【正文】 是指在一塊芯片上集成沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 了中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM或 EPROM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷控 制器以及串行和并行 I/O接口等部件 ,構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。 ②電源單一、功耗低。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向 自從 1971年微型計(jì)算機(jī)問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。多機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域包括功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理和局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動(dòng)電話，需要一種公共的系統(tǒng)。 GSM 可以說是一種數(shù)字蜂窩無線電系統(tǒng)。我國于 20 世紀(jì) 90 年代初引進(jìn)并采用此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用模擬蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（ 2021年 12 月 31 日我國關(guān)閉了模擬蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）。目前我國主要的兩大 GSM 系統(tǒng)為 GSM900 和GSM1800，由于采用了不同的頻率，所以使用的手機(jī)也不盡相同。即可以在 GSM900、 GSM1800 和 GSM1900 三個(gè)頻段內(nèi)自由的切換，真正達(dá)到了一部手機(jī)可以暢游全世界的目的。由于每個(gè)信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用栽干比要求降低至 9dB，故 GSM系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到 4/12 或 3/9 甚至更?。M系統(tǒng)為 7/21）；加上半速率話音編碼的 引入和自動(dòng)話務(wù)分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使 GSM 系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比 TACS 系統(tǒng)高 3～ 5倍。 GSM 標(biāo)準(zhǔn)所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，而且報(bào)刊網(wǎng)絡(luò)直接以及網(wǎng)絡(luò)中個(gè)設(shè)備實(shí)體之間，例如 A接口和 Abis 接口。 加密用于空中接口，由 SIM 卡和網(wǎng)絡(luò) AUC 的密鑰決定。 7. 在 SIM 卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游。這意味著用戶不必帶著終端設(shè)備而只需帶其 SIM 卡進(jìn)入其他國家即可。另外， GSM 提供了一組非傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，即短消息業(yè)務(wù)。 由電話發(fā)展而來的另一項(xiàng)業(yè)務(wù)是話音留言。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分類主要取決于 ：可能的通信方（電話網(wǎng)、 ISDN 網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)用戶），端到端信息流的特性（原始數(shù)據(jù)、傳真、可視圖文、智能電報(bào)?），傳輸方式（分組或電路交換，端到端數(shù)字傳輸或利用音頻調(diào)制解調(diào)器，同沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 步或異步傳輸）以及終端的特性等等。這些功能不是 GSM 特有的，也不是無線蜂窩特有的，絕大部分是直接繼承固定網(wǎng)絡(luò)，少部分在需 要適應(yīng)移動(dòng)性時(shí)作了修改。 呼叫保持（ HOLD） 阻塞所有呼入呼叫（ BAIC） 移動(dòng)臺(tái)不能被找到時(shí)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)（ CFNRc） 移動(dòng)用戶忙時(shí)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)（ CFB） 呼叫等待（ CW） 呼叫線路識(shí)別顯示（ CLIP） 呼叫線路識(shí)別限制（ CLIR） 無應(yīng)答呼叫轉(zhuǎn)移（ CFNRy） 連接線識(shí)別顯示（ CoLP） 連接線識(shí)別禁止（ CoLR） 另外，還有計(jì)費(fèi)、多方會(huì)議、閉合用戶組（如 VPN 虛擬用戶網(wǎng)） 5． 本地業(yè)務(wù) 作為一個(gè) GSM 集成終端，它無需網(wǎng)絡(luò)的幫助，就可以完成許多本地功能。 短消息業(yè)務(wù)中心是與 GSM 網(wǎng)完全分離的單獨(dú)實(shí)體 [3]，不但可以服務(wù)于 GSM 客戶，也可服務(wù)于具備接收短消息業(yè)務(wù)功能的固定網(wǎng)客戶，尤其是把短消息業(yè)務(wù)與話音信箱業(yè)務(wù)相結(jié)合，更能經(jīng)濟(jì)、綜合地發(fā)揮短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)以 GSM網(wǎng)絡(luò)作 為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用。 圖 11 GSM網(wǎng)絡(luò)的工作模式 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee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。 TC35i與 GSM 2/2+兼容、雙頻 (GSM900/GSMl800)、 RS232數(shù)據(jù)口、符合 ETSI標(biāo)準(zhǔn) GSM0707和 GSM0705，且易于升級(jí)為 GPRS模塊。短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸價(jià)格便宜，不占用話音；利用這些特點(diǎn)，及其雙向傳輸?shù)男阅?，可方便地?shí)現(xiàn)對(duì)于采集站設(shè)備的信息采集和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測等。利用 GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 溫度控制是許多機(jī)器的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進(jìn)行工件的加工與處理。福祿克公司旗下的 HART 公司更是溫度校準(zhǔn)的恒溫曹世界第一銷量的公司， HART 設(shè)計(jì)的獨(dú)一無二的控制技術(shù)能夠給出 177。這些都是當(dāng)今在溫度控制領(lǐng)域研究出來的比較先進(jìn)的產(chǎn)品，其勢頭還將一路發(fā)展下去，本領(lǐng)域的研究還將不斷地進(jìn)行，也必將會(huì)有更多、更加先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品問世。同時(shí)控制 GSM 無線通信模塊收發(fā)短消息。它是一種低電壓、低功耗、高性能的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8 KB 可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器和 256 B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。方便相關(guān)人員現(xiàn)場讀取。 溫度檢測電路 溫度檢測電路采用 Dallas 公司生產(chǎn)的 1Wire 接口數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20，它采用 3 引腳 T092 封裝：溫度測量范圍為 55℃ ～ +125℃ ．編程設(shè)置 9～ 12位分辨率。溫度檢測電路原理圖如圖 21 所示，主機(jī)控制 DSl8B20實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換， DSl8B20 采用外接電源方式，其 VDD 端采用 3 v～ V電源供電 。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 22 TC35i外圍電路接線圖 電源電路分為充電電池 和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。模塊上電 10ms 后 (電池電壓須大于 3 V)，為使之正常工作，必須在 15 引腳 (IGT)施加低電平信號(hào)，至少保持 100 ms且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1ms，啟動(dòng)后 15 引腳應(yīng)保持高電平。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。數(shù)據(jù)通信電路以 MAX232為核心實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信。 系統(tǒng)抗干擾措施 抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，沒有良好的抗干擾措施，系統(tǒng)就無法安全可靠的工作。 ②加寬地線和電源線，加寬后的地線和電源線是信號(hào)線的 7倍。 ⑥避免來自傳感器，測量信號(hào)功能模塊，控制信號(hào)功能信號(hào)的干擾，模擬電路通路通過隔離放大器進(jìn)行隔離 ，數(shù)字電路通過光電耦合器進(jìn)行隔離。這種無線模塊功能上與 TC35 兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。 下面分別對(duì)硬件電路的各部分進(jìn)行說明。 ②程序存儲(chǔ)器（ E2PROM）： AT89C52單片機(jī)含有 8K字節(jié)的快擦寫可編程 /擦除只讀存儲(chǔ)器（ E2PROM）。 ⑤串行口： 1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。 ⑧微處理器（ CPU）：為 8位的 CPU，且內(nèi)含一個(gè) 1位 CPU（微處理器），不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可進(jìn)行位變量的處理。 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。 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。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并可用作輸入接口。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。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。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)。 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。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， AT89C52 是一種高效微控制器，且對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，從而使開發(fā)時(shí)間也大大縮短。環(huán)境溫度的準(zhǔn)確度對(duì)測試溫度的方法要求越來越高，我們?yōu)榱藴?zhǔn)確的測試環(huán)境溫度，采用了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器器件。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48位是該 DS18B20 自身序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校 驗(yàn) （ CRC=X8+X5+X4+1）。 例如 表 32 所示： +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 R1 和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表 34所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 表 34 溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 DS18B20 的主要特性 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可 由數(shù)據(jù)線供電 （ 2） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 （ 3） DS18B20 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，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) （ 5） 測 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。下面以一個(gè)DS18B20 來說明環(huán)境溫度的測試原理。 CPU 芯片 AT89C52通過軟件編程，控制 DS18B20 的工作，并將 DS18B20 的數(shù)字輸出量讀回，經(jīng)計(jì)算處理，然后送入 LED 顯示模塊進(jìn)行溫度測試值顯示。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 圖 36 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20 使用中注意事 項(xiàng) DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： （ 1）較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 （ 3）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。因此，在用 DS18B20 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè) 計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 TC35i 通信模塊 TC35i 模塊概述 TC35i 新版西門子工業(yè) GSM 模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí) GSM 模塊 ,工作在EGSM900 和 GSM1800 雙頻段 ,電源范圍為直流 ～ ,電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )， 峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號(hào) , 功耗在 EGSM900(4 類 )和 GSM1800(1 類 )分別為 2W和 1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM卡讀卡器和天線。作為 TC35i的核心基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對(duì)外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14 為ACCUTEMP 接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護(hù)控制。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗(yàn)位，波特率在 300bps~115kbps 之間可選，默認(rèn) 9600。 TC35i 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長情況，另一種是指示 TC35i 的工作狀態(tài)，可用 AT命令 AT+SYNC 進(jìn)行切換，本模塊使用的是后一種。 3 38 可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端， 39是話筒負(fù)端） TC35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 ITUT RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。如何提高單片機(jī)產(chǎn)品的抗干擾能力是產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)人員所面臨和必須解決的問題 。 TD：看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置端； TOL： 5％或 10％電壓監(jiān)測選擇端； GND：電源地； RST：高電平有效復(fù)位輸出端； /RST：低電平有效復(fù)位輸出端； ST：周期輸