【正文】 ........ 59 致 謝 ........................................ 60 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第一章 引 言 背景及意義 隨著人民生活水平的不斷提高，貴重物品的傾覆問(wèn)題日益已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)， 目前傳統(tǒng)的 防傾覆 系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多 問(wèn)題，傳統(tǒng)的防傾覆系統(tǒng)非常復(fù)雜而且要把設(shè)備拆卸下來(lái)也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。 GTM900C 借用無(wú)線發(fā)送和接收、基帶處理等功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和 短信收發(fā)任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘 要 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和 GTM900C短信模塊 和防傾覆傳感器組成，借助可靠、成熟的 GTM900C 模塊 ，以最直觀的中文短消息直接把 貴重物品的傾覆 情況反映到您的手機(jī)屏幕上。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。本系統(tǒng)具有制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便、防傾覆性能穩(wěn)定等特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn) 對(duì)貴重物品傾覆的及時(shí)監(jiān)督，檢測(cè)功能。在重力場(chǎng)中，固體擺的敏感質(zhì)量是擺錘質(zhì)量，液體 擺的敏感質(zhì)量是電解液，而氣體擺的敏感質(zhì)量是氣體。在實(shí)用中產(chǎn)品類(lèi)型較多如電磁擺畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 式，其產(chǎn)品測(cè)量范圍、精度及抗過(guò)載能力較高，在武器系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。 課題研究的主要內(nèi)容 傳統(tǒng)的防傾覆系統(tǒng)非常復(fù)雜而且要把設(shè)備拆卸下來(lái)也很麻煩，因此影響到了物品的便攜性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二章 單片機(jī)概述 AT89S52作為普通 51 單片機(jī)已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡(jiǎn)單，方便使用，且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用 AT89S52單片機(jī)作為主控制芯片。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [5]。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 [1] 華為 GTM900C是一款雙頻 900/1800MHZ高度集成的 GSM/GPRS模塊，是 GTM900B的升級(jí)模塊。它支持標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令及增強(qiáng) AT 命令，提供豐富的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。 C～ 20176。? GSC 射頻天線連接器 語(yǔ)音業(yè)務(wù) 支持 FR、 EFR、 HR 和 AMR 的語(yǔ)音編碼 支持免提通話，提供回聲抑制功能 短消息業(yè)務(wù) 支持 MO 和 MT 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和小區(qū)廣播 短消息模式支持 TEXT 和 PDU GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) GPRS CLASS 10 編碼方式 CS 1， CS 2， CS 3， CS 4 最高速率可達(dá) 支持 PBCCH 內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議：支持多鏈接，提供 ACK 應(yīng)答，提供大容量緩存 電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 支持 CSD 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá) 支持傳真： Group3， 支持 USSD 補(bǔ)充業(yè)務(wù) 來(lái)電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待和三方通話等 集群功能 組呼、廣播和私密呼叫等（ GTM900C 模塊支持） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 STK 功能 通過(guò)增強(qiáng)的 AT 命令支持 STK 功能 ROHS 環(huán)保 符合 ROHS 環(huán)保認(rèn)證要求 GTM900C模塊產(chǎn)品的應(yīng)用 GTM900C 在 Terminal 型固定臺(tái)、 Phone 型固定臺(tái)、車(chē)載臺(tái)、公用電話、電力無(wú)線抄表業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程信息服務(wù)臺(tái)等方面被廣泛的應(yīng)用。這些終端或應(yīng)用設(shè)備可能運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)里。 AT+CXXX? 執(zhí)行命令 該命令用于讀出受 GSM模塊內(nèi)部程序控制的不可變參數(shù)。 [6] 表 33 AT+CMGS 操作命令語(yǔ)法 類(lèi)型 命令 可能的返回結(jié)果 說(shuō)明 設(shè)置命令 AT+CMGS=da[,toda]CRtext to send +CMGS: mr[,scts] ok 使用文本模式（ +CMGF=1）且發(fā)送成功 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） 18 ctrlZ/ESC ERROR/+CME ERROR: err 使用文本 模式（ +CMGF=1）但發(fā)送失敗 AT+CMGS=lengthCR PDU to sendctrlZ/ESC +CMGS: mr[,ackpdu] ok 使用 PDU模式（ +CMGF=0）且發(fā)送成功 ERROR/+CME ERROR: err 使用 PDU模式（ +CMGF=0）但發(fā)送失敗 測(cè)試命令 AT+CMGS=? OK 表 34 參數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明 參數(shù) 取值 說(shuō)明 da IPDestinationAddress 中“地址 取值”字 段，字符號(hào)；將 BCD 數(shù)值（或缺省 GSM字母格式的字符）轉(zhuǎn)換為當(dāng)前選擇的 TE字符集中的字符，（ 請(qǐng)參考 TS +CSCS 命令） 。 ackpdu RP— ACK PDU 中的 RP— User—data 元素； SMS 情況下，與 pdu的格式相同，但沒(méi)有 SC地址字段；該參數(shù)應(yīng)放在雙引號(hào)中，與普通的字符型參數(shù)相同。連接器外形如圖 23 所示。注意：此管腳與GTM900A/B 存在差異，不能兼容， GTM900A/B 為 VDD 信號(hào)，用于模塊正常啟動(dòng)指示信號(hào)。) GTM900 模塊 AT 命令發(fā)送信號(hào)（對(duì)端設(shè)備接收） 用于 GTM900C 模塊的 AT 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） 27 串口 命令， TTL 電平 19 UART_TXD0 I (177。) 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒 23 UART_DCD0 O (177。) SIM 卡數(shù)據(jù)傳輸接口 27 SIM_CLK O (177。) 指示燈狀態(tài)控制信號(hào) 33 AUXO+ O 第二路音頻輸出信號(hào)＋ 34 AUXO O 第二路音頻輸出信號(hào)－ 35 EAR+ O 第一路音頻輸出信號(hào)＋ 36 EAR O 第一路音頻輸出信號(hào)－ 37 MIC+ 第一路音頻輸入信號(hào)＋ 第一路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 3 MIC 第一路音頻 第 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） 29 8 輸入信號(hào)－ 39 AUXI+ 第二路音頻輸入信號(hào)＋ 第二路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 40 AUXI 第二路音頻輸入信號(hào)－ 第二路音頻單端輸入負(fù)，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 GTM900C 各接口的使用，包括： UART 接口； USB接口； SIM卡接口； RTC Backup 接口； Audio 接口； LPG 接口。 UART 接口工作的最大速率為 ，默認(rèn)支持 9600bit/s 的速率，支持波特率掉電保存。所以讀寫(xiě)次數(shù)與每一次讀寫(xiě)都有關(guān)系。即使每秒訪問(wèn) 3000次，連續(xù)使用十年，使用壽命仍未終止。 SRAM和 DRAM在掉電的時(shí)候均會(huì)失去保存的數(shù)據(jù)。 正如你所猜想的一樣，被稱為只讀存儲(chǔ)器的東西肯定不容 易進(jìn)行寫(xiě)入操作，而事實(shí)上是根本不能寫(xiě)入。 鐵電存儲(chǔ)器能兼容 RAM的一切功能，并且和 ROM技術(shù)一樣，是一種非易失性的存儲(chǔ)器。移去電場(chǎng)后，中心原子保持不動(dòng)，存儲(chǔ)器的狀態(tài)也得以保存。 Ramtron公司的鐵電存儲(chǔ)器技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?。與現(xiàn)有的2T/2C結(jié)構(gòu)相比，它有效的把內(nèi)存單元所需要的面積減少一半。 所有這些令人振奮發(fā)展使鐵電存儲(chǔ)器在人們?nèi)粘?生活 的各個(gè)領(lǐng)域廣為應(yīng)用。這是由于晶體的中間層是一個(gè)高能階，中心原子在沒(méi)有獲得外部能量時(shí)不能越過(guò)高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置，因此FRAM保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓，也不需要像 DRAM一樣周期性刷新。 FRAM 的存儲(chǔ)單元主要由電容和場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成，但這個(gè)電容不是一般的電容，在它的兩個(gè)電極板中間沉淀了一層晶態(tài)的鐵電晶體薄膜。 1T1C的 FRAM產(chǎn)品成本更低，而且容量更大。由于讀操作可能導(dǎo)致存儲(chǔ)單元狀態(tài)的改變，需要電路自動(dòng)恢復(fù)其內(nèi)容，所以每個(gè)讀操作后面還伴隨一個(gè) 預(yù)充 （ precharge）過(guò)程來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)位恢復(fù)， 而參考位則不用恢復(fù)。 FRAM 的寫(xiě)操作與其它非易失性存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作相比，速度要快得多，而且功耗小。其中串行 FRAM又分 I2C兩線方式的 FM24 系列和 SPI三線方式的 FM25 系列。因鐵電晶體的固有缺點(diǎn)，訪問(wèn)次數(shù)是有限的，超出了限度，F(xiàn)RAM就不再具有非易失性。 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） 38 SRAM 從速度、價(jià)格及使用方便來(lái)看 SRAM優(yōu)于 FRAM，但是從整個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)看， FRAM還有一定的優(yōu)勢(shì)。 3． FRAM與 DRAM DRAM適用于那些密度和價(jià)格比速度更重要的場(chǎng)合。 4． FRAM與 Flash 現(xiàn)在最常用的程序存儲(chǔ)器是 Flash，它使用十 分方便而且越來(lái)越便宜。但這對(duì) FM1808 不適用，必須在每次訪問(wèn)時(shí)由硬件產(chǎn)生一個(gè)正跳變。盡管有這些不同，仍可以用 ALE信號(hào)和地址片選來(lái)產(chǎn)生可用作 FRAM 訪問(wèn) CE的信號(hào)。 FM1808與 8051 的接口電路 FM1808 與 8051 接口電路，這里使用 8051 的 ALE 信號(hào)和由地址產(chǎn)生的片選信號(hào)相 “ 或 ” 來(lái)產(chǎn)生 CE的正跳變。當(dāng) J1跳接塊在右邊時(shí)， U2與 U3用法相同，而 J1跳接在左邊時(shí)， U2僅作為程序 存儲(chǔ)器。但是由于最大訪問(wèn)次數(shù)的限制，要成為理想的通用存儲(chǔ)器， FRAM還有很長(zhǎng)的路要走。采用 DS12887芯片 設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機(jī)接口。 3．二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD碼表示時(shí)間、日歷和定鬧。 7．可編程方波信號(hào)輸出。時(shí)間、日 歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問(wèn)的。第二種，在三個(gè)定鬧字節(jié)中插入一個(gè)或多個(gè)不關(guān)心碼。理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無(wú)法測(cè)量的，但卻可以測(cè)量其加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了?？梢灾苯虞敵鼋嵌鹊葍A斜數(shù)據(jù)，讓人們更方便的使用它?？雇饨珉姶鸥蓴_能力強(qiáng)。 液體擺”式慣性器件 液體擺的結(jié)構(gòu)原理是在玻璃殼體內(nèi)裝有導(dǎo)電液，并有三根鉑電極和外部相連接，三根電極相互平行且間距相等，如圖 2 所示。當(dāng)玻璃殼體傾斜時(shí)，電極間的導(dǎo)電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發(fā)生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變。在實(shí)用中除此類(lèi)型外，還有在電解質(zhì)溶液中留下一氣泡，當(dāng)裝置傾斜時(shí)氣泡會(huì)運(yùn)動(dòng)使電容發(fā)生變化 而沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 48 感應(yīng)出傾角的 “ 液體擺 ” 。其中熱線阻值的變化是氣體與熱線之間的能量交換引起的。 對(duì)流傳熱的方程為：（ 2） 其中： h— 熱量傳遞系數(shù)（ w/m2k ）， s— 熱線表面積 (m2)， TH— 熱線溫度（ K）， TA— 氣體溫度（ K）。 氣體擺式檢測(cè)器件的核心敏感元件為熱線。當(dāng)密閉腔體傾斜時(shí)，熱線相對(duì)水平面的高度發(fā)生了變化，如圖 4(b)所示，因?yàn)槊荛]腔體中氣體的流動(dòng)是連續(xù)的，所以熱氣流在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，依次經(jīng)過(guò)下部和上部的熱線。 固、液、氣體擺性能比較 就基于固體擺、液體擺及氣體擺原理研制的傾角傳感器而言，它們各有所長(zhǎng)。 固體擺傾角傳感器有明確的擺長(zhǎng)和擺心，其機(jī)理基本上與加速度傳感器相同。 初始位置控制，傾角姿態(tài)記錄儀 汽車(chē)四輪定位 傾角傳感器應(yīng)用特點(diǎn) 可以調(diào)節(jié)輸出頻率，內(nèi)置零位調(diào)整，可以根據(jù)要求定制零位調(diào)整按鈕，從而實(shí)現(xiàn)在一定的角度置零的功能。 濾波功能： 當(dāng)要求輸出比較穩(wěn)定時(shí)，建議使用比較平緩的輸出，以使輸出的值趨向平和，而變化不至于太劇烈。目前產(chǎn)品已經(jīng)非常穩(wěn)定。各個(gè)部分重要功能如下： （ 1）控制主機(jī)，主控機(jī)核心為 AT89C51 單片機(jī)，主孔機(jī)負(fù)責(zé)接受傳感器 的報(bào)警信號(hào)向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動(dòng)作控制命令。 （ 4）實(shí)時(shí)時(shí)鐘， 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 （ 5）本設(shè)計(jì)采用固體傳感器 本系統(tǒng)的工作原理是： 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。最后， GTM模塊收到確認(rèn)的異常情況信號(hào)信息，便向預(yù)先設(shè)置的用戶發(fā)送警信息。 傳感器正向著 微型化、 高精度 、 高可靠性 、 低功耗 、智能化、數(shù)字化 發(fā)展。智能傳感器 具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器擁有很多優(yōu)勢(shì)。中國(guó)的防傾覆系統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)起步較晚，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展逐步到自主研發(fā)和生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)化，整個(gè) 行業(yè)已初具規(guī)模，并且進(jìn)入到了快速發(fā)展