【正文】 （論文） 第 27 頁 共 35 頁 A3 氣壓計電路制版 PCB 圖 A4 430 核心板 PCB 圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 28 頁 共 35 頁 附錄 B B1 主程序代碼 include unsigned char NewMes_flag=FALSE。就其原因主要是前期資料查找不全面，對信號傳輸認識不夠深入，對軟件使用不夠熟練，缺乏一定的實踐操作經(jīng)驗。 在整個設(shè)計過程中，我學(xué)會了有效的查閱資料和利用工具書，對 MSP430單片機、晶振等電子原件有了深刻的認識，對 BMP085氣壓傳感器和 SIM900A芯片有了 深刻的認識。接通電源后等待，液晶屏顯示氣壓值和溫度值， GSM模塊會將手機發(fā)送的短信處理，然后將信息經(jīng) MSP430單片機處理后回送給手機，實現(xiàn)遠程獲取氣壓值和溫度值。 圖 系統(tǒng)運行結(jié)果圖淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 22 頁 共 35 頁 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計是基于 GSM模塊的數(shù)字氣壓計的設(shè)計，整個系統(tǒng) 是在 IAR for 430環(huán)境下，利用 C語言實現(xiàn)的。發(fā)送“ QYJ”到單片機板上的手機卡號上，過段時間后，發(fā)送的手機端接收到單片機回送的消息 ， 由此成功實現(xiàn)設(shè)計功能。 系統(tǒng)總體運行 經(jīng)過 IAR for 430軟件編寫軟件文件，板子上有一個 Jtag的雙排針接口，下載使用 430仿真器下載，下載器一段接電腦，一段接設(shè)備就可以下載了。 圖 LED指示燈原理圖 在通電之后紅色指示燈亮起表示電源 POWER通電成功，綠色指示燈閃爍表示GSM模塊正在運行工作。 電源電路測試 在焊好所有的板子后，用萬用表檢測各段電路，各個焊點之間的電壓，若萬用表正常顯示，說明焊點正常，未發(fā)生斷路和短路情況，給板子插上電源，液晶顯示屏發(fā)亮，證明 LCD1602供電正常了 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 20 頁 共 35 頁 單片機硬件電路的測試 單片機要檢測三個條件 —— 時鐘有無起振， 復(fù)位電路是否正常 ， 電源電壓是否正常。 由于是用的 Altium Designer 設(shè)計出的印刷電路板送至工廠加工，所以在最初階段 有 大半 的 把握 保證 電路的連接和焊接是沒什么問題的，所以先嘗試一下能不能下載程序，根據(jù) 430單片機資料所說，最容易損壞的是外部晶振和輸入輸出端口，可以下載 430單片機指導(dǎo)書上的所說的官方代碼進行測試，代碼運行啟動外部晶振，并在運行后的一個地 方放進一個中斷步驟，看能不能執(zhí)行指令直至斷電。 大致的流程圖如圖 。 靈活運用這些 AT 指令，可以使得 SIM900A的程序運行的更加流暢和便捷。 最簡單的理解就是相當(dāng)于協(xié)議， 如果 A說“給我一個筆”，然后 B回復(fù)“好的”，又給 A一支筆，那么“給 A一支筆”就相當(dāng)于 AT 命令。 定時器程序 的程序流程圖 如圖 。 初 始 化 4 3 0引 腳 及 時 鐘串 口 初 始 化氣 壓 計 初 始 化開 啟 全 局 中 斷L C D 1 6 0 2初 始 化啟 動 定 時 器初 始 化 定 時 器G S M 模 塊 初 始 化 圖 主程序 初始化流程圖 為了保證軟件與硬件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性，必須定義引腳的連接來確保一致性，軟件設(shè)計中，主要的幾個 引腳的 分配在代碼中的定義如圖 。 首先是初始化 430引腳以及時鐘，之后是串口初始化，即將收發(fā) GPRS模塊的數(shù)據(jù)初始化，然后啟動定時器 20ms 中斷，初始化定時器，在此要開啟全局中斷，之后才可以將 LCD160氣壓計傳感器、 GSM模塊進行初始化，在 GSM模塊初始化中又包括了上電、信號查詢、設(shè)置字符、刪除短信的過程 。 主程序主要起到收到的短信的讀取、處理、刪除的功能， 主程序的程序流程圖如圖 。 系統(tǒng)主程序 首先是進行初始化然后定義一個 While語句用來判斷是否收到新短信，如果收到就清除標(biāo)志位來讀取、解析和回復(fù)短信，如果沒收到就執(zhí)行 24小時清除短信的代碼，同樣的，以上兩個過程都可以用 if語句來實現(xiàn)。此軟件的編寫可以實現(xiàn)對接收到的短信的讀取、處理、刪除，對 BMP085的數(shù)據(jù)處理，在 LCD1602的顯示屏上顯示，主要的 四 個程序分別是主程序 、 定時器程序 、 SIM900A程序和 BMP085程序 。 S I P E X 2 9 3 0 2 T 5P S E T 1123 5412 3D C 4 . 2 VD C _ 5 v 圖 SIPEX290302穩(wěn)壓器電路 示意圖 由此可以看出 SIPEX29302穩(wěn)壓器一共是 5個引腳， 3腳接 地， 2腳接入 5v電壓，最后經(jīng)過整個電路由 4腳輸出 ，其原理圖如圖 。 圖 而 SIPEX20302所集成的直流穩(wěn)壓芯片給單片機供電，形成 。 AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。 AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，可以提供 1A輸出電流，工作壓差可低至 1V。 其中 GSM模塊供電，提供 ，所用電路 示意圖 如 圖 。 圖 GSM模塊原理圖 供電模塊 對于整個系統(tǒng)的供電需要注意一點就是單片機的供電和 SIM卡模塊的供電電壓不同，所以要用到兩個穩(wěn)壓電路，即 SIPEX29302和 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 14 頁 共 35 頁 個直流穩(wěn)壓芯片。 其中 SIM卡接口引腳定義如表 。 其中 SIM900A與用戶端之間的連接如圖 所示 。 SIM900A 串口介紹 SIM900A有 兩個 不 對稱的異步 連接端口 ，一個 是 通信 端口 ，一個 是 軟件 配置端口 ，其連接方式是并行， 模塊的 數(shù)據(jù)通信設(shè)備 設(shè)備 是 根據(jù)傳統(tǒng)的 數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備相連接的 連接方式， 數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備 之間的 相互連接是使用一些 信號線的 相互連接相通 來 工作 的 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 12 頁 共 35 頁 GSM 模塊 SIM900A 芯片簡介 SIM900A是 GSM模塊的一種， 使用獨立的電源來保證正常工作，工作電壓一般在 4V左右，本設(shè)計提供的工作電壓為 。 表 EEPROM中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表 BMP085記錄位 參數(shù) 最高有效位 最低有效位 AC1 0xAA 0xAB AC2 0xAC 0xAD AC3 0xAE 0xAF AC4 0xB0 0xB1 AC5 0xB2 0xB3 AC6 0xB4 0xB5 B1 0xB6 0xB7 B2 0xB8 0xB9 MB 0xBA 0xBB MC 0xBC 0xBD MD 0xBE 0xBF BMP085根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)的異同所給的反應(yīng)也有異同，如表 。如果結(jié)果為 1則表示轉(zhuǎn)換完成，如 果結(jié)果為 0表示轉(zhuǎn)換還在工作過程中。在一個采樣周期過程中， BMP085可以收集 128次壓力值和 1次溫度值，并且這些值在讀取后會被及時更換掉。 BMP085的地址進出順序如圖 。 存 儲 器0 x E F 0 x E F寫 入 方 向 讀 出 方 向0 . . . 1 5 1 6. . .1 9壓 力 數(shù) 據(jù) 精 度 拓 展溫 度 、 氣 壓 存 儲 地 址 圖 BMP085地址存儲示意圖 如果要得到溫度的信息，一定要先向控制寄存器的地址中寫入相關(guān)消息，之后再經(jīng)過約 ，這樣就可以從控制寄存器的兩個地址中獲得相關(guān)的溫度的信息。 為了使得溫度的單位換和將壓力的單位轉(zhuǎn)換成符合國際標(biāo)準(zhǔn)的計量單位，就要用到電可擦可編程只讀存儲器中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來做出相關(guān)的運算以更新數(shù)據(jù)，這些計算結(jié)果最終從集成電路總線接口讀出。 12345678 圖 BMP085引腳 排列 示意圖 在該課題的硬件電路板上，采用的是接口外接 氣壓計 ，其外接電路如圖 。 BMP085中 1腳接地， 2腳用于轉(zhuǎn)換輸出， 3腳為正電源， 4腳為數(shù)字正電源， 5腳為空， 6腳是集成電路總線的時鐘端， 7腳為集成電路總線的數(shù)據(jù)端， 8腳是主清除信號輸入端，低電平有效，用于復(fù)位該氣壓傳感器，也可以使寄存器和控制器初始化，如果不用的時候也可以為空。 L C D1 6 字 * 2 行0 04 00 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0? ?2 74 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B 4 C 4 D 4 E 4 F 5 0? ?6 7 圖 LCD1602內(nèi)部顯示地址 氣壓檢測模塊 BMP085 引腳介紹 本課題選用的氣壓芯片型號為 BMP085， 該氣壓傳感器運行時的電壓值維持在淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 9 頁 共 35 頁 ，采用極其精密的封裝技術(shù) 。 表 讀寫控制時序表 RS R/W E 功能 0 0 下降沿 寫指令代碼 0 1 高電壓 讀寫繁忙 1 0 下降沿 寫數(shù)據(jù) 1 1 高電壓 讀數(shù)據(jù) LCD1602 的 隨機存取存儲器 的 地址映射 LCD1602是一 種慢 顯示 的液晶顯示 器件， 因此 在每條指令 工作 之前 必須 要 保證 模塊的 繁忙的標(biāo)記位置 為低電平， 意味著 不 繁忙 ， 不然 此指令 失去作用 。 其中：當(dāng)數(shù)據(jù)口是 4位的時候 DL值為 0，當(dāng)數(shù)據(jù)口是 8位的時候 DL值為 1； N=1，兩行顯示； N=0，一行顯示； F的值為 1和 0時對應(yīng)這 510點陣字符和 57點陣字符。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 8 頁 共 35 頁 功能設(shè)置指令表如表 。 表 光標(biāo)、畫面移動指令表 RS R/W DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 0 0 * * R/L S/C 0 0 0 0 功能：顯印的標(biāo)記出現(xiàn)的時候不會 使 顯示數(shù)據(jù)隨機存儲器 產(chǎn)生變化。 其中： D在表示顯示的時候， 1的時候開， 0的時候關(guān)； C在表示光標(biāo)的時候， 1的時候開， 0的時候關(guān)； D在表示顯印的時候， 1的時候開， 0的時候關(guān)。 關(guān)于 開關(guān) 的顯示 控制指令表如表 。 圖 LCD1602引腳連接圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 7 頁 共 35 頁 LCD1602 控制指令 清屏指令如表 。 表 LCD1602管腳功能介紹表 引腳圖 符號 狀態(tài) 功能 1 VSS 電源地 2 Vdd 電源 +5V 3 V0 對比度控制端 4 RS 輸入 寄存器選擇 5 R/W 輸入 讀寫操作 6 E 輸入 使能信號 7 DB0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ LSB） 8 DB1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ MSB） 15 LEDA 輸入 背光 +5V 16 LEDK 輸入 背光地 其中的 V0 表示用于調(diào)整 LCD1602屏幕對比度的端口，要使得對比度達到最低，則接正電源，要使對比度最高，則接地電源，對比度要適中，如果過高則會出現(xiàn)影子。選用 LCD1602， 該 模塊 主要的 運行時候的 電壓 值 在 ，一般 5V電壓的時候運行 最佳 。 因此 本設(shè)計用的是 型號為 MSP430F5438的單片機 。 MSP430與普遍的 51單片機相比，有著很多的優(yōu)點，兩者之間的對比如圖 。 原 理 圖 的 設(shè) 計原 理 圖 的 仿 真信 號 完 整 性 分 析網(wǎng) 絡(luò) 報 表 生 成文 件 存 儲 及 打 印印 制 電 路 板 的 設(shè) 計 圖 硬件設(shè)計流程圖 單片機芯片的選擇 本課題選用的單片機芯片是 430芯片， 430芯片功耗很低，在本課題中對功耗要求苛刻的條件下使用效果比 51等其他單片機效果要好。根據(jù)以上步淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 5 頁 共 35 頁 驟設(shè)計出的氣壓計 PCB見附錄 A。 對于 PCB設(shè)計流程如圖 。布局非常重要，直接影響到之后的布線和整個板子的性能和美觀。 啟 動 原 理 圖 編 輯 器 設(shè) 置 工 作 環(huán) 境裝 載 元 件 庫設(shè) 置 原 理 圖 圖 紙放 置 元 件 并 布 局文 件 存 儲 及 打 印原 理 圖 的 電 氣 檢 查原 理 圖 布 線網(wǎng) 絡(luò) 報 表 及 其 他 報 表生 成 圖 原理圖設(shè)計流程圖 在設(shè)計 PCB即電路印刷版的時候，也需要按照一定的步驟來，按部就班保證設(shè)計出的 PCB準(zhǔn)確