【正文】 表 AT 指令表 **碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 29 第三章 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的組成與功能描述 本系統(tǒng)的基本框架是由兩大部。通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求，在編程設(shè)計(jì)時(shí)，命令是 ASCII 碼的形式發(fā)送的，使用單片機(jī)來(lái)對(duì) GSM 模塊進(jìn)行控制。目前， 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 AT命令集都能夠在大部分手機(jī)中使 用了。每條的最大容量為 160 字節(jié)。 只有 GSM通信網(wǎng)才有信令通道，它被用作短信傳輸?shù)耐ǖ馈＠?I2C總線時(shí)該接口已經(jīng)在 E2PROM 儲(chǔ)存器中另外增加了一塊 AT24C64 芯片，這塊芯片主要的功能是**碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 28 把采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到儲(chǔ)存器中。為了 數(shù)據(jù)傳送有較高的可靠性，一般使用 RS232 接口，用電纜作為連接媒介。 **碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 27 單片機(jī)終端1 12 2RS 2 3 2 C 鏈路單片機(jī)單片機(jī)終端終端鏈路 圖 RS232C 信號(hào)線的具體接法 G S M接收器TX DG N DR X D325TX D控制板 或計(jì)算機(jī)的 R S 2 3 2R X DG N D352接收器接收器接收器控制板算機(jī)的控制板算機(jī)的 圖 RS232 和 GSM 短信模塊的接線圖 上圖的信號(hào)線接法，在程序設(shè)計(jì)時(shí)，在沒有判斷或者設(shè)定信號(hào)線狀態(tài)的情況下，也能直接收發(fā)數(shù)據(jù)。在這些信號(hào)線中， TXD和 RXD 一定要用到外， 還必須使用其它信號(hào)線，如 RTS、 DCD和 CTS以及 DTR 同 DSR，使用這些信號(hào)線時(shí)，都必須在程序中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。只要主機(jī)與單片機(jī)之間的傳輸速度在 bps 范圍內(nèi)就可以達(dá)到串行口通信的要求了。 引腳 20： DTR即數(shù)據(jù)終端就緒端。 引腳 7：信號(hào)接地端。 引腳 5： CTS 即發(fā)送清除端。 引腳 3： RDX 即接收信息端。 開串口串口設(shè)置關(guān)串口串口設(shè)置串口設(shè)置 圖 串行端口進(jìn)行通信的基本流程圖 串行端口信號(hào)線的連接方法 RS232 有 22 根信號(hào)線，插座是使用標(biāo)準(zhǔn) 9 針或者 25針的插座，這兩種插座的主要引線都是一樣的。使用程序通信時(shí)要用到串行端口，一定要在進(jìn)行通信以前就要請(qǐng)求控制系統(tǒng)開啟串行端口，通信已經(jīng)完畢之后，要求控制系統(tǒng)關(guān)閉串行端口。當(dāng) CPU 把字節(jié)數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送給外部裝置時(shí)，該數(shù)據(jù)命令被換成相應(yīng)串行位。這樣可以進(jìn)一步使噪聲減小、分辨率提高。其中，在 AGND 與 REFOUT 引腳之間應(yīng)當(dāng)接 O． 1uF 的電容。為了降低噪聲的影響以及降低功率的消耗在內(nèi)部電壓參考不使用時(shí)應(yīng)當(dāng)將其關(guān)閉。當(dāng) ADC 的中斷位置出現(xiàn)為 l 時(shí)，校準(zhǔn)已經(jīng)完成，此數(shù)據(jù)是有效的。同時(shí) sine3型濾波器和自動(dòng)模式都有利于系統(tǒng)的校準(zhǔn)。為了待消除失調(diào)的估計(jì)，需要輸入“零”差分信號(hào)，這就是系統(tǒng)失調(diào)校準(zhǔn)。對(duì)應(yīng)的信號(hào)要求被加到輸入端上，這是系統(tǒng)校準(zhǔn)的需要。 利用校準(zhǔn)的方法可以減少整個(gè)系統(tǒng)或 MSCl210 的增益和失調(diào)的誤差。假設(shè)模擬信號(hào)的采樣率是 15625Hz，則對(duì)應(yīng) fDATA即數(shù)據(jù)輸出率是 、 312 8． 68Hz，對(duì)應(yīng)的 fCH 即單通道的結(jié)果輸出率是 19． 53(78． 125／ 4)、 10． 41(31． 25／ 3)、 4． 34(8， 68／ 2)Hz，對(duì)應(yīng)的通道同步轉(zhuǎn)換時(shí)通道率是 26． 04(78． 125**碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 24 ／ 3)、 15． 625(31． 25：／ 2)、 8． 68(8． 68／ 1)Hz。轉(zhuǎn)換結(jié)果的有效位數(shù)目 (ENOB)是配置評(píng)估的核心標(biāo)準(zhǔn)之一。 為確保數(shù)據(jù)的通過(guò)率總數(shù)，在多通道采樣時(shí)一定要考慮時(shí)間的建立。當(dāng)輸入通道發(fā)生改變時(shí)，前面的 2 甚至 3個(gè)轉(zhuǎn)換周期都必須被放棄，要獲得比較 理想的分辨率而在不確定性的情況下需要多用一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。 采樣通道在多通道中發(fā)生改變時(shí)，要得到正確的通道輸入值需要延遲輸出的時(shí)間，而延遲的時(shí)間受濾波器的控制。當(dāng)一個(gè)輸入通道進(jìn)入另一個(gè)新的輸入通道時(shí)，自動(dòng)模式選擇的建立時(shí)間需要轉(zhuǎn)換 4個(gè)周期，快速建立型濾波器在前 2個(gè)周 期中被使用，其中在第一個(gè)周期中不需要轉(zhuǎn)換的結(jié)果， sinc2型濾波器在第三個(gè)周期中被使用， sinc3型濾波器在第四個(gè)周期中被使用，在四個(gè)周期之后通道再次改變之前就一直使用 sinc3型濾波器了。 數(shù)字信號(hào)通過(guò)調(diào)制器輸出后再通過(guò)數(shù)字濾波器所得到， MSCl210 配置有 sinc2型、 sinc3型和快速建立型這三種數(shù)字濾波器，濾波器在通道相同情況的變化下，建立的時(shí)間轉(zhuǎn)換周期分別**碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 23 為 1個(gè)、 2個(gè)和 3 個(gè)； sine 型濾波器的陷波特性比快速建立型濾波器的陷波特性要好點(diǎn)多。采樣率不等同于數(shù)字信號(hào)的輸出率，模擬信號(hào)采樣率 (fMoD)與抽取因子 (Decimation) 之商即為數(shù)字信號(hào)的輸出率 (fDATA)，在 ADCON3 和寄存船 ADCON2 中抽取因子被用戶所定義，低 8位是 ADCON2，高 3 位是 ADCON3。 ADC 的動(dòng)態(tài)范圍與噪聲特點(diǎn)和性質(zhì)不會(huì)受該種補(bǔ)償?shù)挠绊憽? luV的分辨率能被 ADC分辨到，當(dāng) PGA 為 1 并且使用 5V 量程時(shí)才能實(shí)現(xiàn)；而 ADC 能分辨到75nV的分辨率時(shí)，當(dāng) PGA 為 128 并且使用 40mV 量程時(shí)實(shí)現(xiàn)。 被設(shè)置成 1 3 64和 128 的可編程增益放大器 (PGA)的增益是通過(guò)寄存器 ADCON0低三位的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使能緩沖器使能受寄存器 ADCONO的控制，當(dāng)輸入阻抗是 10G 歐時(shí)即緩沖器使能時(shí)，將升高電流，而電壓的輸入量卻縮小了范圍。 **碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 22 ADC的輸入也可以被溫度檢測(cè)器看作是第 9 個(gè)通道，溫度檢測(cè)器工作，需 ADMUX 所在位置為1 時(shí)。 在通常情況下被 ADC 定義的成對(duì)輸入端是不可以隨便改變的，但用戶可以通過(guò)更改 ADMUX 寄存器的設(shè)置來(lái)定義 MSCl210 的 ADC輸入端，在 8個(gè)通道中，同相端和反相端可以是任意的 2個(gè)通道作為，應(yīng)用通過(guò)這樣的軟件設(shè)置后變得靈活多樣，一個(gè)通道被用作同相輸入端，也可以被用作反相輸入端。 MSCl210（帶有外圍部件）簡(jiǎn)化且加強(qiáng)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。市面上大部分單體 ADC 比 ADC的噪聲性質(zhì) 功能差很多，混合式信號(hào)器件也比其要差得多。以滿足高性能和靈活性需用多個(gè)器件來(lái)完成，但是價(jià)格很貴，過(guò)程實(shí)現(xiàn)也困難。 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)要分兩步，即取樣和保持、量化和編碼。首先讓所取的電壓值數(shù)據(jù)保留一段時(shí)間，讓取樣的值**碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 21 開始量化，再把它變?yōu)殡x散的量 值，再通過(guò)編碼，這樣輸出的數(shù)字量就是離散后的離散量值所轉(zhuǎn)化成的。 在執(zhí)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，所采集的樣品是一定時(shí)間間隔內(nèi)的模擬電壓值。在系統(tǒng)執(zhí)行處理功能時(shí)必須把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才可以，這是因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的內(nèi)部只對(duì)數(shù)字信號(hào)才有執(zhí)行處理的功能，但是實(shí)際的信號(hào)大多數(shù)都是不斷變化的模擬信號(hào)，如電流和電壓等。 具備多優(yōu)點(diǎn)化的數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)字微機(jī)系統(tǒng)擁有智能高優(yōu)化的特點(diǎn)。當(dāng)外部信息達(dá)到模擬量時(shí) (例如分辨率高的畫面及圖象的各相電壓、電流等 )，信號(hào)的頻域功率譜特征、時(shí)間域特征等相關(guān)的參數(shù)將通過(guò)信息的處理被提取出來(lái)。為了達(dá)到減小干擾的目的，其數(shù)字和模擬的電源都必須分別供應(yīng)電量。內(nèi)核有兩個(gè)數(shù)據(jù)指針的且其指令系統(tǒng)能夠與標(biāo)準(zhǔn) 8051 的指令系統(tǒng)兼容相當(dāng)?shù)木褪窃鰪?qiáng)型 8051，可是，增強(qiáng)型 8051 的執(zhí)行速度卻比標(biāo)準(zhǔn)的 8051 的執(zhí)行速度要快 3倍，因此，增強(qiáng)型 8051 可以在低頻情況下工作，如此可以降低功率的損耗和噪音。能夠?qū)敵鰯?shù)據(jù)進(jìn)行濾波的裝置是數(shù)字濾波器。為實(shí)現(xiàn)各種強(qiáng)度信號(hào)源的要求，輸入信號(hào)可在變?cè)鲆娣糯笃髦斜环糯蟆? 圖 MSCl210 的功能結(jié)構(gòu)框架圖 微弱信號(hào)的輸入通過(guò) INCOM 和 INO～ IN7 輸入，再經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器送入到緩沖器，隨意二個(gè)輸入端的信號(hào)在多路轉(zhuǎn)換器中可以被作為輸入信號(hào)被測(cè)量。在儀表儀器 和血液分析以及色譜儀等等領(lǐng)域都有用到 微弱信號(hào)首先要通過(guò)多路的變換、信號(hào)緩沖、 PGA 編程放大、 24 位Σ一△ A／ D 轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、信號(hào)校準(zhǔn)以及 UART 串口通訊等功能的實(shí)現(xiàn)都需要依靠測(cè)溫模塊的核心系統(tǒng) MSCl210 來(lái)完成。需要電流 12． 5mA，產(chǎn)生的電壓系數(shù)為 5mv／ c。 PTl00 的溫度變化被轉(zhuǎn)化成電壓并產(chǎn)生 35mv／ c的線性電壓。鉑熱電阻 PTl00 所采集的溫度數(shù)據(jù)在整個(gè)電路的作用中被轉(zhuǎn)換成與溫度數(shù)據(jù)成線性關(guān)系的電壓值。用于溫度的采集及把溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的鉑熱電阻 PTl00 裝置既是 REW。 MZ28 的主要功能特性如下表 ： 表 MZ28 的主要功能特性 功能及性能 描述 所支持傳輸業(yè)務(wù) 語(yǔ)音、短消息、數(shù)據(jù) 電源電壓 ～ 工作頻段 雙頻 EGSM900 及 GSM1800（ GSM Phase 2+） 發(fā)射功率 CLASS4（ 2W） /EGSM900 CLASS1（ 1W） /GSM1800 SIM 卡讀卡器 內(nèi)置 /外置 SIM 連接器，內(nèi)置、外置均支持 3V SIM 卡，外置通過(guò)電路還可支持 5V SIM 卡 外接天線 通過(guò) SMB 插座外接天線 **碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 17 溫度范圍 20℃ ～ +55℃（正常工作溫度） 30℃ ～ +70℃（極限工作溫度） 40℃ ～ +85℃（存儲(chǔ)溫度） 電流消耗 通話電流（峰值）： 通話電流： 280 mA 待機(jī)電流： 25 mA 語(yǔ)音編碼 增強(qiáng)型全速率方式 短消息類型 PDU、 Text 模式 數(shù)據(jù) 9600bps，非透明傳輸機(jī)制 尺寸 78mm 10mm 重量 26 克 音頻接口 支持外接耳機(jī)，并可以免提接聽 接口 RS232（ CMOS 電平），通過(guò)雙向命令 /數(shù)據(jù)總線傳輸 AT 命令 電話本 支持大容量的 SIM 卡及本機(jī)電話本功能 復(fù)位及重啟動(dòng) 可通過(guò) AT 命令或硬件重啟 MZ28 所支持波特率 115kbps **碩士學(xué)位論文 第二章 主要技術(shù)及相關(guān)理論 18 PTl00 溫度采集模塊 PTl00 采集模塊硬件電路圖，如下圖 所示 ， PTl00 鉑熱電阻在本系統(tǒng)的代碼為 REW。 MZ28 使用簡(jiǎn)單 的 20PIN ZIP 插座與用戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)相連，此 ZIP 連接方式提供開發(fā)所需的數(shù)據(jù)通信、音頻和電源等接口信號(hào)。發(fā)送的過(guò)程與接收的過(guò)程剛好相反，如果單片機(jī)內(nèi)的 GSM 模塊接收到來(lái)自主控中心的控制命令之后，單片機(jī)及時(shí)地把該命令給被受控裝置送去。如果要知道監(jiān)視控制對(duì)象目前運(yùn)作的狀態(tài)，只要通過(guò)讀取該裝置收到來(lái)自遠(yuǎn)程裝置的短信就可以知道監(jiān)視控制對(duì)象目前動(dòng)作的狀態(tài)，該裝置先把 要發(fā)送的指令轉(zhuǎn)變成短信之后，再把短信傳送到遠(yuǎn)程裝置，從而達(dá)到改變監(jiān)視控制對(duì)象的目的。 終端處理部分是本系統(tǒng)能夠?qū)h(yuǎn)程裝置進(jìn)行控制的關(guān)鍵部分。 但為了更好地滿足使用者的各種需求，還是在外部增加了三個(gè) SIM卡的接口，這三個(gè)接口分別為 SIMCLK _EXT 和 SIMRST_EXT以及SIMI／ 0_ EXT。 為了使使用者在應(yīng)用 SIM 卡接口時(shí)能夠更加簡(jiǎn)便，所以在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)， MZ28 模塊內(nèi)部就附帶了 SIM 卡插座。移動(dòng)裝置 PC 機(jī)假如要與 MZ28模塊相互連接，只要使用連接電纜以及數(shù)據(jù)開發(fā)板就可以做到了。 RS232 串行接口是由 MZ28 模塊供給的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口，在系統(tǒng)連接器接口模塊里面已經(jīng)詳細(xì)地定義了接口線的各個(gè)引腳。 系統(tǒng)開發(fā)板PC機(jī)串行接口DC 電源+ 外部耳機(jī)外部天線無(wú)線M o d e m（ M Z 2 8 ）系統(tǒng)開發(fā)板系統(tǒng)開發(fā)板機(jī)串行接口機(jī)串行接口串行接口電源電源外部耳機(jī)外部耳機(jī)外部天線外部天線無(wú)線（ ）無(wú)線（ ） 圖 MZ28 與開發(fā)板以及其他裝置的連接圖 使用者是可以把 MZ28 當(dāng)作無(wú)線發(fā)動(dòng)機(jī)使用在產(chǎn)品中。 MZ28 模塊 上的 SMB接口主要是用來(lái)連接外加天線的。由該圖可知， MZ28 和系統(tǒng)開發(fā)板的電源都是由直流電源供給的， PC機(jī)的串行接口連接到系統(tǒng)開