【文章內(nèi)容簡介】 網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成整流濾波電路所需要的交流壓，用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，有利于提高整個系統(tǒng)的可靠性。后級所接的集成三端穩(wěn)壓器LM7805的輸出電壓為+5V，如果變壓器輸出的電壓值太大，會造成LM7805的功耗太大，溫度升高且浪費電能。而且如果大小超過它的輸入范圍，三端穩(wěn)壓器不能正常工作，失去穩(wěn)壓作用。（2）整流電路它的任務(wù)是將交流電壓變換成直流電壓。這里采用橋式整流電路來實現(xiàn)，即用四個二極管來組成。（3）濾波電路它的任務(wù)是將全波整流后的電壓通過電容濾波電路變成更平坦的直流電壓，其原理是利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑，減小脈動，提高整流的效果。（4）穩(wěn)壓電路它的任務(wù)是輸出滿足要求的恒定直流電壓，采用集成穩(wěn)壓電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓LM7805，C4用來抵消輸入端接線較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩；C1是為了瞬時增減負載時，不致于引起輸出有較大的波動。 液晶顯示模塊設(shè)計本系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示，它是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。該顯示模塊體積小、功耗低、指令功能強、接口簡單方便適合本系統(tǒng)使用。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫和常用的符號等，每一個字符都有一個固定的代碼。（1）LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量：162 個字符 芯片工作電壓：～ 工作電流：() 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸：(WH)mm（2）引腳功能說明：1602LCD 采用標準的16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表31所示。表31 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負級（3）硬件顯示電路：接口方面:模塊有8條數(shù)據(jù)線，與微處理器的P2口相連，、并通過其送入數(shù)據(jù)和指令，就可使模塊正常工作。LCD1602模塊電路如圖37所示： 圖37 LCD1602顯示模塊電路 串口通信模塊設(shè)計串行通信使用RS232C標準，它本是美國電子工業(yè)協(xié)會的推薦標準，現(xiàn)在已在全世界范圍廣泛采用。它實際上是串行通信的總線標準。RS232C標準(協(xié)議)的全稱是EIARS232C標準，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS(remend standard)代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)。串行通信可以分為同步及異步兩種模式。同步通信的兩端使用同步信號作為通信的依據(jù)，而異步則使用起始位及停止位作為通信的判斷。目前采用異步傳輸模式較為普遍，異步傳輸只要9支引腳就足夠了。如果要采用同步傳輸，則需要25支引腳。引腳：（1）CD載波檢測：（2）RXD接收字符；（3）TXD發(fā)送字符；（4）DTR數(shù)據(jù)端備妥；（5）GND接地：（6）DSR數(shù)據(jù)備妥；（7）RTS要求發(fā)送：（8）CTS清除以接收；（9）RI響鈴檢測。RS232的每支引腳都有其功能和信號流動的方向。最初的RS232設(shè)計是用來連接調(diào)制解調(diào)器的，正因如此，它的引腳意義通常和調(diào)制解調(diào)器的傳輸有關(guān)。以下是9支引腳的相關(guān)說明。RS232引腳如圖38所示。圖38 RS232管腳圖課題中采用的芯片是MAXIM公司的MAX232芯片來完成TTL與EIA雙向電平的轉(zhuǎn)換。STC89C52單片機只提供了一個串口，串口通信接口如圖39所示。該電路采用了符合RS232標準的驅(qū)動芯片MAX232，進行串行通信。MAX232芯片功耗低、集成度高，+5V供電，具有兩個接收和發(fā)送通道。由于STC89C52采用+5V供電，所以在MAX232與STC89C52之間加了TI公司提供的典型電平匹配電路。圖39 STC89C52與MAX232接口電路其中MAX232的主要性能參數(shù)如下：（1）單5V電源工作。（2）TM工藝技術(shù)。（3）兩個驅(qū)動器及兩個接收器。（4）177。30V輸入電平。（5）低電源電流，典型值是8mA。（6）可與Maxim公司的MAX232互換。 溫度采集模塊設(shè)計 DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器概述DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字式溫度計芯片，它具有結(jié)構(gòu)簡單，不需外接元件，采用一根I/O數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設(shè)置溫度報警界限等特點。能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。DS18B20是DS1820的改進型產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有比DS1820更好的性能，目前，該產(chǎn)品已成為DS1820的替代品而在溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。它采用單根信號線既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的。它具有節(jié)省I/O口線資源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點，適用于單個主機系統(tǒng)，能夠控制一個或多個測控點。 DS18B20的性能特點DS18B20主要具有以下的性能特點[17]：216。 DS18B20提供9～12位的溫度測量精度（包括一位符號位），并可由編程決定具體位數(shù)；216。 DS18B20具有較寬的溫度測量范圍，為55℃～+125℃，在10℃～+85℃范圍內(nèi)，DS18B20具有177?！娴木龋?；216。 DS18B20響應(yīng)迅速，信號轉(zhuǎn)換時間短，抗干擾能力強，使用時無需標定或調(diào)試；216。 DS18B20可以采用單獨的電源供電，～，也可以采用信號線寄生供電，這時就無需額外的電源供電；216。 每個DS18B20具有唯一的64位序列碼，可使多個DS18B20在單個總線上工作；216。 數(shù)字信號輸出，不需要信號放大和A/D轉(zhuǎn)換等外圍電路；216。 具有獨特的單總線接口方式，DS18B2O在與微處理器連接時僅需一條I/O口線；216。 用戶可自行設(shè)定非易失溫度報警上下限值TH和TL，DS18B20在完成溫度轉(zhuǎn)換后，所測得的溫度值將自動貯存在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測溫結(jié)果高于TH或低于TL，DS18B20內(nèi)部的警告標志就會被置位，表示溫度值超出了測量范圍，同時還有報警搜索命令可以識別出溫度超限的DS1SB20。 DS18B20的引腳、工作過程和測溫原理（1）DS18B20的引腳DS18B20采用3腳TO92封裝或8腳SOIC封裝。3腳TO92封裝形式和器件如圖310所示，器件只有3根外部引腳，其中VDD和GND為電源引腳，另一根DQ線則用作I/O總線，因此稱為一線式數(shù)據(jù)總線。圖310 TO92封裝(DS18B20)其中GND——接地；DQ——數(shù)據(jù)輸入輸出。漏極開路單線接口。也在寄生電源模式時給設(shè)備提供電源；VDD——可選的電源電壓腳。VDD在寄生電源模式時必須接地。（2）DS18B20的工作過程DS18B20獲得溫度信息的操作順序，亦即外部微控制器經(jīng)過單線接口訪問DS 18B20的步驟如下[18]：216。 初始化命令，由單片機發(fā)一復(fù)位脈沖，DS18B20送出存在脈沖；216。 令ROM操作命令，有讀ROM、匹配ROM、搜索ROM、跳過ROM及告警搜索等；216。 存儲器操作命令，有讀、寫、復(fù)制暫存存儲器及重調(diào)非易失性存儲器等；216。 溫度變換命令。（3）DS18B20的測溫原理DS18B20的溫度傳感器是通過溫度對振蕩器的頻率影響來測量溫度的。如圖311所示。DS18B20內(nèi)部有兩個不同溫度系數(shù)的振蕩器。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時鐘脈沖信號通過由高溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門開通周期而被記數(shù)，通過該計數(shù)值來測量溫度。計數(shù)器被預(yù)置為與55℃對應(yīng)的一個基數(shù)值，如果計數(shù)器在高溫系數(shù)振蕩器輸出的門周期結(jié)束前計數(shù)到零，表示測量的溫度高于55℃，被預(yù)置在55℃的溫度寄存器的值就增加1℃，同時為了補償和修正溫度振蕩器的非線性，計數(shù)器被斜率累加器所置定的值進行預(yù)置，時鐘再次使計數(shù)器計數(shù)直至零，如果開門通時間仍未結(jié)束，那么重復(fù)此過程，直到高溫度系數(shù)振蕩器的門周期結(jié)束為止。這時寄存器中的值就是被測的溫度值。這個值以16位二進制補碼的形式存放在便箋式存儲器中。溫度值由主機發(fā)出讀存儲器命令讀出，經(jīng)過取補和十進制轉(zhuǎn)換，得到實測的溫度值。圖311 DS18B20測溫原理圖。斜率累加器預(yù)置低溫度系數(shù)震蕩器高溫度系數(shù)震蕩器計數(shù)器=0溫度寄存器=0預(yù)置計數(shù)器比較器+1停止+1圖311 DS18B20測溫原理 溫度采集電路從上面分析知道DS18B20的基本特性，所以本系統(tǒng)采用DS18B20的VCC引腳接+5V電源，GND接地。溫度采集電路如圖312所示：圖312 溫度采集電路 時鐘電路模塊設(shè)計 DSl302芯片介紹DSl302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和3l字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式。DSl302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：(1)RES(復(fù)位)，(2)I/O(數(shù)據(jù)線)，(3)SCLK(串行時鐘)。時鐘RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信。DSl302作時功耗很低保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于lmW。 DSl302引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)， SCLK為時鐘輸入端。圖313為DS1302的引腳功能圖： 圖313 DS1302芯片管腳圖 時鐘電路（1）時間顯示系統(tǒng)設(shè)計該時鐘電路[19]，主要用于報警主機的時鐘顯示，，一旦外部電源中斷。系統(tǒng)由該備用電池保證時鐘正常運行。圖314 時鐘電路圖：圖314時鐘電路圖（2）時間處理(鬧鐘，定時，備忘錄)同時，可作為住戶的鬧鐘提醒，事件定時，信息備忘。并為事件查詢提供時鐘。 鍵盤輸入模塊設(shè)計本系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示溫度和時間并能對溫度和時間進行調(diào)整。系統(tǒng)采用按鍵控制方法，可根據(jù)用戶需要自行設(shè)置溫度和時間，要實現(xiàn)這些功能，可以接入鍵盤輸入電路。在單片機組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，鍵盤結(jié)構(gòu)可以分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩類。在本系統(tǒng)中只需要4個按鍵，因此選擇獨立式鍵盤。鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件，它能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人機對話不可缺少的輸入方式之一。本報警器一共設(shè)了4個功能鍵，分別是：狀態(tài)改變鍵、加1鍵、減1鍵、返回鍵。在電路中，～，均為低電平有效。其電路如圖315所示：圖315 按鍵電路通過該鍵盤控制電路的四個按鍵，第一個鍵Key用來對系統(tǒng)狀態(tài)的改變，當鍵按下時一直在進行系統(tǒng)時間、溫度等狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。若第一鍵按下，則第二、三個鍵起作用，第二個鍵Key1每按下一次，數(shù)值加一。第三個鍵Key2每按下一次，數(shù)值減一；若第一鍵沒有按下，二、三鍵不起作用；第四鍵Keyback為返回操作。為了保證正確檢測哪個鍵被按下，當按鍵按下后延時再判斷鍵號，就可以消除鍵盤機械抖動的影響[20]。在按鍵處理程序中，先識別鍵碼，然后根據(jù)鍵碼值執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序。 報警模塊電路設(shè)計當室內(nèi)處于險情時，報警模塊在短信遠程通知用戶的同時，會發(fā)出報警信號；當無險情時，作為室內(nèi)電子鬧鐘，當用戶設(shè)定的時間到來之時，報警喇叭當做鬧鐘也會準確的報時。本系統(tǒng)報警模塊主要通過軟件編程實現(xiàn)。報警設(shè)計電路如圖316所示： 圖316 報警模塊電路 GPRS模塊電路設(shè)計 GPRS的通信系統(tǒng)介紹GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫(Genera1 Packeta Rdiosystem)，是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通過升級GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。第三代移動通信(3G)正在IHT2000(International Moblle Teleunication)的框架下成為全球化規(guī)范性的兼容的通信系統(tǒng)。3G規(guī)范的目標是能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時間，任何地點與任何想溝通的人進行通信。除了語音通信之外，3G通信還能夠在任何時間和地點跨運營商、跨越國家界限和地理界線，提供高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用。GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GS