【正文】 3個(gè) I/O 端口連接 3個(gè)獨(dú)立的鍵盤(pán)即可，其電路圖如圖 22 所示： 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 7 1 2 3 4K1AN1 1 2 3 4K2AN1 1 2 3 4K3AN1R21 0KR11 0KR31 0KV C C V C C V C Ck e y 1 k e y 2 k e y 3 圖 22 鍵盤(pán)電路 圖 顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè) 計(jì)采用金鵬 C系列 128*64 液晶顯示模塊 OCMJ4X8C 顯示 對(duì)方號(hào)碼、設(shè)定的系統(tǒng)溫度參數(shù)、時(shí)間參數(shù)及傳感器路數(shù)參數(shù)等 。采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿(mǎn)足要求。由于公眾 GSM 網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，因此本 系統(tǒng)不需再組建專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用將得到迅速普及。 GSM 模塊選擇 鑒于本系統(tǒng)可能工作在野外，距離控制中心比較遠(yuǎn)，采用普通的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸比較困難，而采用 GSM 模塊則可以很容易解決這方面問(wèn)題。 由于 鍵盤(pán)數(shù)目較少可 采用普通鍵盤(pán)設(shè)計(jì)，即一個(gè) I/O 口線鏈接一個(gè)按鍵，供需3 條 I/O 口線 ， 電路簡(jiǎn)單可靠。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。 由數(shù) 字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 STC12C5410AD 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào) ,可直接與計(jì)算機(jī)連接 。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元 件線形較好。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類(lèi)傳感器之首。 傳感器的選擇 溫度檢測(cè)系統(tǒng)有則共同的特點(diǎn)：測(cè)量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場(chǎng)離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。 STC12C5410AD 是 一個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期高速可靠、寬 電壓、 低功耗、高頻率、 高性能 的 8 位單片機(jī) 。 單片機(jī)的概述及選擇 單片機(jī)是本系統(tǒng)的主控制器件，擔(dān)任著鍵盤(pán)掃描和鍵 值 處理、 EEPROM 的讀寫(xiě) 、液晶顯示控制、 溫度 數(shù)據(jù)接收和處理 及與 GSM 模塊通信 等工作，是控制的核心部分。被叫號(hào)碼存儲(chǔ)由 STC12C54AD 單片機(jī)的自帶 EEPROM 完成，掉電后設(shè)定號(hào)碼不丟失。 該報(bào)警系統(tǒng)由單片機(jī)控制器、鍵盤(pán)輸入、 液晶顯示、 溫度傳感器 、 串口通信、短信貓 (GSM)模塊 、被叫號(hào)碼存儲(chǔ) 器 及電源等部分組成。多點(diǎn)溫度 巡回 檢測(cè)系統(tǒng) 在很多方面發(fā)揮著重要作用。本課題所 設(shè)計(jì)的 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于多點(diǎn)溫度檢測(cè) 具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。 單片機(jī)控制器采用 STC12C5410AD 單片機(jī)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé) 溫度數(shù)據(jù)讀入處理 、 鍵盤(pán)值輸入、 輸出顯示、 通過(guò)串口與 短信貓 通信 等一系列的程序動(dòng)作。 溫度檢測(cè)電路采用 DS18B20。 單片機(jī)是把主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。器件采用 宏晶 公司的高密度、非易失真性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 80C51 及 80C52 指令系統(tǒng)和引腳兼容。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電 路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。 在多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸，多點(diǎn)測(cè)量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問(wèn)題。測(cè) 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 這樣 ,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單 ,體積也不大 ,且由于 DSB1820 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上， 因此可以 非常容易 實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn) 溫度巡回檢測(cè)， 輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò) 。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。 液晶顯示的設(shè)計(jì) 液晶顯 示是系統(tǒng)用以顯示 顯示 對(duì)方號(hào)碼、設(shè)定的系統(tǒng)溫度參數(shù)、時(shí)間參數(shù)及傳感器路數(shù)參數(shù)等 ，具有人性化的人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)采用帶有中文字庫(kù)的金鵬系列128*64 中文液晶顯示模塊 OCMJ4X8C。 GSM（ Global System for Mobile munication）系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中，比較成熟完善，且應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子公司產(chǎn)的 TC35T/TC35iT 的 GSM 模塊。 具體電路圖如圖 21所示 ： C14 70 u / 2 5 VR21 00 KV i n1GND2+ 5V3U1L M 7 80 5 C TC21 04C3C A P C44 70 u / 1 6 VV C CA D C 5 1 32R12 00 K123J11 2V123J21 2V 圖 21 系統(tǒng) 電源電路 圖 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，單片機(jī)會(huì)受到周?chē)h(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī) ? 等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。 設(shè)計(jì)采用液晶模塊的串行方式，如果用并行數(shù)據(jù)傳輸方式則需要 11 條 I/O 數(shù)據(jù)線、控制線，在本設(shè)計(jì)中會(huì)導(dǎo)致 I/O 口不夠用，或者需要擴(kuò)展， 會(huì)使電路變的復(fù)雜，故設(shè)計(jì)采用串行方式，僅需要 3 條 I/O 口線，大大節(jié)省了單片機(jī) I/O 資源，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。 OCMJ4X8C 顯示坐標(biāo) 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 8 表 21 OCMJ4X8C 顯示坐標(biāo) 漢字字符顯示坐標(biāo)（ OCMJ4X8C、 OCMJ4X8C_3） X 坐標(biāo) Line1 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H Line2 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H Line3 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH Line4 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 串行接口與串行傳輸資料 當(dāng) PSB 腳接低電位時(shí)，模塊將進(jìn)入串行模式。 點(diǎn)設(shè)定 (04H/05H/06H/07H) 功能：設(shè)定光標(biāo)移動(dòng)方向并指定整體顯示是否移動(dòng)。 C=0: 光標(biāo)顯示 OFF. B=1: 光標(biāo)位置反白且閃爍 。 CODE: 溫度測(cè)試電路 這里我 用到溫度芯片 DS18B20。 CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可 以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 (4)配置寄存器 LS Byte MS Byte 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 12 配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。 R1 和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率， 如 表 23所示： （ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12位） 表 26 配置寄存器與分辨率關(guān)系表 R0 R1 溫度計(jì)分辨率 /bit 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /us 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 (5)高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 24所示。表 ?2 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。圖 26中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 圖 29 DS18B20 讀時(shí)序圖 串口通信電路設(shè)計(jì) STC12C5410AD 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和 GMS 模塊 之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。通信線采用交叉接法， 即兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為 R— T， T— R。 SMS 的收發(fā)占用的是 GSM 網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會(huì)占用普通話(huà)音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS 具有較高的可靠性，短消息發(fā)送端的用戶(hù)可 知道短消息是否已經(jīng)到達(dá)接收端。如果超過(guò)此長(zhǎng)度，則要分多次發(fā)送。 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。 ① 發(fā)送： SMSC 號(hào)碼為＋ 8613800531500（濟(jì)南），對(duì)方為 15064098602，短信內(nèi)容為“ 溫度 ”，其 Pdu 串可以為： 08 91 683108501305F0 11 00 0D 91 68 3108985258F0 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 18 00 08 00 04 6E295EA6 具體分析如表： 表 28 DS18B20 暫存寄存器分布 分段 含義 說(shuō) 明 08 SMSC 地址信息的長(zhǎng)度 共 8 個(gè)八位字節(jié) （包括 91） 91 SMSC 地址格式 (ON/NPI) 用國(guó)際格式號(hào)碼 （在前面加‘＋’） 683108501305F0 SMSC 地址 8613800531500 補(bǔ) ’ F’ 湊成偶數(shù)個(gè) 11 基本參數(shù)（ TPMTI/VFP） 發(fā)送， TPVP 用相對(duì)格式 00 消息基準(zhǔn)值（ TPMR） 0 0D 目標(biāo)地址數(shù)字個(gè)數(shù) 共 13 個(gè)十進(jìn)制數(shù) （不包括 91 和 ’ F’ ） 91 目標(biāo)地址格式（ TON/NPI） 用國(guó)際格式號(hào)碼 （在前面加‘＋’） 685160048906F2 目標(biāo)地址 (TP/DA) 8615064098602, 補(bǔ) ’ F’ 湊成偶數(shù)個(gè) 00 協(xié)議標(biāo)識(shí) (TPPID) 是普通 GSM 類(lèi)型， 點(diǎn)到點(diǎn)方式 08 用戶(hù)信息編碼方式 (TPDCS) UCS2 編碼 () 00 有效期 (TPVP) 5 分鐘 04 用戶(hù)信息長(zhǎng)度 (TPUDL) 實(shí)際長(zhǎng)度 6 字節(jié) 6E295EA6 用戶(hù)信息 (TPUD) 溫度 ② 信發(fā)送時(shí)，所對(duì)應(yīng)的完整的字符串為： AT 回車(chē) AT+CMGS=” PDU 串長(zhǎng)度 ” 若收到 ” ” ,則接著發(fā)送對(duì)應(yīng)的 PDU 串 發(fā)送成功，返回如下內(nèi)容： +CMGS: 128 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 19 OK 整體電路圖 控制器 電路原理圖 見(jiàn)附錄一 手持設(shè)備電路原理圖 見(jiàn)附錄 二 第三章 各模塊和主程序流程圖 系統(tǒng)概述 整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了。這里將各執(zhí)行模塊列出，并為每一個(gè)執(zhí)行 模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。 鍵盤(pán)掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的輸入按鍵的識(shí)別及相關(guān)處理。 串口通訊程序：實(shí)現(xiàn) GSM 模塊 與單片機(jī)通訊，將 短信 數(shù)據(jù)傳送給 GSM 模塊 。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清 晰，無(wú)論是修改還是維護(hù)都比較方便。 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中 4 字節(jié)中的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。 程序結(jié)構(gòu) LCD 顯示 程序 鍵盤(pán) 掃描 及鍵 處理 程序 中斷 控制 程序 串口 通信 程序 溫度 巡回 檢測(cè) 程序 基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 21 ROM 操作指令如表 32所示： 表 32 ROM 操作指令 指令 約定代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址）。 警告搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。如果 1Wire 網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)器件的 ROM 碼是未知的，可以通過(guò)搜索算法來(lái)找到此碼。 搜索命令發(fā)出之后，開(kāi)始實(shí)際的搜索過(guò)程。 表 33 檢索信息位 位 (實(shí)際值 ) 位 (補(bǔ)碼 ) 結(jié)論 0 0 從機(jī) ROM 碼中的當(dāng)前位既有 0，也有 1；即存在差異 0 1 從機(jī) ROM 碼中的當(dāng)前位均為 0。其余 63位 ROM 碼的搜索依然按照這種‘讀兩位’、‘寫(xiě)一基于 GSM 技術(shù)的多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 23 位’的模式進(jìn)行重復(fù)操作 (參見(jiàn)表 34)。 表 34 1Wire 主機(jī)和從機(jī)的搜索過(guò)程 主機(jī) 從機(jī) 1Wire 發(fā)出復(fù)位信號(hào) 產(chǎn)生在線應(yīng)答脈沖。 寫(xiě)第 1 位指定位 (依照算法 ) 從機(jī)接收主機(jī)的指定位若所讀的位與 ROM碼的第1 位不匹配，則進(jìn)入等待狀態(tài)。 從表 33 可以看出：如果所有總線上的器件在當(dāng)前位具有相同值，那么只有一條分支路徑可選；總線上沒(méi)有器件響應(yīng)的情況是一種異常狀態(tài)，可能是要查找的器件在搜尋過(guò)程中與 1Wire 總線脫離 。記錄最后一次值差異的位置以供下一次搜索使用，表 35列出