【正文】 多路電壓源，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標和抗干擾性能。一個穩(wěn)壓源輸出電壓和最大輸出電流決定于所選的三端穩(wěn)壓器，在本次采用+5V 電壓用 W7805 穩(wěn)壓器。其主要特點是：? 輸出電流為 1A? 輸出電壓為 5V? 有過熱保護和短路保護? 輸出晶體管 SOA 保護電源電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖 32 所示：圖 32 電源電路為保證整個采集系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運行，電源供給是非常重要的。由于該采集數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)大多數(shù)是工作在電梯機房內(nèi)，所以嘈雜聲音等一些干擾非常明顯，因此這就要求電源必須要有很高的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中需要使用的電源類型較多，包括：AT89C51 處理器內(nèi)核 5V；處理器 DDR、SDRAM 內(nèi)存控制器 ；處理器通用輸入輸出接口 ；外圍其它供電電路 5V 等。 本系統(tǒng)供電的慣用電源是經(jīng)過電源適配器轉(zhuǎn)成 12V 供電的，當然，由于主芯片的各個部分的需要電壓并不一致，所以應(yīng)將電壓進行一一轉(zhuǎn)換后才可以使用。目前行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)運用比較常用，且效果較為理想的就是對開關(guān)電路和穩(wěn)壓器來實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的使用。這兩種方法可以說各有利弊，前者效率高于后者，但是其成本高，且對外有電磁福射；后者的電路簡單，干擾小，成本低，但是轉(zhuǎn)效率低于前者，正所謂“魚和熊掌不可兼得” ，經(jīng)過比較學習，本文運用了 DC 轉(zhuǎn) DC 的開關(guān)電源電路，一般在小電流的供電電路中，使用線性穩(wěn)壓電路就可以滿足需求，如下圖 33 所示的按電壓分批的多級電源結(jié)構(gòu)。XX：基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計 16 D C / D CD C / D CD C / D CC P U 內(nèi)核中斷D D R 內(nèi)存其他外設(shè)芯片等I / OD C / D C開關(guān)電源D C / D C電源1 2 V5 V3 . 3 V5 V1 . 3 V1 . 8 V圖 33 電源供給分布設(shè)計圖 報警電路模塊報警電路主要是實現(xiàn)系統(tǒng)的及時報警功能，當檢測到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定范圍之后，由單片機直接驅(qū)動報警電路實現(xiàn)報警，報警燈亮，報警喇叭發(fā)出報警聲音。報警電路如圖 34 所示：圖 34 報警電路模塊 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括核心控制元件單片機、復位電路、晶振電路、電源電路。其結(jié)構(gòu)如圖 35：XX 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 35 單片機最小系統(tǒng)這種復位電路的工作原理是：單片機的復位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低；通電后，5V 電壓通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電壓會由 0V 慢慢的升到 4V 左右；RC 構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，當其寬度大于兩個機器周期時，AT89C51 將復位。正因為如此，復位腳由低電位到高電位，由此引起了內(nèi)部電路的復位工作，RST 端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機開始正常工作（單片機的上電復位，也叫初始化復位） ；當按下復位鍵時，電容兩端放電，電容又回到 0V，于是又進行一次復位工作（手動復位） 。AT89C51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2 取 22pf，可以穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用，設(shè)計中用 12MHz 的石英晶振。 LCD 顯示模塊系統(tǒng)采用了 LCD1602 液晶顯示屏，LCD1602 液晶是一款很常用也很易用的字符液晶?？梢燥@示 2 行每行 16 個字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機的連接電路如圖 36 所示：XX：基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計 18 圖 36 LCD 與單片機的連接圖1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，它有若干個 57 或者 511 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此，所以他不能顯示圖形。LCD1602 的管腳定義圖如圖 37 所示：圖 37 LCD1602 的管腳圖VSS：為電源地VDD：接 5V 電源正極VEE：為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正極電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）RS：為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器RW：為讀寫信號線，高電平 1 時進行讀操作，低電平 0 時進行寫操作E：為使能端XX 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 D0～D7：為 8 位雙向數(shù)據(jù)端BLA～BLK：空腳或背燈電源，15 腳背光正極，16 腳背光負極1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 31 所示：表 31 LCD 的控制指令表1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 （說明：1 為高電平、0 為低電平）指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標復位到地址 00H 位置。指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。指令 3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令 4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標；B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令 5：光標或顯示移位 S/C 高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F：低電平時顯示 57 的點陣字符，高電平時顯示 510 的點陣字符。指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。指令 8：DDRAM 地址設(shè)置。指令 9：讀忙信號和光標地址 BF，為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令 10：寫數(shù)據(jù)。序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 —3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L — —6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F — —7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容XX：基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計 20 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 視頻采集模塊怎樣有效地采集數(shù)據(jù)是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題，因此圖像傳感器接口電路設(shè)計便成為系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要部分。系統(tǒng)采用高分辨率（1280960） 、高集成度的 CMOS 傳感芯片 OV09648K02A 作為視頻采集模塊部分的圖像傳感器。該芯片內(nèi)部集成了數(shù)字信號處理電路，模擬信號處理電路和時序電路。芯片內(nèi)共有 138 個設(shè)備控制寄存器，且支持 RGB（4：2：2） ，YUV（4：2：2） ，YCrCb（4：2：2）數(shù)據(jù)輸出格式，它的地址分別從 0x00 到 0x8A，由SCCB(SerialCameraControlBuS)這個接口能夠方便的設(shè)置傳感器視窗大小、色調(diào)、增益、白平衡校正、曝光控制、飽和度等。OV9640 產(chǎn)品特點及性能參數(shù)有以下幾點：（1）SENSOR 壓板采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證下壓時 SENSOR 不移位，從而保證了測試的可靠性。（2）IC 載板采用專利浮板結(jié)構(gòu)，定位精確，延長了探針的使用壽命。（3）最高支持 8bit RGB raw data、YUV422 數(shù)據(jù)輸入；軟件設(shè)計符合實際需求，有利于提高產(chǎn)能，可以在 AP 打開時 vide。暫?；蛘咄Ｖ範顟B(tài)下更換 Medule(模塊)，加快切換速度，并可以避免經(jīng)常插拔 USB 設(shè)備造成 AT89C51 控制器的死機；（4）打開程序后見到畫面的時間在 1 秒左右；顯卡顯示，有 Directdraw 硬件加速功能的顯卡可以減少 CPU 占有時間。由于 S3C2440 芯片有一個專用的視頻接口，因此 CPU 能夠直接和 CMOS 圖像傳感器連接。圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)以及控制信號包括水平參考（HREF） 、像素時鐘（PCLK） 、數(shù)據(jù)總線（ D0—D7）和幀同步（vsYNC） ，它們分別與主處理器的相應(yīng)信號相連。像素時鐘（PCLK）與水平參考（HREF ）在處理器內(nèi)部相與后產(chǎn)生有效的像素時鐘信號，在有效像素時鐘信號的下降沿或上升沿將數(shù)據(jù)鎖定。圖 38 S3C2440 管腳圖首先要初使化 OV9640，通過 SCCB 總線設(shè)置 OV9640 的工作模式，分配連續(xù)內(nèi)存XX 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 空間，容量與采集圖像的點陣數(shù)相匹配。然后用 request_irq（）函數(shù)為 OV9640 登記中斷，其中斷號為 06。當 S3C2440 捕捉到 VSYNC 信號時觸發(fā)中斷，把一幀圖像數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間。如此反復，視頻數(shù)據(jù)源源不斷的被采集到 SDRAM。要想把系統(tǒng)調(diào)用和設(shè)備驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來，必須用到一個非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：struct file_operations{ }。因此編寫設(shè)備驅(qū)動的主要工作就是編寫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義的子函數(shù)，并填充 file_operations 的各個域。攝像頭 file_operations 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下static struct file_operations cam_fops ={owner：THIS_MODULE，open：cam_open，read： cam_read，ioctl：cam_ioctl，release：cam_release，}； 基于 RS485 的通信模塊微型計算機中的信號電平是 TTL 電平，即≥ 表示“1” ，≤ 表示“0” 。在通信過程中如果 DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和 DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）之間仍采用這個電平傳送數(shù)據(jù)，那么在兩者距離增大時很可能會使信號源點的邏輯“1”電平在到達目的點時衰減到 以下，從而使通行失敗。因此，為了提高數(shù)據(jù)通信的可靠性并消除線路上各種噪聲影響，RS232C 標準中規(guī)定信號源點的邏輯 “0”電平范圍為+5V~+15V ，邏輯“1”電平范圍為5V~15V ；目的點的邏輯“ 0”為+3V~+15V ，邏輯“1”為3V~15V。噪聲容量為 2V。RS232C 由于發(fā)送器和接收器之間具有公共信號地，不能使用雙端信號，因此共模噪聲回耦合到信號系統(tǒng)中，這迫使 RS232C 使用較高傳輸電壓的主要原因。RS232C 規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機的邏輯電平是不一致的。因此，在實際應(yīng)用時，必須把微處理器的信號電平（TTL 電平）轉(zhuǎn)換為 RS232C 電平，或者對兩者進行逆轉(zhuǎn)換。這兩種轉(zhuǎn)換是由專用電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)的。接口電路如圖 39 所示：XX：基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計 22 圖 39 與上位機通信的接口電路圖RS485 具有以下特點： ? RS485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+ （26）V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為（26）V 表示。接口信號電平比 RS232C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 ? RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps ? RS485 接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。 ? RS485 接口的最大傳輸距離標準值為 4000 英尺，實際上可達 1200 米，另外RS232C 接口在總線上只允許連接 1 個收發(fā)器，即單站能力。而 RS485 接口在總線上是允許連接多達 128 個收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的 RS485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 因 RS485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。因為 RS485 接口組成是半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用 DB9 的 9 芯插頭座，與智能終端 RS485 接口采用 DB 9（孔） ，與鍵盤連接的鍵盤接口 RS485 采用 DB9（針） 。設(shè)計中用到的 MAX485 芯片是電平轉(zhuǎn)換芯片。MAX485 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的，包含兩路接收器和驅(qū)動器的 IC 芯片，適用于各種 EIA485C 和 接口。MAX485 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V 電源電壓變換成為 RS485 輸出電平所需的177。10V 電壓。所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V 電源就可以了。對于沒 177。12V 電源的場合，其適應(yīng)性更強。加之其價格適中，硬件接口簡單，所以被廣泛采用。芯片電路如圖 310 所示：XX 大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 310 RS