【正文】 作，從而不會造成數(shù)據(jù)的丟失；當(dāng) VDD 電壓低于 Vlow 時，寄存器的控制位被置 1，用于知名可能產(chǎn)生不準(zhǔn)確的時鐘 /日歷信息，該標(biāo)志位只可以用軟件清除。當(dāng) VDD 慢慢降低（例如以電池供電）達(dá)到 Vlow 時，相應(yīng)寄存器標(biāo)志位被設(shè)置，此時可能產(chǎn)生中斷。 圖 315 PCF8563與 89C51的接口電路 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 A/D 轉(zhuǎn)換單元硬件設(shè)計(jì) ADC0809 是一種逐次逼近式 8 路模擬輸入， 8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。為了實(shí)現(xiàn) 8 路 模擬信號的分時采集，片內(nèi)設(shè)置了 8 路模擬選通開關(guān)以及相應(yīng)的通道地址鎖存及譯碼電路，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其轉(zhuǎn)換時間約為 100ms。 A/D 轉(zhuǎn)換過程主要包括：采樣量化及編碼，采樣是使模擬信號在時間上離散化，量化及編碼是把采樣后的值按比例變換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼。如 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器采集到 OV電壓則變成 00H 數(shù)字信號，采集到 5V 電壓則變換成 FFH 數(shù)字信號，其他在 0~5V 之間的模擬量都可轉(zhuǎn)換成 00H~FFH 之間的數(shù)字量。通過數(shù)字量運(yùn)算比較的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對模擬量的測量及控制。 ADC0809 的引腳及模擬通道的地 址碼如圖 316 所示 圖 316 ADC0809引腳圖 ① INO~IN7 是 8 路模擬信號輸入端； ② D0~D7 是 8位數(shù)字量輸出端； ③ A B C 和 ALE 控制 8 路模擬通道的切換， A, B, C 分別與三根數(shù)據(jù)線相連，三者編碼對應(yīng) 8個通道地址口。 CBA =000~111 分別對應(yīng) INO~IN7 通道地址； ④ OE START CLK 為控制信號端。 OE 為輸出允許端， START 為啟動信號輸入端， CLK為時鐘信號輸入端。 ⑤ Vr(+)和 Vr()，為參考電 壓輸入端。 電源電壓 Vcc由 Vcc 和 GND引入，參考電壓 Vr，由外部參考電壓源提供 (典型值為5V)。 ⑥ EOC 是 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志信號，可作為微機(jī)處理機(jī)中斷或查詢信號， EOC 端出沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 現(xiàn)高電平時表示 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束。 OE為數(shù)據(jù)輸出允許控制端，當(dāng)給 OE端輸入高電平時，控制三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器向外部輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。 電路連接主要涉及兩個問題，一是 8路模擬信號通道選擇，二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。圖中 ADC0809 的數(shù)據(jù)線 D0~D7 接于 AT89C51 的數(shù)據(jù)總線 ~ 端，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) 信號由 P0 口送入 CPU。地址編碼端 A, B, C 直接與 AT89C51 的地址總線 P2. 1, P2. 2, P2. 3 相接，這三位的狀態(tài)決定選擇的通道。 8 路模擬通道共用一個A/D 轉(zhuǎn)換器， 8 路模擬信號分時轉(zhuǎn)換，每個瞬間只能轉(zhuǎn)換 1 路，各路之間的切換由軟件變換通道地址實(shí)現(xiàn)。 AT89C51 的 /WR、 /RD 與 P2. 0 通過兩個邏輯門控制 ADC0809 的啟動、鎖存和輸出。當(dāng) P2. 0= 0 ,/WR=0 時，啟動 0809； 當(dāng) P2. 0=0,/RD=0 時，讀轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這些信號狀態(tài)由指令時序形成。從圖中可以看出把 ADC0809 的 ALE 信號與 START 信號連接在了一起，這樣連接使得在信號的前沿寫入地址信號，緊接著在其后沿就啟動轉(zhuǎn)換。 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)只有確認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。有三種傳送方式：定時傳送方式、查詢方式、中斷方式，這里選用了定時傳送方式。即對于一種 A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間是已知的和固定的， ADC0809 的轉(zhuǎn)換時間為 128us，可根據(jù)此設(shè)計(jì)一個延時子程序。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成，接下來就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。傳送時首先 送出口地址并以而作選通信號，當(dāng) /RD 信號有效時， /OE 信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接收。 ADC0809 與 AT89C51 單片機(jī)接口電路圖如圖 317 所示； 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 317 AT89C51與 ADC0809接口電路 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 目前存在有 4種編程語言支持單片機(jī)，即匯編語言、 PL/M 語言、 C 語言和 BASIC 語言。其中匯編語言和 C語言應(yīng)用的較多，結(jié)合本控制器的特點(diǎn)，這里選用了功能強(qiáng)、效率高的 C51 高級語言。 C51 語言主要有以下特點(diǎn)：寄存器分配、不同存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型可由編釋器管理；程序有規(guī)范的結(jié) 構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而縮短開發(fā)周期，提高作用效率；提供的庫包含許多子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。 本 軟件設(shè)計(jì)中，把整個程序按照各子程序完成的功能分為：主程序；鍵盤掃描子程序；時鐘操作及控制功能子程序；控制設(shè)定程序；其它功能程序等 [15]。 主程序設(shè)計(jì) 軟件主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，主要包括以下兩方面的內(nèi)容：一是各智能芯片的初始化以及 AT89C51 的 P0、 PI 口 (控制顯示器、傳感器選通等 )和 CPU 的工作狀態(tài)的恢復(fù)；二是鍵值的判別和鍵功能散轉(zhuǎn)表。主 要工作流程是：系統(tǒng)在上電以后進(jìn)入初始化狀態(tài)，然后進(jìn)行鍵掃描，如有鍵按下，則轉(zhuǎn)相應(yīng)鍵功能處理子程序 [16]。 其程序流程圖如下圖 41所示： 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 開始 程 序 初 始 化A D 0 8 0 9 采 樣 計(jì) 算確 認(rèn) k e y 4 是 否 為 1顯 示 時 鐘確 認(rèn) k e y 1 是 否 為 1時 鐘 設(shè) 置K e y = 2定 時 設(shè) 置K e y = 3是 否 推 出 設(shè) 置實(shí) 際 濕 度 是 否 低 于 確 定 的 值實(shí) 際 濕 度 是 否 高 于 確 定 的 值是 否 達(dá) 到 定 時 范 圍開 始 灌 溉 返 回停 止蜂 鳴 器 報(bào) 警顯 示 濕 度NYYNNYYYNNYYNN圖 41主程序流程圖 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì) 鍵盤上設(shè)計(jì)有四個按鍵，一個設(shè)定鍵、一個加法鍵、一個減法鍵、一個確認(rèn)鍵。按鍵控制程序應(yīng)解決下列任務(wù)：監(jiān)測有鍵按下；有鍵按下后，在無硬件除抖動電路時，應(yīng)有軟件延時除去抖動影響；有可靠的邏輯處理辦法， n 鍵鎖定即只處理一個鍵，其間任何按下又松開的鍵不產(chǎn)生影響，不管一次按鍵 持續(xù)有多長時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 序等；鍵盤的掃描子程序流程圖如下圖 42所示： 開 始小 時 與 標(biāo) 志 X S 送 顯 示確 認(rèn) K E Y 4 是 否 按 下按 K E Y 4 的 次 數(shù) 是 否 為 奇 數(shù)存 儲 小 時 ， 分 鐘 與 其 標(biāo) 志確 認(rèn) 增 加 鍵 K E Y 2 是 否 按 下確 認(rèn) 減 少 鍵 K E Y 3 是 否 按 下確 定 K E Y 1 是 否 有 按 下更 改 設(shè) 定 標(biāo) 志返 回存 儲 分 鐘小 時 或 分 鐘加 1小 時 或 分 鐘減 1YYYNYYNNNN 圖 42 鍵盤的掃描子程序流程圖 實(shí)時時鐘中斷與控制功能的完成 系統(tǒng)的各種灌溉控制功能均與時鐘有著密切的關(guān)系，現(xiàn)對時鐘的設(shè)定與控制功能的完成加以說明。初始化后時鐘的設(shè)定值為 12 點(diǎn)，可通過鍵來更改時間，時鐘設(shè)定的程序流程圖如圖 43所示： 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 開始 K E Y ？ = 1二 次 調(diào) 用 延 時 程 序確 認(rèn) K E Y = 1是 否 單 個 按 鍵K E Y = 0讀 鍵 盤 結(jié)束 YYY延 時NNNN 圖 43時鐘設(shè)定的程序流程圖 時間灌溉控制功能的實(shí)現(xiàn) 該程序使自動灌溉控制器按自行設(shè)定的 3組灌溉時間范圍進(jìn)行自動灌溉，程序中分別對各定時小組的灌溉起始時間和灌溉運(yùn)行時間進(jìn)行合法性判斷，當(dāng)讀出的灌溉時間大于設(shè)定的起始時間，此起始時間將視為非法，將不予以灌溉，相反則給予灌溉至設(shè)定的灌溉終止時間。 其它控制功能的實(shí)現(xiàn) 除了上述灌溉控制功能外，還有其它一些功能，如：定時設(shè)定功能，土壤水分含量范圍設(shè)定功能，顯示切換等等。下面就幾個主要程序模塊的編制加以說明 [17]： 定時設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn) 為了能夠按用戶自己的要求在自定的時間范圍內(nèi)進(jìn)行灌溉，這里采用了 3組定 時設(shè)定，可設(shè)定 3組時間，在設(shè)定的時間段內(nèi)控制器自動對農(nóng)田進(jìn)行灌溉，控制器內(nèi)部設(shè)定的三組定時分別為 6~7點(diǎn)、 9~10 點(diǎn)、 16~17 點(diǎn)。由于三組定時設(shè)定過程是相同的，在此沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 僅以定時 1為例做出流程圖， 3組的定時子程序不再贅述。定時 1的子程序流程圖如實(shí)時時鐘中斷圖。 濕度范圍設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn) 傳感器自動閉環(huán)控制可實(shí)現(xiàn)將土壤含水量保持在一定的范圍內(nèi)，而這個范圍可根據(jù)用戶的需要而自行設(shè)定，控制器默認(rèn)的土壤相對含水量為 70%~85%。 其程序流程圖如下圖 44所示 開 始返 回取 傳 感 器 信 息 與 設(shè) 置 的 土 壤 水 分 上 ， 下限 做 比 較是 否 達(dá) 到 定 時 范 圍是 否 需 要 灌 溉開 始 澆 水停 止 澆 水NYYN 圖 44濕度范圍設(shè)定程序流程圖 GTM900C軟件設(shè)計(jì) GPRS 系統(tǒng)簡介 GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（ General Packet Radio Service)的英文簡稱，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 GSM 同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。 GSM 現(xiàn)有的基站子系統(tǒng) (BSS)從一開始就可提供全面的 GPRS 覆蓋。 GPRS 提供了一種高效、低成本的 無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 AT 命令簡介 AT 即 Attention， AT 指令集是從終端設(shè)備 (Terminal Equipment， TE)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (Data Terminal Equipment， DTE)向終端適配器 (Terminal Adapter， TA)或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備 (Data Circuit Terminal Equipment， DCE)發(fā)送的。通過 TA， TE 發(fā)送 AT指令來控制移動臺 (Mobile Station， MS)的功能，與 GSM 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。用戶可以通過 AT 指令進(jìn)行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。 90年代初，AT指令僅被用于 Modem操作。沒有控制移動電話文本消息的先例，只開發(fā)了一種叫 SMS BlockMode 的協(xié)議，通過終端設(shè)備 (TE)或電腦來完全控制。 GSM 模塊包括移動設(shè)備 ME（ Mobile Equipment）、移動臺 MS（ MobileStation）、終端適配器 TA（ Terminal Adapter）、數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE（ Data CommunicationEquipment）和傳真 DCE（包括傳真 Modem 和傳真板）。通過串口發(fā)送 AT命令，即可使用 GSM 模塊。串行線對端的應(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備 TE（ Terminal Equipment）、數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE（ Data Terminal Equipment）或其他應(yīng)用設(shè)備。這些終 端或應(yīng)用設(shè)備可能運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)里。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 45 所示。 T E T A M E返 回 結(jié) 果A T 命 令M E 狀 態(tài)M E 控 制網(wǎng) 絡(luò) 消 息用 戶 及 應(yīng)用 設(shè) 備網(wǎng) 絡(luò) 圖 45 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) AT命令類型 本節(jié)主要介紹 AT 命令及其相關(guān)信息的總體情況 ,本 論文 中 的所有命令行必須以“ AT”或“ at”為前綴，以 CR結(jié)尾 [10]。 一般來講， AT命令包括四種類型，如表 41所示。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 表 41 AT 命令類型 類型 說明 實(shí)例 設(shè)置命令 該命令用于設(shè)置用戶自定義的參數(shù)值。 AT+CXXX=? . 測試命令 該命令用于查詢設(shè)置命令或內(nèi)部程序設(shè)置的參數(shù)及其取值范圍。 AT+CXXX=? 查詢命令 該命令用于返回參數(shù)的當(dāng)前值。 AT+CXXX? 執(zhí)行命令 該命令用于讀出受 GSM模塊內(nèi)部程序控制的不可變參數(shù)。 AT+CXXX AT 命令語法 方括號中 的值為缺省值。 選配參數(shù)和必配參數(shù)必須按照規(guī)定的順序排列，各參數(shù)間必須用逗號隔開。 舉例： AT+CPWD=fac,oldpwd,newpwd 該命令用于為設(shè)備鎖定 +CLCK 命令所定義的設(shè)備鎖定功能設(shè)置新的密碼。 如果某參數(shù)是字符串（比如： number），該字符串必須放在雙引號中。例如： “ 12345” . “ cm”。雙引號中的各項(xiàng)符號可看作是字符串。 命令的可選子參數(shù)或 TA 返回結(jié)果的可選部分位于方括號中。 不使用雙引號時，字符串中各字符間的空格可忽略不計(jì)。 實(shí)際 使用中， ,[]不必輸入。 所有 AT 命令本身不區(qū)分大小寫，但其參數(shù)對大小寫敏感。 由于 AT命令十分豐富，所以本論文只討論關(guān)于使用 GTM900C收發(fā)短息部分的 AT命令。 AT命令說明 消息接收和讀出命令 給 TE 指示新消息： AT+CNMI 當(dāng) TE 處于在用狀態(tài)時（如： DTR 信號處于 “ON” 狀態(tài)），使用設(shè)置命令，可設(shè)置新消息如何從網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送到 TE。若 TE 處于待用狀態(tài)（如： DTR 信號處于“OFF” 狀態(tài)），消息接收流程應(yīng)該按照 GSM 的規(guī)定。 若 DTR 信號不可用或 信號狀態(tài)被忽略（ 命令： amp。D0），可使用沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 +CNMA 確認(rèn)流程確保短消息的可靠傳輸。 “ 選 擇 消 息 服 務(wù) ” 命令 +CSMS 應(yīng) 該 用 來 檢 測 ME 是 否 支 持 接收 SM 和 CBM，并決定直接發(fā)送到 TE 的消息是否需要確認(rèn)（請參考 +CNMA 命令）。 表 42 AT+C