？焖傩?051 如 DS87C520 或 W77E58 的一個(gè)機(jī)器周期僅需 4 個(gè)時(shí)鐘周期，而在一些新的如 PHILIPS 的 8051 中一個(gè)機(jī)器周期為 6 個(gè)時(shí)鐘周期，而在任何一個(gè)機(jī)器周期中 ALE信號(hào)都兩次有效。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 根據(jù)前面的介紹，要實(shí)現(xiàn)對(duì) FM1808 的正常操作，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) 8051/52來(lái)說(shuō)主頻不能高于 20MHz，而對(duì)于高速型的 8051/52主頻不應(yīng) 高于 23MHz。 8051 的 RD信號(hào)與 PSEN 信號(hào)相 “ 與 ” 后作為 U3的輸出允許，所以 U3 作為程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用。 總之， FRAM 產(chǎn)品為我們提供了可使用的存儲(chǔ)器的一種新選擇，在原來(lái)使用 E2PROM的應(yīng)用中表現(xiàn)會(huì)更出色，為某些原來(lái)認(rèn)為需要使用 SRAM和 E2PROM的應(yīng)用系統(tǒng)找到一種新的途徑。 DS12887 功能與特點(diǎn)介紹 DS12887 采用 CMOS 技術(shù)制成，把時(shí)鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部。 2．計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能。 6．有 128個(gè) RAM單元與軟件 音響器，其中 14個(gè)作為字節(jié)時(shí)鐘和控制寄存器， 114字節(jié)為通用 RAM，所有 ARAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。時(shí)間可選擇 12小時(shí)制或 24小時(shí)制，當(dāng)選擇 12小時(shí)制時(shí)，小時(shí)字節(jié)高位為邏輯 “1” 代表 PM。第一種，當(dāng)定鬧時(shí)間寫(xiě)入相應(yīng)時(shí)、分、秒定鬧單元，在定時(shí)允許、鬧鐘位置高電平的條件下，定鬧中斷每天準(zhǔn)時(shí)起動(dòng)一次。 DS12887 引腳定義 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 圖 51 引腳定義 注： DS12887 應(yīng)用程序見(jiàn)附錄 第 6 章 傾角傳感器 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 46 傾角傳感器原理 傾角傳感器可以用來(lái)測(cè)量相對(duì)于水平面的傾角變化量。 當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒(méi)有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力 加速度。 傾角傳感器把 MCU， MEMS加速度計(jì)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面。數(shù)據(jù)方式輸出，接口形式包括 RS23 RS485 和可定制等多種方式。如應(yīng)變式傾角傳感器就基于此原理。若液體擺 水平時(shí)，則 RI=RIII。 在液體擺的應(yīng)用中也有根據(jù)液體位置變化引起應(yīng)變片的變化，從而引起輸出電信號(hào)變化而感知傾角的變化。當(dāng)腔體所在平面相對(duì)水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時(shí)，熱線的阻值發(fā)生變化，并且熱線阻值的變化是角度 q 或加速度的函數(shù)，因而也具有擺的效應(yīng)。在熱線能量交換中對(duì)流是主要形式。氣體擺式慣性器件就是根據(jù)一原理研制的。在平衡狀態(tài)時(shí)，如圖 4(a)所示，熱線處于同一水平面上，上升氣流穿過(guò)它們的速度相同 ，即 V1=V1′ ，這時(shí)，氣流對(duì)熱線的影響相同，由式（ 7）可知，流過(guò)熱線的電流也相同，電橋平衡。傾斜角度不同，輸出的電信號(hào)也不同。但氣體運(yùn)動(dòng)控制較為復(fù)雜，影響其運(yùn)動(dòng)的因素較多，其精度無(wú)法達(dá)到軍用武器系統(tǒng)的要求。 典型應(yīng)用場(chǎng)合 角度測(cè)量，水平調(diào)整，零位調(diào)整 傾角開(kāi)關(guān)（十二路開(kāi)關(guān)信號(hào)）， 安全控制，監(jiān)控，報(bào)警 機(jī)械臂，大壩，建筑，橋梁角度測(cè)量 對(duì)準(zhǔn)控制，彎曲控制。 傾角傳感器 在這種場(chǎng)合使用，只要將傳感器固定在一定的平面，測(cè)量前使用零位按鈕實(shí)現(xiàn)清零功能，沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 51 傳感器在此之后讀出來(lái)的數(shù)據(jù)就是相對(duì)于該平面的 圖 61 雙軸傾角傳感器 相對(duì)傾角。 全量程傾角測(cè)量： 通過(guò)雙軸的配合，可以實(shí)現(xiàn) 360度傾角的測(cè)量。 根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)以及總體設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)有主控機(jī)、傾角傳感器、 鐵電存儲(chǔ)器 ，實(shí)時(shí)時(shí)鐘構(gòu)成。 （ 3） 鐵電存儲(chǔ)器 ， 采用了能夠保證掉電數(shù)據(jù)不丟失的鐵電存儲(chǔ)器 。其次，控制單元根據(jù)算法模型分析、報(bào)確認(rèn)上述異常情況的發(fā)生。 近年來(lái)， 防傾覆系統(tǒng) 正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的 發(fā)展 階段。如傳統(tǒng) 防傾覆 傳感器是由重力塊和彈簧等制成的，體積較大、穩(wěn)定性差、壽命也短，而利用激光等各種 微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好 向智能化數(shù)字化發(fā)展： 隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)（如 0～ 10mV），而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)，有的甚至帶有控制功能，這就是所說(shuō)的數(shù)沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 56 字傳感器。 智能傳感器必須具備通信功能 ， 最起碼，除了滿足最基本應(yīng)用的反饋信號(hào)， ‘ 智能 ’ 傳感器必須能傳輸其它信息。 防傾覆系統(tǒng) 領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國(guó)競(jìng)相加速新一代 防傾覆 傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。 論文以基于 GTM900C的防傾覆短信報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)為模型，通過(guò)對(duì)當(dāng)前防傾覆系統(tǒng)發(fā)展的分析，從單片機(jī)的選型、無(wú)線模塊的確定、通訊模塊的選擇、鍵盤(pán)、顯示器、閃存、計(jì)時(shí)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及傳感器的選用來(lái)確定系統(tǒng)硬件配置方案； 近年來(lái)， 防傾覆系統(tǒng) 正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的 發(fā)展 階。 相信在不久的未來(lái)貴重物品防傾覆技術(shù)會(huì)走向?qū)儆谒约旱膸p峰！ 沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 57 第九章 結(jié) 論