【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TAL2 31 數(shù)字輸 I/O 或數(shù)字輸入 端口 外部時(shí)鐘輸出。 30 數(shù)字 I/O 端口 29 數(shù)字 I/O 端口 CNVSTR 28 數(shù)字 I/O 端口 ADC0 外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入 VREF 27 數(shù)字 I/O 數(shù)字輸入 端口 外 部 VREF 輸入或輸出 26 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 25 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 24 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 23 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 22 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 21 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 20 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 19 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 18 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 17 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 16 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 15 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 14 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 13 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 12 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 11 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 端口 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 12 頁(yè) 共 53 頁(yè) 系統(tǒng)硬件選擇與單元電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路 單片機(jī)要正常工作，必須有復(fù)位電路。設(shè)計(jì)中使用外部復(fù)位電路強(qiáng)制 MCU 進(jìn)入 復(fù)位狀態(tài)，即在 RST 引腳上加一個(gè)低電平有效信號(hào)就可導(dǎo)致 MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 如圖 3 2 所示，當(dāng)復(fù)位鍵 S1按下時(shí)，則 RST 引腳通過電阻 R R3 和 S1直接接地 GND，即 /RST引腳為低電平， MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。反之，則 RST 引腳通過上拉電阻 R R3 和 VDD相接， MCU退出復(fù)位狀態(tài)。 C3， C4 為 去耦電容 ，以防止強(qiáng)噪聲引起復(fù)位 。 圖 32 復(fù)位電路 系統(tǒng)調(diào)試端口（ JATG） C8051F320單片機(jī)含有 JTAG調(diào)試接口，支持 FLASH編程、邊界掃描和使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)中的器件進(jìn)行在系統(tǒng) 調(diào)試。 該接口 使用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（ C2CK）即 RST引腳和一個(gè)雙向的數(shù)據(jù)信號(hào)（ C2DAT）就可以實(shí)現(xiàn)器件和宿主機(jī)之間傳送信息。 電路連接如圖 33所示 ,1腳接電源 VDD(), 9腳接地線 GND,4腳接單片機(jī) C8051F320的數(shù)據(jù)信號(hào) C2DAT, 7腳接單片機(jī)的復(fù)位腳 RST即調(diào)試接口的時(shí)鐘信號(hào)，這樣通過仿真器與計(jì)算機(jī)相連就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)程序的下載。 圖 33 系統(tǒng)調(diào)試電路 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 13 頁(yè) 共 53 頁(yè) 串口電路 ZigBee 協(xié)調(diào)器 CC2430/CC2431 與 C8051F320 芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸采用的是串行傳 輸。電路中采用 目前最常用的 RS232 接口方式，由 UART 專用芯片實(shí)現(xiàn)。 在系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn) 單片機(jī) UART 接口與 PC 機(jī)的 RS232接口 的 連接，需要使用一個(gè) MAX3232芯片 作為 RS232 接口芯片來(lái) 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 因?yàn)樗麄冎g的邏輯電平不同，不能直接通信。 MAX3232供電電壓 3V5V兼容 ，耗電 ，外接 4 個(gè) 電容 。 UART 與 MAX3232的連接電路如圖 34 所示，在本系統(tǒng)中 UART 的 9 個(gè)引腳只用到 3 個(gè)，即 5腳地接 GND， 3腳 RXD 接收端連接 MAX3232 的 7 腳 T2out， 2 腳 TXD 發(fā) 送端連接 MAX3232 的8 腳 的 10 腳分別接單片機(jī) C8051F320 芯片的 TXD、 RXD。 圖 34 串口電路 USB 接口電路 單片 C8051F320 與 PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸采用的是 USB數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)， USB 在本系統(tǒng)中還用于給電路提供 5V的電壓，無(wú)需外接電源供電。 USB 是一種常用的 PC接口 ，電路連接簡(jiǎn)單， 只 需要 4根線 連接線 ， 即 兩根電源 線 GND、 VBUS，兩根信號(hào) 線 D+、 D。 如圖 35所示， USB 的 D、 D+直接連接單片機(jī) C8051F320 的 D 、 D+引腳，VBUS 通過 FUSE1 保險(xiǎn)絲接單片機(jī)的 VBUS 引腳。 C1， C2 為濾波電容，連接電路時(shí)注意貼片電容C2 的正負(fù)級(jí)。 503B1 為 5V 穩(wěn)壓二極管，正極一端 VBUS，負(fù)極接地 GND。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 14 頁(yè) 共 53 頁(yè) 圖 35 USB 接口電路 C8051F320 單片機(jī)及外圍電路 選用 C8051F320單片機(jī)作為 USB的控制芯片主要因?yàn)樗旧砗?USB控制器、收發(fā)器， 電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。 電路如圖 36所示， 對(duì)未用到的 I/O口用 10K電阻下拉到地，這樣可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。 P00到 P03為增強(qiáng)型串行外設(shè)接口引腳 ,分別為 MOSI、 MISO、 SCK、 NSS； P0 P05為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出口 TXD、 RXD； D+、 D為 USB的數(shù)據(jù)線， VBUS為檢測(cè)輸入 ，該 引腳應(yīng)被連接 USB的 VBUS信號(hào)，若引腳上出現(xiàn) 5V信號(hào) 且發(fā)光二極管 LED2亮 表示有 USB設(shè)備連接 ,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ；P11口的發(fā)光二極管 LED1為數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈； REGIN為片內(nèi) 穩(wěn)壓器 5V輸入，在系統(tǒng)中 5V電壓輸入由VBUS提供，經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓由 VDD引腳輸出 ，給系統(tǒng)中 RS232串口和程序下載使用； RST為復(fù)位信號(hào)，也是程序下載的時(shí)鐘信號(hào)， C2DAT為調(diào)試數(shù)據(jù)信號(hào) 接口。 圖 36所示 C8051F320單片機(jī)及外圍電路 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 15 頁(yè) 共 53 頁(yè) 硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及遇到的問題 印制電路板在電子設(shè)備中是一個(gè)很重要的部件。電子元器件在電路板上的位置，對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性以及抗干擾能力和電磁兼容性等于方面有著重要的影響。元器件在電路板上的布置合理，既可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，又可以節(jié)省時(shí)間，從而達(dá)到事半功倍的效果。 在用 PROTEL設(shè)計(jì)電路時(shí)，將 PROTEL畫出的電路圖生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。在 NETLIST下面用LOAD裝入對(duì)應(yīng)元器件時(shí)，應(yīng)將其移到相應(yīng)位置并在其元件的屬性中讓 LOCKED打勾，使其元件不能移動(dòng)。如果系統(tǒng)中含有大功率元件、大電流 I/O驅(qū)動(dòng)電路要盡量使其靠近電路板邊沿。對(duì)進(jìn)入印制板的信號(hào)要加濾波，從高噪聲來(lái)的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號(hào)反射。 閑置不用的門電路輸入端一般不要懸空，以防干擾信號(hào)的輸入。對(duì)多余輸入端的處理以不改變電路工作狀態(tài)及穩(wěn)定性為原則，可以通過上拉電阻接電源，也可利用一反相器將其輸入端接地，其輸出高電平可接多余的輸入端。印制板盡量使用 45度折線，而不用 90度折線布線，最好在拐彎處用圓弧形，以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合。對(duì) A/D類器件，數(shù)字 部分與模擬部分寧可繞一下，也不要交叉。頻率高的導(dǎo)線要短而直。對(duì)噪聲敏感的線不要與大電流、高速開關(guān)并行。元器件的引腳要盡可能的短，去耦電容引腳也要盡可能的短，尤其是高頻旁路電容不能有引線。易受干擾的元器件不能放得太靠近，以防相互間的電磁干擾。 抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如 RAM、 ROM存儲(chǔ)器，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。在高頻情況下，印刷電路板上的引線、過孔、電阻、電容、接插件的分布電感與分布電容不可忽略，電阻對(duì)高頻信號(hào)的反射，引線的分布電容會(huì)起作用，當(dāng)長(zhǎng)度大于噪聲頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的 1/20時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)，噪聲就會(huì)通過引線向外發(fā)射。因此要設(shè)法必免。對(duì)那些在工作中大電流的負(fù)載如繼電器、交流接觸器、按紐、線圈等元件，它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)都伴有火花，產(chǎn)生電磁干擾，所以必須采用并聯(lián) RC阻容電路來(lái)吸收釋放的電流。一般來(lái)說(shuō)R取 1~2KW,C取 ~.，對(duì)線圈還要并聯(lián)繼流二極管 [16]。 在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路中的大部分芯片都是貼片形式 ,且器件小，引腳細(xì)、多，所以對(duì)于沒有焊接經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，最好在焊接前查看相關(guān)貼片焊接手冊(cè)，焊接時(shí)還要細(xì)心 ,避免短路。對(duì)于有正負(fù)極性的元器件 ,如 :電容、二極管等 ,必須 在確保其極性正確 ,電路無(wú)誤后 ,才可上電實(shí)驗(yàn)。否則，就有可能燒壞芯片 ,影響電路的正常工作。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 16 頁(yè) 共 53 頁(yè) 4 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與調(diào)試 數(shù)據(jù)格式 為了使協(xié)調(diào)器 CC2430/CC243 C8051F3 PC 本地控制臺(tái)、 PC 遠(yuǎn)端控制實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)、命令的傳輸正常，必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式。本文規(guī)定了 8 字節(jié)數(shù)據(jù)幀格式，在整個(gè)系統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)中，都采用這一格式以使協(xié)調(diào)器、 USB 接口以及 GSM 接口都能識(shí)別對(duì)方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)命令。詳細(xì)的數(shù)據(jù)格式如表 41 所示。 表 41 數(shù)據(jù)傳輸格式 狀態(tài)顯示 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 字節(jié) 4 字節(jié) 5 字節(jié) 6 字節(jié) 7 字節(jié) 8 網(wǎng)絡(luò)狀 態(tài)查詢 0xF1 傳感器 狀態(tài) 查詢 0xF2 全部 /任意（ 00/01） 任意 （節(jié)點(diǎn)號(hào)） 組建 網(wǎng)絡(luò) 0xF3 卸載 網(wǎng)絡(luò) 0xF4 節(jié)點(diǎn) 查詢 0xF5 傳感器 打開 0xF6 全部 /任意（ 00/01） 任意 （ 節(jié)點(diǎn)號(hào)） 傳感器 關(guān)閉 0xF7 全部 /任意（ 00/01） 任意 （節(jié)點(diǎn)號(hào)） 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢 0xF8 全部 /任意（ 00/01） 任意 （節(jié)點(diǎn)號(hào)） 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)應(yīng)答 0X F9 全部 /任意（ 00/01） 傳感器 狀態(tài) 應(yīng)答 0xFA 全部 /任意（ 00/01） 任意 （節(jié)點(diǎn)號(hào)） 節(jié)點(diǎn)信息 0xFB 有效字 節(jié)數(shù) . 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) 0xFC 節(jié)點(diǎn)號(hào) 節(jié)點(diǎn)名 （ 1） 節(jié)點(diǎn)名 （ 2） 節(jié)點(diǎn)名 （ 3） 節(jié)點(diǎn)名 （ 4） 節(jié)點(diǎn)名 （ 5） 節(jié)點(diǎn)名 （ 6） 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 17 頁(yè) 共 53 頁(yè) （續(xù)表 41） 狀態(tài)顯示 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 字節(jié) 4 字節(jié) 5 字節(jié) 6 字節(jié) 7 字節(jié) 8 查詢 cc2430 是否有數(shù)據(jù)發(fā)送 0x10 通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 八個(gè)字節(jié)為一組傳輸： 第一字節(jié)為指令 /數(shù)據(jù)識(shí)別碼（大于 128 為數(shù)據(jù) 小于 128 為指令）； 第二字節(jié)為指令碼 /網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)編號(hào)。 軟件設(shè)計(jì) 為了簡(jiǎn)化和加快使用 C8051F320 芯片進(jìn)行 USB 外設(shè)的開發(fā)進(jìn)程，我們采用了明朗公司提供的USB 塊傳送的程序模塊，程序模塊包括兩部分，一部分為單片機(jī)應(yīng)用程序接口（源程序?yàn)?庫(kù)文件和 頭文件）另一部分為 PC 端應(yīng)用程序接口（源程序?yàn)?庫(kù)文件和 頭文件）和 PC 端驅(qū)動(dòng)程序（文件夾為 window 驅(qū)動(dòng) ） [17]。 單片機(jī)固件程序設(shè)計(jì) (1) 單片機(jī)端固件程序接口函數(shù) *USB_Clock_Start() *USB_Init() *Block_Write() *Block_Read() *Get_Interrupt_Source() *USB_Int_Enable() USB_Int_Disable() USB_Disable() *USB_Suspend() (注：其中加 *號(hào)的，我們?cè)诔绦蛑杏玫降?) (2) 函數(shù)簡(jiǎn)單說(shuō)明 函數(shù)原形： USB_Clock_Start() 功能： USB 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘初始化，將 USB 時(shí)鐘設(shè)置在塊傳送所需的時(shí)鐘上。 函數(shù)原形： USB_Init() 功能： USB 接口初始化，可以打開 USB 設(shè)備。 函數(shù)原形： USB_Disable() 功能： USB 設(shè)備關(guān)閉，和 USB_Init()函數(shù)配合使用。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 18 頁(yè) 共 53 頁(yè) 函數(shù)原形： USB_Int_Enable() 功能：