【正文】 卡前請(qǐng)務(wù)必先關(guān)閉電源，然后方可取出 SIM 卡。 開始實(shí)驗(yàn)前，請(qǐng)將位于右下角的天線轉(zhuǎn)動(dòng)到和條帶電纜平行的方向（使其指向右端或右下方），以避免射頻信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾。系統(tǒng)上電后，按下 K1 約 100ms，或通過單片機(jī)的端口引腳給 J5 的 1 號(hào)引腳（ IGT）一個(gè)約 100ms 的低電平信號(hào)即可啟動(dòng) GPRS 模塊，此時(shí) D1 會(huì)通過閃動(dòng)表示模塊的 狀態(tài)（不同品牌的 GPRS Modem 閃動(dòng)情況不一樣，具體請(qǐng)參閱其 Datasheet）。一般情況下 10～ 15 秒模塊可正常啟動(dòng)并登錄到網(wǎng)絡(luò)，此后可通過模塊的串行口輸入 AT 命令來控制模塊。 位于電路板右上位置的 J3 為電話手柄插座，插入電話手柄后，可通過 AT 命令控制 GTM900C 模塊進(jìn)行語音通信實(shí)驗(yàn)。 關(guān)于 GTM900C 模塊的指示燈狀態(tài)及 AT 命令等內(nèi)容可參閱模塊的硬件描述文檔和 AT 命令集文檔。 UART、以太網(wǎng)及電話接口擴(kuò)展板 本部分電路采用地址總線擴(kuò)展的方式控制 串行口擴(kuò)展芯片 16C550（ UART，通用串行收發(fā)器）、以太網(wǎng)接口芯片 RTL8019AS 和雙音多頻（ DTMF）信號(hào)接收器 MT8870 等擴(kuò)展芯片。單片機(jī)的系統(tǒng)總線通過 JX1 引入本電路板，經(jīng)地址譯碼電路譯碼后輸出對(duì)各芯片的有效控制信號(hào)。 1． 電路板外形 UART、以太網(wǎng)及電話接口擴(kuò)展板的外形如所示。 圖 16 UART、以太網(wǎng)及電話接口擴(kuò)展板外形 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 28 2． 系統(tǒng)資源及功能簡介 (1) 擴(kuò)展 RS232 串行通信接口 本系統(tǒng)使用 16C550 擴(kuò)展了一個(gè)串行通信接口。 16C550 最早為 TI 公司生產(chǎn)的串行口擴(kuò)展芯片，所擴(kuò)展的串行口最高波特率可達(dá) 1Mbps，支持完整的硬件流控及 Modem 控制邏輯，可設(shè)置各種不同的串行幀格式，應(yīng)用非常廣泛，目前已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 本系統(tǒng)通過總線控制 16C550，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的 DTE 側(cè)的 9 芯串行口，并使用 SP3243 完成 TTL 電平和 RS232 電平的相互轉(zhuǎn)換。所擴(kuò)展的串行口插座在電路板右側(cè)，元件標(biāo)號(hào)為 COM1，為標(biāo)準(zhǔn)的 9 芯針型插座，插座上各引腳的信號(hào)定義如表 14 所 示。 16C550 的有效片選地址范圍是 0x8800～ 0x8FFF。 一般的串行口通信可以只使用 TxD、 RxD 和地 3 根信號(hào)線， 16C550 擴(kuò)展串口的 TxD、 RxD9 通過 JP1 選擇連接到 U3（ RS232 接口， JP1 的 1， 2 號(hào)開關(guān)撥動(dòng)到 “ON” 、 3， 4 號(hào)開關(guān)撥動(dòng)到另外一邊）還是 U8（ RS485 接口， JP1 的 3， 4 號(hào)開關(guān)撥動(dòng)到 “ON” 、 1， 2 號(hào)開關(guān)撥動(dòng)到另外一邊）。 9 芯串行口中其余的 6 個(gè)引腳包括 2 個(gè)輸出引腳和 4 個(gè)輸入引腳，加上 16C550 提供的兩個(gè) 可編程輸出引腳，共有 4 個(gè)輸入引腳和 4 個(gè)輸出引腳。這些引腳直接連接到 J1，其中 J1 的 1～ 4 連接輸出引腳， 5～8 連接輸入引腳。如果串行通信中不使用這些引腳，可把它們作為普通的 I/O 端口來使用。如果需要使用這些信號(hào)，則要將 JP2 中的開關(guān)撥動(dòng)到 “ON” 的位置，此時(shí)各控制信號(hào)和 SP3243 接通， 16C550 的兩個(gè)可編程輸出接口 OUT1 和 OUT2 驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 D1 和 D2，輸出低電平則發(fā)光管點(diǎn)亮。 表 14 9 芯串行口引腳信號(hào)定義 引腳 信號(hào) 功能說明 1 DCD 數(shù)據(jù) 載波檢測(cè)，檢測(cè)到線路上載波后此信號(hào)有效 2 RxD 數(shù)據(jù)接收 3 TxD 數(shù)據(jù)發(fā)送 4 DTR 數(shù)據(jù)終端就緒， DTE 通知 DCE 本端準(zhǔn)備好，可以進(jìn)行通信 5 GND 信號(hào)地 6 DSR 數(shù)據(jù)裝置就緒， DCE 通知 DTE 本端準(zhǔn)備好，可以進(jìn)行通信 7 RTS 請(qǐng)求發(fā)送， DTE 通知 DCE 本端將要發(fā)送數(shù)據(jù)，請(qǐng)求對(duì)方回應(yīng) 8 CTS 清除發(fā)送， RTS 的應(yīng)答信號(hào)，表示 DCE 回應(yīng) DTE 可以接收數(shù)據(jù) 9 RI 振鈴指示， DCE 通知 DTE 有呼叫進(jìn)入 如果需要進(jìn)行 16C550 中斷方式的通信實(shí)驗(yàn)，則可短接 JP5 的第一組或第二組引腳來選擇使用單片機(jī)的 INT0 或 INT1。需要注意的是，一個(gè)中斷只能分配給一個(gè)設(shè)備，不可復(fù)用。 (2) RS485 接口 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩路 RS485 總線通信接口，接口芯片都是 Sipex 公司生產(chǎn)的 SP485，標(biāo)號(hào)為 U7 和 U8，分別通過 J2 和 J3 引出。 J2 引出的 RS485 通信接口通過 JP5 來選擇 U7 的收發(fā)引腳是否和單片機(jī)的 RxD、TxD 相連； J3 引出的 RS485 通信接口則通過 JP1 來選擇 U8 的收 發(fā)引腳是否和 16C550 的 RxD 和 TxD 相連。當(dāng) JP1 的 2 為 ON， 4 為 OFF 時(shí)， 16C550 的收發(fā)引腳和 SP3243 相連，作為 RS232 接口的收發(fā)信號(hào)；而當(dāng) JP1 的 2 為 OFF， 4 為 ON 時(shí)， 16C550 的收發(fā)引腳則和 U8 相連，作為 RS485 接口的收發(fā)信號(hào)。每一路 RS485 接口都提供了一個(gè)用于匹配傳輸線路阻抗的 120Ω 的終端電阻，當(dāng)通信線路較長時(shí)，用戶可通過短接 JP3 和 JP4 的 12 引腳將終端電阻接入 RS485 總線。 (3) 以太網(wǎng)接口 本系統(tǒng)通過擴(kuò)展總線的方式控制一個(gè)速率為 10Mbps 的以太網(wǎng)接口芯片 RTL8019AS，芯片標(biāo)號(hào)為 U12，通過 RJ45 接口（ J6）連接網(wǎng)絡(luò)，并通過 D8 指示是否有物理連接，通過 D D10 指示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)狀態(tài)。 RTL8019AS 的有效片選地址范圍為 0x9800~0x9FFF，其中斷信號(hào)可通過 JP5 的第 4 組引腳選擇是否和單片機(jī)的 INT0、 INT1 連接。系統(tǒng)并沒有為 RTL8019AS 提供用于存儲(chǔ)以太網(wǎng)物理地址（ MAC 地址）的 E2PROM，單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 29 用戶可 以通過程序，在初始化 RTL8019AS 時(shí)指定其 MAC 地址。具體內(nèi)容請(qǐng)參閱 RTL8019AS 的 Datasheet 及相關(guān)實(shí)驗(yàn)代碼。 (4) 電話用戶線接口 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電話用戶線接口主要包括三個(gè)部分，第一部分是振鈴信號(hào)檢測(cè)電路，第二部分是用戶終端模擬電路，第三部分則是雙音多頻（ DTMF）信號(hào)譯碼電路。 ? 振鈴信號(hào)檢測(cè)電路的功能 ： 電話用戶線通過 J4 接入系統(tǒng)。當(dāng)線路上有振鈴信號(hào)（外部電話呼入）時(shí)，振鈴檢測(cè)電路通過阻容網(wǎng)絡(luò)及光耦電路將振鈴信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 可識(shí)別的 TTL 電平信號(hào)，當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí) ， J5 的 3 號(hào)引腳（ RING）將輸出低電平，同時(shí) D7 將點(diǎn)亮；反之則輸出高電平， D7 熄滅。單片機(jī)通過檢測(cè) RING 引腳上的電平，即可判斷是否有振鈴信號(hào)。 ? 用戶終端模擬電路的功能 ： 用戶終端模擬電路由直流負(fù)載電阻和音頻變壓器（交流負(fù)載）串聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)需要模擬電話摘機(jī)操作時(shí)，可向 J5 的 2 號(hào)引腳（ RLY_C）和輸出低電平，控制繼電器 RL1 吸合，此時(shí)上述交直流負(fù)載接入電話用戶線，遠(yuǎn)端交換機(jī)將認(rèn)為該用戶終端摘機(jī)，從而可以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。 用戶終端摘機(jī)后，電話線路上的音頻信號(hào)可通過音頻變壓器進(jìn)入 MT8870，完成 DTMF 信號(hào)的檢測(cè)和譯碼。音頻信號(hào)也可以反向傳輸，單片機(jī)只要通過 IO 端口引腳向 J5 的 1 號(hào)引腳（ TONE_C）輸出一定頻率的方波信號(hào)，這個(gè)信號(hào)即可通過音頻變壓器耦合到電話線路上。 ? 雙音多頻（ DTMF）信號(hào)譯碼電路的功能 ： 雙音多頻信號(hào)由高頻組和低頻組各 4 個(gè)音頻構(gòu)成，通過高低組音頻的不同組合來代表 16 種不同的信號(hào)。這樣的音頻信號(hào)被稱為雙音多頻（ DTMF）信號(hào)。由于在選擇高、低頻組信號(hào)時(shí)特別考慮了抗干擾的問題，因此雙音多頻信號(hào)的抗干擾能力特別強(qiáng)，除了在電話系統(tǒng)中使用外， 還廣泛應(yīng)用于各種需要高可靠性低速通信的場(chǎng)合。 DTMF 信號(hào)的接收和解碼是由專用集成電路完成的，本系統(tǒng)中使用的是 MT8870，該芯片具有 CPU 接口，CPU 通過控制其輸出允許信號(hào)（ TOE），可以通過數(shù)據(jù)總線讀出 MT8870 上次檢測(cè)到的有效 DTMF 信號(hào)的編碼。 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 30 附錄 2 Keil μVision C51 集成開發(fā)環(huán)境及 ISP 軟件使用簡介 匯編語言和 C 語言是 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中最常用的程序設(shè)計(jì)語言。匯編語言常被稱為 “ 低級(jí)語言 ” ，這 是由于匯編語言的語句通常和 CPU 的指令直接對(duì)應(yīng)的原因。 采用匯編語言設(shè)計(jì)的程序具有程序結(jié)構(gòu)緊湊、目標(biāo)代碼效率高、占用程序存儲(chǔ)器空間少、運(yùn)行速度快和實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于實(shí)時(shí)測(cè)控等應(yīng)用領(lǐng)域。但由于匯編語言面向具體 CPU 的指令系統(tǒng)，其程序代碼的可移植性、通用性較差，編程也比較煩瑣，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)的難度。 C 語言則基本擺脫了對(duì)具體 CPU 指令系統(tǒng)的依賴。 C 語言是面向過程的，側(cè)重于如何解決問題，具有統(tǒng)一的語法規(guī)范，所以程序代碼的可移植性、通用性較好，維護(hù)和編程都較為簡單。 針對(duì) MCS51 型 單片機(jī)系統(tǒng)的 C 語言稱為 C51。目前 C51 的應(yīng)用非常廣泛，由德國 Keil 公司推出的 Keil μVision 集成開發(fā)環(huán)境已成為 C51 開發(fā)工具領(lǐng)域事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，由于其出色的編譯性能， Keil 現(xiàn)已被 ARM 公司收購。本章對(duì)其進(jìn)行簡單的介紹。 Keil 軟件的使用 啟動(dòng) Keil 安裝好 Keil 后，雙擊桌面圖標(biāo)啟動(dòng) Keil，將看到如圖 21 所示的啟動(dòng)界面。 圖 21 Keil C51 啟動(dòng)界面 啟動(dòng)完畢的 Keil 集成開發(fā)環(huán)境的界面 如圖 22 所示。 圖 22 Keil C51 啟動(dòng)完畢后的界面 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 31 新建工程 在用 Keil 進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)之前，首先要建立工程。所謂的單片機(jī)程序，不但包括 C 語言或匯編語言的源程序，還包括和整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)的一些設(shè)置和參數(shù)，例如該應(yīng)用系統(tǒng)中單片機(jī)的晶振頻率、外部程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間等，建立工程的目的就是將所有的這些設(shè)置和參數(shù)一并保存，以方便系統(tǒng)的維護(hù)和管理。在 Keil 中建立工程的步驟如下： (1) 選擇菜單 roject (2) 選擇新工程的存儲(chǔ)路徑，并輸入工程的文件名 (3) 根據(jù) Keil 的提示選擇該工程使用的 CPU 類型 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 32 (4) 選擇 Yes，將 Keil 提供的啟動(dòng)代碼加入新建的工程 設(shè)置工程的配置及參數(shù) (1) 右擊 Target 1，選擇 Options for Target ‘Target 1’ 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置 (2) 設(shè)置系統(tǒng)晶振頻率，選擇使用內(nèi)部 ROM 存 儲(chǔ)程序。如果有外部 ROM 或 RAM，應(yīng)在 OffChip Code memory 和 Offchip Xdata memory 欄中設(shè)置其起始地址及存儲(chǔ)容量 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 33 (3) 選擇 Output 選項(xiàng)卡，選中 Create HEX File 項(xiàng)，要求編譯后生成 HEX 文件 使用 Keil 建立一個(gè)實(shí)際的工程 (1) 選擇 或點(diǎn)擊圖標(biāo)建立一個(gè)新文件 選擇建立新文件后， Keil 會(huì)打開一個(gè)臨時(shí)窗口，名稱為 Text1，供開發(fā)人員編輯程序。由于 Keil 的編輯器針對(duì)匯編語言和 C 語言源程序提供了關(guān)鍵字識(shí)別、自動(dòng)縮進(jìn)、語法檢查等專