【正文】 DS1302的引腳功能圖： 圖313 DS1302芯片管腳圖 時鐘電路（1）時間顯示系統(tǒng)設(shè)計該時鐘電路[19]，主要用于報警主機(jī)的時鐘顯示，一旦外部電源中斷。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。X1和X2是振蕩源。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DSl302作時功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于lmW。DSl302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個口線：(1)RES(復(fù)位)，(2)I/O(數(shù)據(jù)線)，(3)SCLK(串行時鐘)。溫度采集電路如圖312所示：圖312 溫度采集電路 時鐘電路模塊設(shè)計 DSl302芯片介紹DSl302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和3l字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。圖311 DS18B20測溫原理圖。這個值以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在便箋式存儲器中。計數(shù)器被預(yù)置為與55℃對應(yīng)的一個基數(shù)值，如果計數(shù)器在高溫系數(shù)振蕩器輸出的門周期結(jié)束前計數(shù)到零，表示測量的溫度高于55℃，被預(yù)置在55℃的溫度寄存器的值就增加1℃，同時為了補(bǔ)償和修正溫度振蕩器的非線性，計數(shù)器被斜率累加器所置定的值進(jìn)行預(yù)置，時鐘再次使計數(shù)器計數(shù)直至零，如果開門通時間仍未結(jié)束，那么重復(fù)此過程，直到高溫度系數(shù)振蕩器的門周期結(jié)束為止。DS18B20內(nèi)部有兩個不同溫度系數(shù)的振蕩器。（3）DS18B20的測溫原理DS18B20的溫度傳感器是通過溫度對振蕩器的頻率影響來測量溫度的。 存儲器操作命令，有讀、寫、復(fù)制暫存存儲器及重調(diào)非易失性存儲器等；216。 初始化命令，由單片機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖，DS18B20送出存在脈沖；216。VDD在寄生電源模式時必須接地。漏極開路單線接口。3腳TO92封裝形式和器件如圖310所示，器件只有3根外部引腳，其中VDD和GND為電源引腳，另一根DQ線則用作I/O總線，因此稱為一線式數(shù)據(jù)總線。 用戶可自行設(shè)定非易失溫度報警上下限值TH和TL，DS18B20在完成溫度轉(zhuǎn)換后，所測得的溫度值將自動貯存在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測溫結(jié)果高于TH或低于TL，DS18B20內(nèi)部的警告標(biāo)志就會被置位，表示溫度值超出了測量范圍，同時還有報警搜索命令可以識別出溫度超限的DS1SB20。 數(shù)字信號輸出，不需要信號放大和A/D轉(zhuǎn)換等外圍電路；216。 DS18B20可以采用單獨的電源供電，～，也可以采用信號線寄生供電，這時就無需額外的電源供電；216。℃的精度，℃；216。 DS18B20提供9～12位的溫度測量精度（包括一位符號位），并可由編程決定具體位數(shù)；216。它具有節(jié)省I/O口線資源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點，適用于單個主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個或多個測控點。DS18B20是DS1820的改進(jìn)型產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有比DS1820更好的性能，目前，該產(chǎn)品已成為DS1820的替代品而在溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 溫度采集模塊設(shè)計 DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器概述DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字式溫度計芯片，它具有結(jié)構(gòu)簡單，不需外接元件，采用一根I/O數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設(shè)置溫度報警界限等特點。（5）低電源電流，典型值是8mA。（4）177。（2）TM工藝技術(shù)。由于STC89C52采用+5V供電，所以在MAX232與STC89C52之間加了TI公司提供的典型電平匹配電路。該電路采用了符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片MAX232，進(jìn)行串行通信。圖38 RS232管腳圖課題中采用的芯片是MAXIM公司的MAX232芯片來完成TTL與EIA雙向電平的轉(zhuǎn)換。以下是9支引腳的相關(guān)說明。RS232的每支引腳都有其功能和信號流動的方向。如果要采用同步傳輸，則需要25支引腳。同步通信的兩端使用同步信號作為通信的依據(jù)，而異步則使用起始位及停止位作為通信的判斷。RS232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS(remend standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)。LCD1602模塊電路如圖37所示： 圖37 LCD1602顯示模塊電路 串口通信模塊設(shè)計串行通信使用RS232C標(biāo)準(zhǔn)，它本是美國電子工業(yè)協(xié)會的推薦標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已在全世界范圍廣泛采用。（1）LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量：162 個字符 芯片工作電壓：～ 工作電流：() 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸：(WH)mm（2）引腳功能說明：1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表31所示。該顯示模塊體積小、功耗低、指令功能強(qiáng)、接口簡單方便適合本系統(tǒng)使用。（4）穩(wěn)壓電路它的任務(wù)是輸出滿足要求的恒定直流電壓，采用集成穩(wěn)壓電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓LM7805，C4用來抵消輸入端接線較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩；C1是為了瞬時增減負(fù)載時，不致于引起輸出有較大的波動。這里采用橋式整流電路來實現(xiàn)，即用四個二極管來組成。而且如果大小超過它的輸入范圍，三端穩(wěn)壓器不能正常工作，失去穩(wěn)壓作用。通過框圖分析，該電路由四個部分組成，它們的功能分述如下：（1）電源變壓器它的任務(wù)是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成整流濾波電路所需要的交流壓，用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，有利于提高整個系統(tǒng)的可靠性。 輸出晶體管安全范圍補(bǔ)償；216。 內(nèi)部有過熱保護(hù)；216。 ；216。當(dāng)輸出電流較大時，7805應(yīng)配上散熱板。圖36 直流穩(wěn)壓電源電路如圖36，整個電源是通過變壓器把220V交流電轉(zhuǎn)換成9V交流電，通過整流橋把交流變成直流，最后通過穩(wěn)壓片7805把直流9V穩(wěn)壓到直流5V，來為系統(tǒng)各個模塊供電。系統(tǒng)硬件原理如圖35所示：圖35 系統(tǒng)硬件原理圖 各模塊硬件設(shè)計 系統(tǒng)電源模塊設(shè)計本系統(tǒng)STC89C52微處理器所需的正常工作電壓時+5V，外圍電路的工作電壓為+5V；而系統(tǒng)最終的電源供給來自220V的交流電。當(dāng)單片機(jī)己在運(yùn)行之中時，按下復(fù)位鍵使RST引腳上出現(xiàn)高電平信號，從而實現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。按鍵手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種。復(fù)位以后，單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài)，單片機(jī)從ROM的0000H開始執(zhí)行程序。STC89C52單片機(jī)的9（RST）引腳為主機(jī)提供一個外部復(fù)位信號輸入端口。10pF；石英晶體選擇12MHz。電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。在單片機(jī)的18（XTAL1）和19（XTAL2）兩個引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的晶振電路。單片機(jī)的31（EA/VP）引腳為外部訪問控制引腳，當(dāng)其為高電平時程序從內(nèi)部地址開始讀取，串接一個460的電阻主要起限流作用。對STC89C52單片機(jī)來說，晶振電路和復(fù)位電路便組成了一個最小系統(tǒng)。本系統(tǒng)終端所采用的實時操作系統(tǒng)和所有的應(yīng)用程序在調(diào)試成功后用Keil C開發(fā)環(huán)境編譯成指定的可執(zhí)行的文件格式，通過串口下載到STC89C52芯片的內(nèi)部或者外部RAM存儲器中運(yùn)行，進(jìn)行硬件仿真；或者通過Keil C開發(fā)環(huán)境把程序燒寫到STC89C52內(nèi)的FLAsH存儲器中以實現(xiàn)脫離系統(tǒng)獨立運(yùn)行。 低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符（2）STC89C52的管腳排列（如圖31）圖31 管腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)是能滿足STC89C52單片機(jī)工作的最簡單電路，它由電源、晶體振蕩器、時鐘電路和復(fù)位電路等構(gòu)成。 外部中斷4路、8個中斷源，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒216。 看門狗216。 ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/仿真器可通過串口（）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成216。 片上集成512字節(jié) RAM216。 工作頻率范圍：080MHZ 實際工作頻率可達(dá)48MHZ216。 增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周期，12時鐘/機(jī)器周期 8051 CPU216。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 STC89C52芯片介紹STC89C52單片機(jī)是一個低電壓，高性能，低功耗的CMOS 8位單片機(jī)芯片，內(nèi)含8K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和512字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。單片機(jī)就是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、定時/計數(shù)器及輸入輸出接口電路等計算機(jī)主要部件集成在一塊芯片上的微型控制器。由于系統(tǒng)控制較復(fù)雜，為了增強(qiáng)系統(tǒng)性能和簡化軟件開發(fā)，程序在Keil C軟件編譯下完成。本設(shè)計采用要實現(xiàn)室內(nèi)溫度的實時顯示，并且顯示各種按鍵狀態(tài)變化下的參數(shù)，故采用LCD1602液晶顯示，可以顯示2行字符，每行16個字符，以達(dá)到設(shè)計要求，所以選擇方案二。方案二：LCD有明顯的優(yōu)點：微功耗、尺寸小，超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、美觀、視覺舒適。（3）顯示方案方案一：LED的亮度好，編程易實現(xiàn)。方案二：用LM317將24V直流電轉(zhuǎn)換成5V直流電源。將220v交流電經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換成915v的交流電，再經(jīng)7805電路整流成5v電源。本設(shè)計，只需4個按鍵，所需鍵盤按鍵較少，不需用到鍵盤，繁復(fù)又浪費，故選用方案一。方案二：采用矩陣式行列鍵盤。獨立式鍵盤的優(yōu)點是連接電路簡單，編程容易。室內(nèi)溫度的狀態(tài)信息可直接連入主控板CPU的I/O口，通過讀CPU對應(yīng)的I/O口，獲取室內(nèi)溫度的狀態(tài)。它內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議，這樣更容易進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用[16]。SIM300支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集，上位機(jī)通過RS232接口，使用AT指令集，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)撥號、收發(fā)短信等功能。（2）GPRS無線通信模塊系統(tǒng)中采用SIMCOM公司的SIM300 GPRS 模塊。內(nèi)含8K字/計數(shù)器等資源，全雙工串行口，并具有低功耗空閑狀態(tài)以及掉電狀態(tài)。根據(jù)設(shè)計要求，綜合本系統(tǒng)的特點及應(yīng)用范圍提出以下幾方面的問題重點考慮。設(shè)置模塊可設(shè)置預(yù)定溫度，當(dāng)檢測到的溫度高于設(shè)定溫度時，單片機(jī)控制GPRS電路啟動發(fā)送短信到用戶手機(jī)，并發(fā)出報警聲；當(dāng)檢測溫度低于設(shè)定溫度時，實時顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度并作為室內(nèi)電子鐘使用。顯示模塊能實時顯示當(dāng)前室內(nèi)采集到的溫度和時間；按鍵模塊可設(shè)置溫度報警線和各種實時時間；時鐘模塊是保證斷電后可保存時間數(shù)據(jù)。單元模塊功能如下：本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，通過主控模塊控制其他模塊進(jìn)行工作。 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。 利用按鍵可設(shè)置溫度報警線和各種實時時間；216。 一般情況下系統(tǒng)實時顯示當(dāng)時室內(nèi)溫度；216。斷電后，由備用電池給系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)能夠正常工作。 用戶接收手機(jī)能夠隨時獲得采集模塊的當(dāng)前采集數(shù)據(jù)；216。 LCD液晶能顯示報警內(nèi)容、報警時間以及室內(nèi)采集到的溫度；216。 報警模塊能夠通過按鍵設(shè)置采集模塊的參數(shù)、能夠接收采集模塊發(fā)送的采集數(shù)據(jù)；216。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)要設(shè)計成集數(shù)據(jù)采集、報警、用戶接收手機(jī)于一身的無線報警系統(tǒng)。（2）當(dāng)室內(nèi)處于常溫下，這個網(wǎng)絡(luò)報警系統(tǒng)能夠顯示室內(nèi)實時溫度，當(dāng)前的時間，日期和鬧鐘功能等。（4）系統(tǒng)整體電路調(diào)試、系統(tǒng)整體軟件調(diào)試、最后進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。（3）系統(tǒng)軟件設(shè)計。包括芯片的選型、所選芯片的功能、芯片外圍電路的合理設(shè)計。該方案采用模塊化設(shè)計方法，以方便系統(tǒng)的調(diào)試和用戶的使用。 課題主要研究內(nèi)容本課題根據(jù)溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，在GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，研究并設(shè)計了基于GPRS的室內(nèi)溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)引入模塊化設(shè)計思想，從而使系統(tǒng)整體更簡潔、完善。（4）實時性差，尤其是節(jié)假日系統(tǒng)的負(fù)荷會達(dá)到高峰（如短信、彩信成倍增長），系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)堵塞嚴(yán)重，信息不暢，不能及時發(fā)送或收到有用信息。?。?）受公網(wǎng)業(yè)務(wù)開通狀況及信號覆蓋范圍的影響較大，能否在某處使用，完全取決于運(yùn)行商的系統(tǒng)建設(shè)情況。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。像ARM，PowerPC，X86，C5IP2022等等功能強(qiáng)大的CPU、網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)和西門子公司S系列GPRS模塊的出現(xiàn)和推廣，使得利用GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用[13]。隨著GSM網(wǎng)絡(luò)不斷的發(fā)展，開始出現(xiàn)了利用GSM網(wǎng)絡(luò)的SMS短消息業(yè)務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，并且出現(xiàn)了利用Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更廣范圍內(nèi)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸[12]。發(fā)展目標(biāo)都是在更好的語音通信之外，向用戶提供豐富多彩的高速無線數(shù)據(jù)應(yīng)用。GPRS是GSM Phase+2階段引入的內(nèi)容。由于GPRS采用分組交換方式，它大大地提高了無線信道和核心網(wǎng)絡(luò)的使用效率。隨著internet技術(shù)的推廣，IP技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中正占據(jù)著越來越重要的地位，己經(jīng)成為未來的發(fā)展方向。但同時GSM短信息業(yè)務(wù)也有較大的缺點：存在延遲，沒有達(dá)到真正的“實時”；傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有限，SMS的消息長度只有160個字