【導(dǎo)讀】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會(huì)吃虧的人，瘋子是會(huì)行動(dòng)的人！本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和GSM短信模塊組成，借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到您的手機(jī)屏幕上。并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤鞲衅?，?shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔谩?

　　

【正文】 FM31xx 的功能應(yīng)用 FM31xx 的所有功能操作都是基于 I2C 總線的 ,且 FM31xx 只能做為從機(jī) ,但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ,有些功能并不像其使用說明書所述。下面分別介紹 FM31xx 各功能的使用方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 FM31xx存儲(chǔ)器的讀寫操作 FM31xx系列存儲(chǔ)器的讀寫操作和普通的 I2C器件的讀寫操作基本相同。使用的從機(jī)地址是 1010xxxxb。它有兩個(gè)器件選擇引腳 ,同一總線上最多可以 有 4個(gè) FM31xx芯片。所有系列芯片一致使用兩字節(jié)的存儲(chǔ)器地址 ,最近使用的存儲(chǔ)地址可保存。如果地址到達(dá)最后一個(gè)字節(jié)地址 ,則地址計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到 0000h。 FM31xx使用說明書上標(biāo)稱的最大總線速度可以達(dá)到 1MHz,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大速度可達(dá)到 950kHz(1MHz時(shí)會(huì)出現(xiàn)讀寫錯(cuò)誤。 ) 片內(nèi)處理器的讀寫操作 FM31xx 片內(nèi)處理器的所有讀寫操作都與存儲(chǔ)器的讀寫操作相類似。所不同的只是 ,處理器可使用不同的從機(jī)地址 (1101xxxxb) ,而存儲(chǔ)器只需要一字節(jié)的存儲(chǔ)器地址。 (1) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘操作 FM31xx 的實(shí)時(shí) 時(shí)鐘能以 BCD 格式提供時(shí)間和日期信息。它可以由外部后備電源或電容永久供電。時(shí)鐘使用一個(gè) 晶振來提供 ,并可以使用軟件校準(zhǔn)模式來提高時(shí)鐘精確性。使用后備電源時(shí) ,要先給 Vdd 引腳上電 ,然后再斷開 ,此時(shí)后備電源的工作電流要比直接使用后備電源的電流小很多。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的直接使用后備電源時(shí)的電流為 。給Vdd 上電再斷開后再次測(cè)量 ,其后備電源的電流只有 。這一點(diǎn)在使用后備電源時(shí)一定要注意。此外 ,還應(yīng)注意后備電源的電壓最大為 ,故在使用 5V電源時(shí) ,不能直接把 Vbak 引腳接入 5V。在 使用非充電電源的時(shí)候 ,配件控制寄存 0Bh 中 VBC 位應(yīng)該清零以防止電源江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 27 充電。事實(shí)上 ,實(shí)時(shí)時(shí)鐘也可支持電容供電。當(dāng)在配件控制寄存器 0Bh 中的 VBC 位置位時(shí) ,其電源為電容充電 ,充電電流大約 15μA,該電流會(huì)一直維持到 Vbak 引腳電壓達(dá)到或接近Vdd。在系統(tǒng)掉電情況下 , 1μF 的電容可使 RTC 大約工作 秒。 (2) 看門狗 看門狗是一個(gè)可編程定時(shí)器 , FM31xx 使用說明書介紹的定時(shí)時(shí)間以 100ms 為單位 ,定時(shí)范圍從 100ms 到 3 秒。但根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果看 ,其定時(shí)時(shí)間以 164ms 為單位 ,定時(shí)范圍從164ms 到 4920ms。 定時(shí)向看門狗復(fù)位寄存器 09h 寫入 00001010b 可防止看門狗復(fù)位。因?yàn)榭撮T狗溢出后會(huì)產(chǎn)生 RST 引腳復(fù)位 ,實(shí)驗(yàn)測(cè)得 164ms 后會(huì)再次啟動(dòng)看門狗。 (3)低電平復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位 FM31xx 系列都有一個(gè)低壓復(fù)位引腳 RST,其內(nèi)部有弱上拉電阻開漏輸出。其它芯片的復(fù)位端可以連接到 RST 引腳線或。當(dāng)電源電壓 Vdd 大于可編程門限電壓時(shí) (通過配件控制寄存器 0x0B 中 VTP1 位和 VTP0 位對(duì)門限電壓進(jìn)行編程 ,出廠默認(rèn)值是) , RST 引腳處于弱上拉狀態(tài) 。相反 ,如果低于門限電壓 , RST 引腳則被拉低 (此時(shí)沒有考慮看門狗復(fù)位 ) ,并在 Vdd 低到不能維持芯片工作之前一直保持低電平。當(dāng)電源電壓再次上升到大于門限電壓 (Vtp)時(shí) ,實(shí)驗(yàn)測(cè)得 RST 引腳將繼續(xù)維持低電壓 ,其時(shí)間 Trpu 大約為 164ms(并非說明書上的 100ms) ,從而確保系統(tǒng)具有足夠的復(fù)位時(shí)間 ,之后再回到弱上拉狀態(tài)。圖 3 所示是其復(fù)位操作時(shí)序。當(dāng) Vdd 低于門限電壓時(shí) , I2C 總線不工作。 RST 引腳也允許手動(dòng)復(fù)位 ,當(dāng) RST 輸入端檢測(cè)到外部低壓 ,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的拉低 RST 引腳時(shí)間為 164ms。如圖 3(b)所示。 (4)低壓報(bào)警與比較器操作 電 源電壓低于一定值時(shí)會(huì)產(chǎn)生低壓報(bào)警 ,比較器將產(chǎn)生非屏蔽中斷。其實(shí)現(xiàn)方法是將一個(gè)電位器接到電源電壓上 ,分壓端接到 PFI 引腳 ,并把 PFI 引腳的電壓值和內(nèi)部 電壓相比較。當(dāng) PFI 引腳電壓低于 時(shí) , CAL/PFO 引腳輸出低電平 。當(dāng) PFI 引腳大于 時(shí) , CAL/PFO 引腳輸出高電平。此外 ,此功能也可以做為一般的比較器使用。 (5)事件計(jì)數(shù)器操作 FM31xx 有兩個(gè)后備電源供電的事件計(jì)數(shù)器 ,其輸入引腳 CNT1 和 CNT2 是可編程的邊江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 28 沿觸發(fā)器 ,每個(gè)計(jì)數(shù)器連接一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器。當(dāng)輸入引腳有邊沿變化時(shí) ,各計(jì)數(shù) 器的相應(yīng)寄存器的值就會(huì)遞增。當(dāng)然 ,也可合并為一個(gè) 32 位計(jì)數(shù)器。 (6)序列號(hào) 該寄存器提供有一個(gè) 64 位的可讀可寫非易失性序列號(hào)。一旦配件控制寄存器 0Bh 中的 SNL 位置位 ,此寄存器單元將被鎖定。由于 8 字節(jié)數(shù)據(jù)位 (寄存器地址為 0x110x18)和鎖存位 SNL 都是由處理器配件的器件標(biāo)識(shí)來訪問的 ,因此 ,序列號(hào)與存儲(chǔ)單元是明顯分開的。由于序列號(hào)能夠被無限次地寫入數(shù)據(jù) ,因此 ,這些位是通用存儲(chǔ)器。然而 ,當(dāng)其一旦被鎖定 ,序列號(hào)就不可以改變 ,鎖定位 SNL 也不能被撤銷。序列號(hào)被鎖存后寄存器仍然能被系統(tǒng)讀取。 使用 FM31xx 時(shí)要特別注意 ,其掉電后 ,有些寄存器的值可能不會(huì)復(fù)位而保持原來的值。如寫配件控制寄存器 0x0B 中 VTP1 位和 VTP0 位的值對(duì)門限電壓進(jìn)行的編程 ,在掉電后就不會(huì)丟失。 小結(jié) FM31xx 芯片具有多種功能 ,可和多種微處理器搭配使用 ,因而可減小硬件電路的復(fù)雜性。隨著鐵電存儲(chǔ)器的廣泛應(yīng)用 ,它的性價(jià)比將會(huì)越來越高。從而廣泛用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、電壓監(jiān)測(cè)、高精度時(shí)鐘等不同的場(chǎng)合。 注： FM31xx 讀寫子程序見附錄 第 5 章 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 為了實(shí)現(xiàn)發(fā)生警情時(shí)，對(duì)發(fā)生警情的時(shí)間進(jìn)行記錄，且為了保證系統(tǒng)的可靠 運(yùn)行，要求系統(tǒng)進(jìn)行自檢并定時(shí)上報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，因此需要系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。本設(shè)計(jì)選用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS12887。 DS12887 是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司（ Dallas）推出的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用 CMOS 技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，和常用的時(shí)鐘芯片 MC146818B 和 DS1287的管腳兼容，采用 DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路不需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，它功能豐富、應(yīng)用廣泛，特別在工業(yè)控制及智能儀器儀表中 有廣泛用途。 DS12887 主要 功能 簡介 與 結(jié)構(gòu)框圖 DS12887時(shí)鐘芯片的主要功能簡介 DS12887時(shí)鐘芯片的主要功能有：可作為 PC機(jī)的時(shí)鐘和日歷；與 MC146818B和 DS1287 的管腳兼容；在沒有外部電源的情況下可工作 10年以上，不丟失數(shù)據(jù)；自帶晶體振蕩器及鋰電池；可計(jì)算到 2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年 7種日歷信息，并有閏年江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 29 補(bǔ)償功能；二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD碼表示時(shí)間、日歷和鬧鐘； 12和 24小時(shí)兩種制式， 12小時(shí)時(shí)鐘模式帶有 PM和 AM指示，有夏令時(shí)功能； Motorola和 Intel總線時(shí)序選擇； 128字節(jié) RAM單元與軟件接口，其中 14字節(jié)為時(shí)鐘單元和控制 /狀態(tài)寄存器， 114字節(jié)為通用 RAM，可由用戶使用，所有 RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能（非易失性 RAM）；可編程方波輸出；中斷信號(hào)輸出 IRQ和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行置位測(cè)試。 DS12887時(shí)鐘芯片的結(jié)構(gòu) DS12887時(shí)鐘芯片內(nèi)部由振蕩電路、分頻電路、周期中斷 /方波選擇電路、 14字節(jié)時(shí)鐘和控制單元、 114字節(jié)用戶非易失 RAM、 十進(jìn)制 /二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、總線接口電路、電源開關(guān)寫保護(hù)單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成， DS12887芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 DS12887 時(shí)鐘芯片的引腳排列及引腳功能 DS12887 時(shí)鐘芯片的引腳排列 DS12887 時(shí)鐘芯片的引腳排列 如圖 2 所示。 江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 30 DS12887 時(shí)鐘芯片的引腳 功能 DS12887 時(shí)鐘芯片的引腳功能如下： AD0AD7 為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線； NC 為空腳； MOT 為總線模式選擇（ Motorola/Intel），當(dāng)此腳接到 Vcc 時(shí)，選用的是 Motorola 總線時(shí)序，當(dāng)它接地或不接時(shí)，選用的是 Intel 總線時(shí)序； CS 為片選端； AS 為地址鎖存允許端； R/W 在 Intel 總線下作為寫； DS 在 Intel 總線下作為讀； RESET 為復(fù)位端，復(fù)位端對(duì)時(shí)鐘、日歷、 RAM 無效，系統(tǒng)上電時(shí)復(fù)位端要保持低電平 200ms 以上 DS12887 才可以正常工作； IRQ 為中斷請(qǐng)求輸出端； SQW 為方波輸出端，當(dāng) Vcc 低于 時(shí)沒有作用； Vcc 為 +5V 電源； GND 為接地端。 DS12887 時(shí)鐘芯片的地址分配及狀態(tài)控制寄存器 DS12887 時(shí)鐘芯片的地址分配 DS12887 芯片有 128 個(gè) RAM 單元，其中 4 個(gè)單元用作控制寄存器，它們?cè)谌魏螘r(shí)間都可訪問，即使更新周期也不例外， 10 個(gè)單元用作存放時(shí)鐘字節(jié)， 114 字節(jié)為通用 RAM，DS12887 時(shí)鐘芯片的地址分配如圖 3 所示。 江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 31 DS12887 時(shí)鐘芯片的狀態(tài)控制寄存器 DS12887 芯片內(nèi)部寄存器 A：內(nèi)部地址為 0AH。 UIP=1：更 新已到，不能讀 /寫 DS12887； UIP=0：更新末到，能讀 /寫 DS12887。 DV DV DV0 應(yīng)設(shè)置為 010，表示打開晶振，允許計(jì)時(shí)。 RS RS RS RS0為方波頻率選擇位，產(chǎn)生方波周期中斷。 DS12887 芯片內(nèi)部寄存器 B：內(nèi)部地址為 0BH。 SET=0：時(shí)間更新正常進(jìn)行，每秒計(jì)數(shù) 1 次； SET=1：禁止更新，程序可初始化時(shí)間和日歷。 PIE=1：允許周期中斷； PIE=0：禁止周期中斷。 AIE=1：允許報(bào)警中斷； AIE=0：禁止報(bào)警中斷。 UIE=1：允許更新結(jié)束中斷； UIE=0： 禁止更新結(jié)束中斷。 SQWE 為方波允許位。 SQWE=1：將 RS RS RS RS0 選定的方波輸出。 DM=1： BCD 碼； DM=0：二進(jìn)制。該位不受復(fù)位信號(hào)影響。 24/12： 1 表示 24[小 ]時(shí)制； 0 表示 12[小 ]時(shí)制。 DSE 為夏時(shí)制允許位。 DSE=1：采用夏時(shí)制； DSE=0：不采用夏時(shí)制。 DS12887 芯片內(nèi)部寄存器 C：內(nèi)部地址為 0CH 。 江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 32 IRQF 為中斷申請(qǐng)標(biāo)志。 PF 為方波周期中斷標(biāo)志。 PF=1：方波周期結(jié)束，申請(qǐng)中斷。 AF 為鬧鈴中斷標(biāo)志。 AF=1：當(dāng)前時(shí)間與鬧鈴時(shí)間匹配時(shí)即刻申請(qǐng)中斷 。 UF 為更新周期結(jié)束中斷標(biāo)志。 UF=1：更新周期結(jié)束時(shí)申請(qǐng)中斷。 DS12887 芯片內(nèi)部寄存器 D：內(nèi)部地址為 0DH。 VRT 為內(nèi)部鋰電池狀態(tài)。 VRT=1：鋰電池正常 ； VRT=0：鋰電池耗盡。 時(shí)間、日歷和定鬧單元 時(shí)間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時(shí)間、日歷和定時(shí)鬧鐘通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化，其字節(jié)內(nèi)容可以是十進(jìn)制或 BCD 形式。時(shí)間可選擇 12 小時(shí)制或24 小時(shí)制，當(dāng)選擇 12 小時(shí)制時(shí)，小時(shí)字節(jié)高位為邏輯 “1”代表 PM。時(shí)間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這 10 個(gè) 字節(jié)走時(shí) 1 秒，檢查一次定鬧條件，如在更新時(shí)，讀時(shí)間和日歷可能引起錯(cuò)誤。三個(gè)字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種，當(dāng)定鬧時(shí)間寫入相應(yīng)時(shí)、分、秒定鬧單元，在定時(shí)允許、鬧鐘位置高電平的條件下，定鬧中斷每天準(zhǔn)時(shí)起動(dòng)一次。第二種，在三個(gè)定鬧字節(jié)中插入一個(gè)或多個(gè)不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從 C 到 FF 的 16 進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時(shí)字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時(shí)，定鬧為小時(shí)發(fā)生一次由于相線小時(shí)和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時(shí)，每分鐘定鬧一次；當(dāng)三個(gè)字節(jié)都置不關(guān)心位時(shí)，每秒中斷一次。 注： DS12887 應(yīng)用程序見附錄 第六章 后備電源 為了防止竊賊在進(jìn)入防區(qū)之前將系統(tǒng)的供電交流電源切斷，系統(tǒng)必須能夠在交流電源被切斷后繼續(xù)正常運(yùn)行一段時(shí)間，本系統(tǒng)采用基于 51 單片機(jī)的鉛酸蓄電池作為后備電源，這就給系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)繼續(xù)解決的問題：就是蓄電池的充電電源管理問題。 技術(shù)背景 鉛酸蓄電池發(fā)展至今已經(jīng)有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后以其價(jià)格低廉、原江漢大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)論文 33 材料易于獲得，使用上有充分的可命性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)電源中一直占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。近年來密封免維護(hù)鉛酸蓄電池由于具有密封好、無泄漏