【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 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。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 復(fù)位電路 按鍵復(fù)位是利用開(kāi)關(guān)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即通電后，按下開(kāi)關(guān)，使得瞬間 RST 端的電位與 Vcc 相同，隨著電容上儲(chǔ)能增加，電容電壓也增大，充電電流減少， RESET端的電位逐漸下降。這樣在 RST 端就會(huì)建立一個(gè)脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與電阻的 大小可對(duì)脈沖持續(xù)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效。高電平有效的持續(xù)時(shí)鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書 ( 2021) 11 間應(yīng)為 24 個(gè)振蕩周期以上。若時(shí)鐘頻率為 6MHz，則復(fù)位信號(hào)至少應(yīng)持續(xù) 4 微秒以上，才可以使單片機(jī)復(fù)位。本次設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位的方法進(jìn)行復(fù)位操作。如下圖25 所示。 A T 8 9 C 5 1R E S E TS1R120 0R210 K+C110 uFV C CR E T 圖 25 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路就是提供單片機(jī)內(nèi)部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)的電路，沒(méi)有時(shí)鐘電路單片機(jī)就無(wú)法工作。設(shè)計(jì)中，采用由內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘的方法形成 時(shí)鐘電路，具體如圖所示。 內(nèi)部方式：在 XTAL1 和 XTAL2 端外接石英晶體作定時(shí)組件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，即若石英頻率 fosc＝ 6MHz，則時(shí)鐘頻率＝ 3MH2，因此，時(shí)鐘是一個(gè)雙相信號(hào)，由 P1 相和 P2 相構(gòu)成。 fosc 可在 2MHZ—12MHZ 選擇。小電容可以取 30PF 左右。 Y11 2 M H ZC83 3 p FC93 3 p FA T 8 9 C 5 1X 2X 1 圖 26 時(shí)鐘電路 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 圖 27 是單片機(jī)的外圍電路，主要包括晶振電路、復(fù)位電路、采集電路。單片機(jī)選用 AT89C51，采集電路中的傳感器用 DS18B20 數(shù)字溫度 傳感器。 圖中， C C2 和 Y1 與單片機(jī)的 XTAL XTAL2 管教相連，組成時(shí)鐘電路，C R1 以及 S1 與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)的輸入端相連，組成單片機(jī)復(fù)位電路，完成復(fù)位功能。右邊，溫度傳感器 DS18B20 接上下拉電阻，形成輸入電路部分，單片機(jī)根據(jù)溫度傳感器的輸入，形成輸出。這就是輸入部分的電路圖設(shè)計(jì)。 DQ2GND1VCC3U?DS18B20EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40AT89C51100pFC233pF100pFC133pF12Y112MHZ10uFC3200R111610KR25AS1GNDVCC123J810KR26GNDVCCVCCVCCGNDRRes2VCC10uFC5C2GND 圖 27 單片機(jī)外圍電路圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書 ( 2021) 13 通信電路設(shè)計(jì) GPRS DTU 的簡(jiǎn)介 GPRS DTU(Data Terminal unit)全稱數(shù)據(jù)傳輸單元 ， 是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 IP 數(shù)據(jù) 或?qū)?IP 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無(wú)線終端設(shè)備。 GPRS DTU 就是用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，它采用工業(yè)級(jí)嵌入式處理器，內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議棧 。 為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。 GPRS DTU 的選型 ZWG23A 是一款基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備，提供全透明數(shù)據(jù)通道，可以方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式?？梢暂p松實(shí)現(xiàn)與 Inter 的無(wú)線連接。 ZWG23A 具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍， 能使用移動(dòng)電話的地方就可以使用）組網(wǎng)靈活快捷（安裝即可使用）、運(yùn)行成本低（按流量計(jì)費(fèi)）等諸多優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、水處理、環(huán)境監(jiān)控、金融證券、煤礦、石油等行業(yè)。 ZWG23A的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 支持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換 ? 支持備用數(shù)據(jù)中心 ? 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連功能 ? 支持 APN 虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù) ? 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名或 IP 地址訪問(wèn) ? 支持永遠(yuǎn)在線、空閑下線和空閑掉電三種工作方式 ? 支持短信和電話喚醒功能 ? 支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連功能 ? 具有連接時(shí)機(jī)可控功能，節(jié)約流量 ? 支持本地和遠(yuǎn)程圖形化界面配置與維護(hù) ? 支持 短信配置與維護(hù) ? 支持本地和遠(yuǎn)程固件升級(jí) ? RS232 DB9 串口，具有流控信號(hào)線和上線指示信號(hào)線 ? 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無(wú)縫銜接現(xiàn)有上位機(jī)軟件 ? 支持 5V～ 26V 寬范圍供電 ? 工作電流最大 300mA 、在線待機(jī)電流 ≤31mA、休眠時(shí) ≤14mA ? 多重軟硬件可靠設(shè)計(jì)，復(fù)合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備安全運(yùn)行 圖 28就是 ZWG23A的實(shí)物圖 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 28 GPRS DTU 實(shí)物圖 串口通信電路 為了提高串行通信的可靠性，增大通信距離，一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口、 RS232C、RS． 422A 等標(biāo)準(zhǔn)接口 來(lái)進(jìn)行串行通信。 EIA RS232C 是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。在微機(jī)通信中，通常使用 RS232C 接口即 PC 機(jī)的 COM 口 ， 其引腳定義如圖 29 所示。 圖 29 RS232C引腳定義圖 PC 機(jī)的 COM 口，輸入輸出為 RS232C 電平，而 51 單片機(jī)串行口的輸入輸出均為 1frL 電平。由于 TTL 電平和 RS232C 電平互不兼容，所以兩者接口時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線驅(qū)動(dòng)器 MC1488 和接收器 MC1489，其作用除了電平轉(zhuǎn)換 外，還實(shí)現(xiàn)正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換。圖 210 是單片機(jī)與 PC 機(jī)通信接口電路。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書 ( 2021) 15 A T 8 9 C 5 1T X DR X DG N DC 1 +C 2 C 2 +C 2 T l i nR l o u tG N DM A X 2 3 2V C CV +T l o u tR l i nV P CR S 2 3 2R X DT X DG N D+ 5 v+1 u f1 u f+1 u f1 u f++圖 210 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信接口電路 下位機(jī)總體軟件的設(shè)計(jì) 在主程序流程圖中，系統(tǒng)軟件的重點(diǎn)在于對(duì)單片機(jī)利用匯編語(yǔ)言編程。包括向AT89C51 對(duì) GPRS DTU 的初始化以及對(duì)串行口通信速率、短消息模式、短消息中心號(hào)碼的初始化。這些初始化指令是通過(guò) AT 指令寫入的，因此 在編程時(shí)將這些常用到的 AT 指令編成表格，存放在 AT89C51 的程序存儲(chǔ)器內(nèi)，以便使用。流程圖如圖 34 所示。其中 A、 B、 C、 D 中斷子程序只是發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致，對(duì)應(yīng)的流程一致，因此使用一個(gè)中斷子程序表示； P2． i 中 i=0， 1， 2， 3 對(duì)應(yīng)著不同的指示燈。 開(kāi) 始采 集 數(shù) 據(jù)溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限中 斷 入 口A單 片 機(jī) 自 身 初始 化 ， T C 3 9 I 初始 化中 斷 入 口B開(kāi) 始采 集 數(shù) 據(jù)溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限中 斷 入 口A單 片 機(jī) 自 身 初始 化 ， T C 3 9 I 初始 化中 斷 入 口B 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 開(kāi) 始采 集 數(shù) 據(jù)溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限溫 度 采 集 設(shè) 定 溫 度 上 限中 斷 入 口A單 片 機(jī) 自 身 初始 化 ， T C 3 9 I 初始 化中 斷 入 口B 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書 ( 2021) 17 發(fā) 送 成 功 ？向 T C 3 9 i 發(fā) 送 指 令 ， 發(fā) 送 信息讀 取 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 用 戶 賬 號(hào) ， 發(fā) 送 內(nèi)容 ， 短 信 息 中 心 號(hào) 碼 單 片 機(jī) 自 身 初 化 , 初 始 化T C 3 9 i結(jié) 束開(kāi) 始延 遲 1 秒NY 圖 31 下 位機(jī)軟件主流程圖 溫度采集方面，首先初始化溫度傳感器，等待單片機(jī)的應(yīng)答，一旦單片機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖，便執(zhí)行跳過(guò) ROM 匹配操作命令，就可以使用內(nèi)存操作命令，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)一段時(shí)間后，等待溫度轉(zhuǎn)換完成。再執(zhí)行跳過(guò) ROM 匹配操作命令，然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，并轉(zhuǎn)為顯示碼，送到液晶顯示。 溫度傳感器程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 DS18B20跳 過(guò) ROM匹 配啟 動(dòng) 溫 度 轉(zhuǎn) 換DS18B20復(fù) 位跳 過(guò) ROM匹 配讀 取 溫 度溫 度 匹 配 圖 32 DS18B20 模塊程序流程圖 DS18B20 溫度值讀取程序設(shè)計(jì)： void delay_18B20(unsigned int i) { while(i)。 } void ds1820rst()/*ds1820 復(fù)位 */ { unsigned char x=0。 DQ = 1。 //DQ 復(fù)位 delay_18B20(4)。 //延時(shí) DQ = 0。 //DQ 拉低 delay_18B20(100)。 //精確延時(shí)大于 480us DQ = 1。 //拉高 delay_18B20(40)。 } uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據(jù) */ { unsigned char i=0。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書 ( 2021) 19 …………… tflag=0。 else {tvalue=~tvalue+1。 tflag=1。 } tvalue=tvalue*。//溫度值擴(kuò)大 100 倍 return(tvalue)。 } 通信模塊設(shè)計(jì) GPRS DTU 模塊 GPRS(General Packet Radio Service， 即通用無(wú)線分組業(yè)務(wù) )是一種基于 GSM 系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù) ， 提供端到端的、廣域的無(wú)線 IP 連接。通俗地講 ， GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù) ， 方法是以 “分組 ”的形式傳送資料到用戶手上。 現(xiàn) 場(chǎng) 儀 表 或 控 制 設(shè) 備G P R S D T U 圖 33 GPRS DTU 從儀表采集數(shù)據(jù) GPRS DTU ( GPRS Data Transmission Unit) ， 即基于 GPRS 的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)控制器。 GPRS DTU 由 GPRS 模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)及相應(yīng)電路組成 ， 主要功能如下 : 。數(shù)據(jù)接口有 RS232 /485 /422 串口、 4mA～ 20mA 或 1V～ 5V模擬量 (記錄瞬時(shí)值及累計(jì)量 )、開(kāi)關(guān)量。 量檢測(cè)及輸出。 。把從儀表采集到的數(shù)據(jù) ， 以定時(shí) (時(shí)間間隔由監(jiān)控中心設(shè)定 ) 、事件觸發(fā)方式上報(bào)。 。可以響應(yīng)監(jiān)控中心發(fā)出的查詢請(qǐng)求 ， 將查詢時(shí)刻的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。 ， 可以增加檢測(cè)、告警等功能。 GPRS DTU 的應(yīng)用 通過(guò) ZWG23A 模塊可以讓遠(yuǎn)端的用戶設(shè)備和管理中心的電腦進(jìn)行透明數(shù)據(jù)通信。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 透明數(shù)據(jù)通信：意思即為用戶設(shè)備與 DTU 之間沒(méi)有通信協(xié)議， DTU 將用戶設(shè)備發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)不做修改的傳送到目標(biāo) PC 上，運(yùn)行在 PC 上的軟件可以 完整的接收到 DTU 發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包。