【文章內(nèi)容簡介】 25 寫數(shù)據(jù)時序圖 在上圖中，需要注意的有幾點(diǎn)：一、 18b20 是在總線拉低 15us 后開始對總線采樣，即獲取總線上要寫入的數(shù)據(jù)。所以應(yīng)在總線拉低后 15us 內(nèi)把要寫的數(shù)據(jù)（ 0或 1）送到總線上；二、 18b20 采樣時間介于 0和 30us 之間，典型值為 15us，因此將要寫的數(shù)據(jù)送到總線上后，應(yīng)保持最少 15us。 圖 26 讀總線時序圖 9 在讀數(shù)據(jù)時序中應(yīng)注意的是：一、開始的時候，控制器應(yīng)把總線拉低至少 1us以確認(rèn)讀時序的開始；二、控制器讀取數(shù)據(jù)應(yīng)在 15us 之內(nèi)完成；三、如果 18b20沒有把總線拉低，在 15us 之內(nèi)，電阻會把總線拉高，從而讓控制器讀取到數(shù)據(jù) 1；四、兩次讀取數(shù)據(jù)的時間間隔至少為 1us 紅外檢測： 檢測人員進(jìn)入情況的 E18D50NK 光電傳感器 僅需將一條控制器的線與AT89S52 單片機(jī)的一個 IO 口即可實(shí)現(xiàn)檢測功能。 原理： E18D50NK 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變 化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。 E18D50NK 光電傳感器有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（ LED） 或 激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué) 元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用 其 信號。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板 子 中返 回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸 0到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 當(dāng)這根反射線傳達(dá)到接收器時，由單片機(jī)來檢測高低電平來實(shí)現(xiàn) 其功能 密碼鎖儲存密碼 芯片 24C02： 在密碼鎖的儲存密碼功能模塊中，我選擇了 24C02 芯片，將其數(shù)據(jù)線和時鐘線與 AT89S52 單片機(jī)的 IO口相連，通過其協(xié)議進(jìn)行密碼的保存。其主要的總線為I2C 總線協(xié)議。 原理： 24C02 芯片，帶有 I2C 總線接口的 E2PROM 存儲器，具有掉電記憶的功能，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)的長期保存。 I2C 總線結(jié)構(gòu)很簡單，只有 兩條線，包括一條數(shù)據(jù)線（ SDA）和一條串行時鐘線（ SCL）。具有 I2C 接口的器件可以通過這兩根線接到總線上，進(jìn)行相互之間的信息傳遞。連接到總線的器件具有不同的地址， CPU根據(jù)不同的地址進(jìn)行識別，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)簡單靈活的控制。 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議如下： （ 1）主器件發(fā)出開始信號 （ 2） 主器件發(fā)出第一個字節(jié)，用來選通相應(yīng)的從器件。其中前 7位為地址碼，第 8位為方向位 (R/W)。方向位為 “0” 表示發(fā)送，方向位為 “1” 表示接受。 （ 3） 從機(jī)產(chǎn)生應(yīng)答信號，進(jìn)入下一個傳送周期，如果從器件沒有給出應(yīng)答信號，此時主 器件產(chǎn)生一個結(jié)束信號使得傳送結(jié)束，傳送數(shù)據(jù)無效。 10 （ 4） 接下來主、從器件正式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，這時在 I2C 總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為 8 位（傳送的時候先送高位，再送低位）。當(dāng)一個字節(jié)傳送完畢時，再發(fā)送一個應(yīng)答位（第 9 位），如上一條所述，這樣每次傳送一個字節(jié)都需要 9個時鐘脈沖。 圖 27 24C02 中 IIC 總線的應(yīng)答信號 (ACK)時序圖 根據(jù) 應(yīng)答信號的時序 圖， 首先關(guān)于發(fā)送端和接收端的定義得明確一下：發(fā)送端就是往 IIC 總線上送數(shù)據(jù)的設(shè)備，接收端是從 IIC 總線上獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備從這個時序圖 上，能看出來，發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)后，要在 SCL 第 9個脈沖來臨前把 SDA拉高，以等待接收端發(fā)來 ACK 信號接收端在接收到數(shù)據(jù)后，會向發(fā)送端發(fā)出 ACK信號，也就是圖上標(biāo)的 ACKNOWLEDGE 在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)和 2402 是互為發(fā)送端和接收端的 。 也就是說，當(dāng)單片機(jī)向 2402 寫數(shù)據(jù)的時候，會向 IIC 總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這時單片機(jī)作為發(fā)送端， 2402 作為接收端。反過來，讀取 2402 的數(shù)據(jù)時，單片機(jī)就成了接收端， 2402 成了發(fā)送端。 單片機(jī)作為發(fā)送端時，當(dāng)它發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，需要執(zhí)行的語句是：SDA=1。SCL=1。SCL=0 ，即將 SDA 拉高，等待接收端發(fā)送 ACK 信號 。 當(dāng)單片機(jī)作為接收端時，如果接收多個數(shù)據(jù)，那么，在每接收完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，都要執(zhí)行以下語句： SDA=0,ACL=1。SCL=0,向等待 ACK 的 2402 發(fā)送 ACK 信號如果只接受一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，那么就不發(fā)送 ACK，這個時候，就要把 SDA 置高，即執(zhí)行語句： SDA=1 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 智能安全防護(hù)系統(tǒng) 的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主要功能為： 實(shí)現(xiàn)各種模塊的功能并且檢測各個模塊的安全隱患，當(dāng)安全隱患達(dá)到警報(bào)的要求時，通過單片機(jī)傳達(dá)到 TC35，由 TC35 發(fā)送短信到主人手機(jī)進(jìn)行報(bào)警 。 它主要由 GSM 模塊 TC3單片機(jī) AT89S52 及 溫度傳感器 DS18B紅外檢測頭、 12864 液晶模塊 等 組成。整個硬件系統(tǒng)的框圖如 下 圖 31 所示： 圖 31 硬件系統(tǒng)框圖 CCVCC CCRST CCCLK CCCI/O CCGND ZIF 40PIN TXD RXD SYNC IGT S I M 單 TXD 片 機(jī) RXD LED IGT 電路 電源電路（ LM780 LM25765V） PC機(jī) 密碼鎖 紅外檢測 LCD12864 DS18b20 TC35 12 TC35 通信模塊及 其外圍 電路 TC35 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) TC35 模塊是德國 SIEMENS 公司生產(chǎn)的高性能通信模塊，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。GSM 模塊電流變化非常大，空閑時電流小于 3mA，在通話期間電流最大可達(dá)到 2A，這就對供電電路提出了較高的要求。 TC35 模塊的 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如 下 圖 32所示 ： 圖 32 TC35模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu) TC35 模塊引腳功能介紹 TC35 共有 40個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force)連接器引出。 114腳為電源部分，其中 15為電源電壓輸入端 VBATT 十， 610 為地 GND,1 12 為充電引腳， 13 對外輸出電壓 (供外電 路使用 )， 14 為 ACCU/TEMP 接負(fù)溫度系數(shù)天線接口 閃存 flash GSM射頻模塊 40 PIN ZIF 連接器 GSM 基帶處理器 供電模塊 ((ASIC) SIEMENS GSM 模塊 TC35 天線 13 的熱敏電阻 。 1623 腳 為 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 ， 分別為 DSRO、 RINGO、 RXDO、 TXDO、 CTSO、 RTSO、DTRO 和 DCDO。 2429 為 SIM 卡引腳， 分別為 CCIN、 CCRST、 CCIO、 CCCLK、 CCVCC 和 CCGND。 3340 為語音接口用來接電話手柄 。 1 31和 32 腳為控制部分， 15 為啟動線 IGT(Ignition)，當(dāng) TC35 通電后必須給 IGT 一個大于 100ms 低電平，模塊才啟動， 30 為 RTC backup, 31為 Power down, 32 為 SYNC。 具體引腳圖如下圖 33圖所示： VBATT+1VBATT+2VBATT+3VBATT+4VBATT+5GND6GND7GND8GND9GND10POWER11POWER12VDD13AKKUTEMP/BATTTEMP14IGT15DSR016RING17RXD018TXD019CTS020RST021DTR022DCD023CCIN24CCRST25CCIO26CCCLK27CCVCC28CCGND29VDDLP30PD/EMERGOFF31SYNC32EPP233EPN234EPP135EPN136MICP137MICN138MICP239MICN240U1TC35 圖 33 TC35引腳圖 14 TC35 外圍硬件 [4] TC35 外圍電路主要由 電源電路 、 IGT 啟動電路、數(shù)據(jù)通信電路 和 SIM 卡電路組成。（見附錄圖） 電源 電源電路分為 單片機(jī)電源 和開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊兩部分 1）單片機(jī)電源 LM7805： 單片機(jī)電源 主要為整個系統(tǒng)提供 5V工作電壓 的 同時 將 產(chǎn)生其他電路所需要的高電平 ，它由 三端電源模塊 LM7805 將外部 雙 12V 交流 電源 經(jīng)整流后變成 +12V 直流電源，最后 轉(zhuǎn)換為 +5V。 如圖 34 所示： 123P1Header 3IN12OUT3GNDU6LM7805CTC84700uC91000uC10104D1Diode 1N4004D2Diode 1N4004D3Diode 1N4004D4Diode 1N4004C7100uR7300DS2LED0D5Diode 1N4004VCC12P2Header 2+12直流雙12交流 圖 34 LM7805電源 電路 2） 開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊 LM2576 LM2576 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A 電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器 (52kHz)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器 ((1. 23V)，具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及 熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，符合 TC35 系統(tǒng)工作要求。 ① LM2576 系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下 : 有 , 5V, 12V, 15V 和可調(diào)電壓輸出多種系列 。 最少只需要 4 個外圍元件，可達(dá) 3A 的 輸出電流 內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生 52KHz 的固定頻率 。 BUCK 式降壓器，轉(zhuǎn)換效率 75%88%。具有過熱和過流保護(hù) 。 15 ② LM2576 的引腳 ，如 35 圖所示 : 圖 35 LM2576引腳圖 ③具體電路圖如圖 36 所示： FB4ON/OFF5GND3IN1OUT2U5C8100uD61N5882L1100UC91000uC7104C10104R8300DS3LED0VBA+12直流 圖 36 LM2576電源 啟動（ IGT） 對于 TC35 控制， IGT 信號非常重要，只有正確的 IGT 信號才可以使 TC35 正常運(yùn)行。系統(tǒng)加電后，為使 TC35 進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給 IGT (15 腳 )加一個延時大于 100ms