【文章內(nèi)容簡介】 電平轉(zhuǎn)換電路SIM卡報警電路圖21 遠程紅外報警系統(tǒng)總體設(shè)計方案熱釋電探測電路將檢測到入侵者的入侵行為，并將其轉(zhuǎn)換成單片機能夠識別的開關(guān)量信號。單片機系統(tǒng)對輸入信號進行判斷和處理，當系統(tǒng)處于報警開啟狀態(tài)時，如果單片機判斷出熱釋電探測電路送來的檢測信號，單片機將通過報警電路進行就地報警，給犯罪分子以威懾，嚇跑入侵者。與此同時，單片機采用 AT 命令通過 GSM 短信模塊發(fā)送短信息給監(jiān)控者，實現(xiàn)遠程報警。監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以微控制器為核心的智能模塊，以及發(fā)送短信消息查詢命令和監(jiān)控情況，從而達到遠程監(jiān)控的目的。由于無線傳輸模塊的電平性質(zhì)與單片機不同，因此需要設(shè)計電平轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)單片機對GSM模塊的訪問。第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 紅外探測電路設(shè)計熱釋電傳感器有三個引腳分別是電源正負極和信號輸出。在傳感器電源正常的情況下，當熱釋電傳感器檢測到有人活動時，能夠檢測到人體所發(fā)出的微弱紅外線，其輸出端會有微弱的電流信號輸出。這一微弱信號將送到信號處理集成電路 BISS0001進行處理。系統(tǒng)熱釋電紅外探測電路圖如圖31所示圖31 熱釋電紅外傳感器檢測電路圖BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)?！ISS0001的特點*CMOS工藝*數(shù)模混合*具有獨立的高輸入阻抗運算放大器*內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾*內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器*采用16腳DIP封裝BISS0001的管腳圖和管腳說明圖32 BISS0001引腳功能圖　表31 BISS0001 管腳說明引腳名稱I/O功能說明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當A為“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當接“0”時可使定時器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當VcVR時禁止觸發(fā)；當VcVR時允許觸發(fā)(VR≈)10IB運算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD工作電源正端122OUTO第二級運算放大器的輸出端132INI第二級運算放大器的反相輸入端141IN+I第一級運算放大器的同相輸入端151INI第一級運算放大器的反相輸入端161OUTO第一級運算放大器的輸出端BISS0001的可重復(fù)觸發(fā)方式圖33 BISS0001的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形以下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。 在Tx時間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C8耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo，可供單片機查詢或這觸發(fā)中斷。圖31中，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。采用可重復(fù)觸發(fā)工作方式的好處是：如果傳感器在延遲時間內(nèi)再次檢測到有人活動，芯片的輸出將被繼續(xù)延遲而不會終止，報警也就將一直送給單片機，這樣提高了熱釋電檢測電路的靈敏度。輸出延遲時間Tx由外部的R7和C6的大小調(diào)整，值為Tx≈24576xR7C6；觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R8和C7的大小調(diào)整，值為Ti≈24xR8C7。電路中R7和R8設(shè)計成了可調(diào)電阻，可以根據(jù)實際需要調(diào)整電阻值的大小，改變輸出延遲時間和觸發(fā)閉鎖時間的長短。電路的輸出送到無線編碼發(fā)射電路，將報警信號發(fā)送出去。 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 AT89S52單片機的特點及引腳功能 AT89S52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序內(nèi)存，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序內(nèi)存既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S52單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，它靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89S52主要性能參數(shù)：1）與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容2）4K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速內(nèi)存3）1000次擦寫周期4）5）全靜態(tài)工作模式：0Hz—33MHz6）三級程序加密鎖7）2568字體內(nèi)部RAM8）32個可編程I/O口線9）3個16位定時/計數(shù)器10）8個中斷源11）全雙工串行UART通道12）低功耗空閑和掉電模式13）中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)14）看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針15）掉電標識和快速編程特性16）靈活的在系統(tǒng)編程（ISP—字節(jié)或頁寫模式）其內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖34所示：圖34 AT89S52單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AT89S52引腳功能介紹1）電源引腳VCC和GND VCC：電源電壓，GND：接地端。2）時鐘電路引腳XTALl和XTAL2XTALl：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端. XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端. 振蕩器特性： XTALl、XTAL2為片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端。如下圖35所示，可采用石英晶體或陶瓷振蕩器組成時鐘振蕩器。如需從外部輸入時鐘驅(qū)動AT89S52，時鐘信號從XTAL1輸入，XTAL2應(yīng)懸空。由于輸入到內(nèi)部電路是經(jīng)過一個2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時鐘信號無需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時序規(guī)范。圖35 89S52內(nèi)部/外部時鐘電路3）控制信號引腳RST，所有的I/O口都將復(fù)位到1(高電平)狀態(tài)。當振蕩器正在工作時，持續(xù)兩個機器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個機器周期為12個振蕩時鐘周期。4）I／O(輸入／輸出) P0、 P P2和 P3P0口(39—32腳)：P0口是一個漏極開路的8位雙向口。作為漏極開路的八路輸出端口，每次能驅(qū)動8個Ls型TTL負載。當P0口作為輸入口使用時，其先向鎖存器(地址80H)寫入全1，此時P0口的全部引腳懸空，叫作為高阻抗輸入。P1口(1—8腳)：P1口是一個帶上拉電阻的8位準雙向I/O端口每一位能驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個LS型TTL負載。在P1口作為輸入口使用時，應(yīng)先向P1口鎖存器(地址90H)寫入全1,上拉電阻接成高電平。P2口(21—28腳)：P2口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準雙向口。P2口的每一位能驅(qū)動4個LS型TTL負載。P3口(21—28腳)： P3口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準雙向口。P3口的每一位能驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個LS型TTL負載。P3口與其它的I/O口有很大區(qū)別，它除作為—般準雙向I／O口外，每個引腳還具有專門的功能，見表32。 表32 端口引腳功能 單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)包括：單片機、晶振電路、復(fù)位電路等。時鐘電路 AT89S52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖36（a）所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路?！?2MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖36（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。（a）內(nèi)部方式 （b）外部方式圖36 AT89S52內(nèi)部時鐘電路 改成這樣 片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。復(fù)位信號及其產(chǎn)生復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表33所示。？？？表33 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過2us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖37所示。整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 圖37 復(fù)位信號的電路邏輯圖復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖38(a)所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 ？？？？圖38（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位參照圖36改按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖38(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖38(c)所示。上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于12MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本設(shè)計采用上電復(fù)位加按鍵電平復(fù)位方式。本設(shè)計的單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖39中所示，單片機AT89S52的時鐘引腳外接12M晶振，作為單片機工作的時鐘，EA端接高電平，表示使用片內(nèi)程序存儲器。RST引腳接了上電復(fù)位電路，當系統(tǒng)上電時，上電復(fù)位電路會產(chǎn)生一個高電平脈沖信號，使系統(tǒng)復(fù)位。當按下按鍵S1時，RST端將被接入高電平，同樣可以使系統(tǒng)手動復(fù)位。圖39 單片機最小系統(tǒng)電路圖 GSM模塊及其外圍電路設(shè)計目前,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。其中西門子的TC35系列模塊性價比很高,并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本設(shè)計選用的是西門子TC35系列的TC35i。這是西門子推出的最新的無線模塊,功能上與TC35兼容,設(shè)計緊湊,大大縮小了用戶產(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標準GSM0707和GSM0705,且易于升級為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體,向用戶提供標準的AT命令接口,為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸,方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。 TC35模塊介紹TC35是西門子公司推出的新代無線通信GSM模塊[7]。自帶RS232通訊接口,可以方便地與PC機、單片機連機通訊?？梢钥焖佟踩?、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(Short Message Service)和傳真。—,可以工作在900MHz和1800MHz兩個頻段,所在頻段功耗分別為2w(900M)和1w(1800M)。模塊有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、,。此外,該模塊還具有電話簿功能、多方通話,漫游檢測功能,常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器,實現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器,可分別連接SIM卡支架和天線。TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。作為TC35的核心,基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號,并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下,可支持FR、HR和EFR語音信道編碼。TC35內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖310所示。圖310 T35內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖TC35i主要特性與技術(shù)指標包括以下幾點：頻段為雙頻GSM900MHz和GSMl8