【正文】 rml[1] = 0。uchar func。sbit TEST = P2^7。sbit DOWN = P2^5。//For KEYsbit SET = P2^3。 // LCD使能信號sbit LED = P3^6。 // LCD寄存器選擇sbit LCD_RW = P2^1。 // I2C 時鐘信號sbit SDA = P1^1。10%2RP2排阻474P91SIP9DDDD二極管1N40014Y1晶振1XTAL1U5三端穩(wěn)壓器LM78051TO126U6MCUSTC89C521DIP40U1存儲器ST24C021DIP8U2溫度傳感器DS18B201TO92BQ1三極管90121TO92BJB1九針串口接頭DB91DB9/MRP1液晶顯示器LCD16021IDC16JJ2接插件CD3TS2SIP3LED1LEDΦ3mm(綠)1LED3MM（用戶）LED2LEDΦ3mm（紅）1LED3MM（用戶）RV1電位器177。5%3R6177。20%1（用戶）R7電阻 1K177。20%3（用戶）C1CD1116V100uF177。20%1CC6CC1b50V30177。老師，謝謝您！附錄 A 系統(tǒng)PCB元器件清單表6 PCB元器件清單器件代號名稱參數數量（個）封裝CCCCC1C13 陶瓷電容CC1b50V104177。這些都是我在做這次別業(yè)設計中的切身體會，也都是個人觀點，如有不對之處還望各位讀者指出。除非你做的是“第一人”的角色?？梢越梃b，但不要抄襲，創(chuàng)新才是王道。這就是為什么編程的人很多，但頂級的編程高手卻寥寥無幾。我能做的便是說一下本人的這次設計中的心得與體會。可見軟件在一個單片機應用系統(tǒng)的重要性，本課題中，軟件是很大一部分，任何一個可編程控制器件，要想靈活的運用它為你服務，熟知其硬件本身是基礎，編出高效的代碼就是一把快刀。 本課題涉及到的內容比較新，特別是GSM通信在各種控制過程中的應用現在各種領域中都在走智能化道路，這也應該是物聯網的一種形式，其中更接近于人們日常生活的便是樓宇智能化，我相信這個方向將會有大大的開發(fā)價值與非常廣闊而美好前景，這也正是我選擇本課題的原因，希望可以從本次課題試著去接近、去熟知、去掌握這個領域的相關知識。 圖51 熱源運動方向與靈敏度關系由51的關系容易明白，當熱源與菲涅爾透鏡的聚焦線平行運動時，紅外傳感器的監(jiān)測靈敏度是最低的，甚至無響應；而與之垂直運動熱源的監(jiān)測則可獲得最高靈敏度，由此可知，在安裝紅外傳感器的時候，應盡量安裝在被測點運動方向的正上方，在本系統(tǒng)中比如門窗的正上方，然后可以用自身演示的方式，對系統(tǒng)進行檢測、調試，直到符合要求為止。紅外傳感器應搭配菲涅爾透鏡使用，透鏡能將光線有效的聚焦，從而使得監(jiān)測的距離更遠、形式上靈敏度也有改善。確保系統(tǒng)工作的可靠性。 主程序流程圖41 主程序流程圖 外部中斷0服務程序 圖42 中斷服務程序流程圖 社會在發(fā)展，消費者的消費觀念也會隨著變化，要想繼續(xù)被市場青睞，必需要對產品做更新，于是在市面上的許多小產品我們也都有聽說系統(tǒng)升級這么個說法，其中系統(tǒng)軟件的更新是最快的，在本系統(tǒng)中，也留有一定的空余以便于將來的系統(tǒng)升級。 PCB裝配圖圖38 系統(tǒng)PCB裝配圖 PCB底面圖圖39 系統(tǒng)PCB底面圖 PCB 3D預覽圖310 系統(tǒng)PCB 3D預覽圖第4節(jié) 軟件設計 在小型的單片機系統(tǒng)中，軟件的設計就顯得尤為重要了，就從成本方面考慮，只要是能有軟件實現的功能就盡量不用硬件；在本系統(tǒng)中，幾個器件都是得靠編程才能實現其功能，軟件與硬件密切和諧的關系是整個系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠工作的前提。 系統(tǒng)PCB設計 系統(tǒng)較小，綜合成本等因素，在設計PCB時，決定采用單面板。說明：本系統(tǒng)只進行了局部仿真，由于仿真系統(tǒng)中沒有TC35i模塊，所以這部分需有實物方可進行試驗調試，圖37中發(fā)光二極管D2，在實際電路中為溫度超過預設值時報警所用蜂鳴器，系統(tǒng)預設警戒溫度為50℃。 串口電平轉換電路 MODEM為CMOS電平，為實現TTL電平到CMOS電平的轉換，系統(tǒng)中加入電平轉換芯片MAX232，轉換后的信號由9針串口輸出，如圖36所示。圖33 電源指示燈與串口工作指示燈 蜂鳴器報警電路 蜂鳴器報警電路如圖34所示，三極管9012工作的開關狀態(tài)，1K電阻起到限流的作用，當室內溫度超過默認預設溫度值50℃時，單片機置BU為高電平，蜂鳴器報警。工作電流均在9mA左右。第二部分就是為短信貓的供電電源，前面介紹過，本系統(tǒng)中將使用一個配套的獨立電源為MODEM供電，這樣分開也有利于減小MODEM工作對MCU系統(tǒng)的干擾。 下面為具的單元電路設計。單片機TC35i模塊通過串口與TC35i模塊進行通信，發(fā)送AT指令控制MODEM執(zhí)行相應動作。 原理框圖從硬件上可看成電源、單片機MCU模塊、傳感器等外設器件，圖31為系統(tǒng)原理框圖圖31 從框圖左邊我們可以看到紅外傳感器PIR和DS18B20溫度傳感器，其中紅外傳感器通過外部中斷0接口與單片機系統(tǒng)相連，實現報警信號的傳送。第3節(jié) 系統(tǒng)的硬件設計 在前面兩節(jié)已經分模塊將系統(tǒng)做了一定的介紹，在這一節(jié)里將實現相應模塊的具體硬件單元電路設計以及各單元電路的電氣連接。對于總線競爭的仲裁，I2C通信技術規(guī)范是這樣規(guī)定的，當多個主機要同時占用總線，發(fā)送的數據與總線數據不同的主機將自動關閉輸出級，從而實現當時總線的仲裁。ST24C02還支持多字節(jié)連續(xù)讀寫，具體讀寫過程可以參考它的PDF文檔，這里不再贅述。圖 216 I2C總線開始結束信號二線制通信協(xié)議在時序上也有嚴格要求，比如SCL必須至少保持4us才是有效的置高。傳送數據時，數據的高位線傳送。主機可以通過尋址方式找到需要操作的對象，比如這里24C02的硬件地址則由3引腳的電氣連接情況決定。I2C總線上可以掛接多個器件，總線上的控制權是歸置總線為電平的器件所有。這里，二線制通信方式中沒有絕對的主機與從機，兩根線SCL和SDA線均為雙向I/O線，通過上拉電阻連接正電源。2K可讀寫E2PROM，二線制協(xié)議接口，支持單字節(jié)與多址讀寫操作。圖213為LCD顯示的軟件初始化流程： 圖 213 軟件初始化LCD流程圖 存儲器 單片機內部的存儲單元是寶貴的，特別是內部的RAM單元，為了解決這個問題，本系統(tǒng)中介入E2PROM存儲器ST24C02，以便于日后系統(tǒng)的擴展與升級。確認本次操作置E為‘1’；RS=1,操作指向數據寄存器，讀寫的對象都是內部RAM。 控制方式 LCD內部可看成兩組寄存器，指令寄存器與數據寄存器，選擇信號由RS引腳控制，RS=0，指向指令寄存器，此時的讀為讀標志位，寫則是寫入指令到控制寄存器。溫度轉換及讀取流程如表4所示表4 溫度轉換及讀取過程主機狀態(tài)命令/數據說明TXRESET復位操作RXPRESENCE從機應答TX0xCC忽略ROM匹配TX0x44溫度轉換命令WAIT延時100200msTXRESET再次復位RXPRESENCE從機應答TX0xCC忽略ROM匹配TX0xBE讀取內部寄存器命令RX9 data byte讀取前2B溫度值說明：1 單片機在于DS18B20進行數據交換時，數據的低位先傳送；2 數字溫度傳感器在使用寄生電源的情況下應接上拉電阻； 液晶顯示器本系統(tǒng)中所需要顯示的內容比較簡單，采用一般液晶顯示器即可滿足系統(tǒng)需求，綜合成本及效果考慮決定采用市場上使用廣泛的LCD1602液晶顯示模塊。圖211 讀數據總線 讀數據總線：置總線為低至少1um，然后再15um內完成數據采樣，再拉高總線保持45um，完成讀操作。 圖29 寫數據0 寫數據0：保持總線為低至少15um，然后延時1545um等待從端采樣總線，完成向從端寫‘0’操作。轉換溫度時間的典型值為1S，采用1wire總線通信，無需再配置電源，圖26為TO92封裝圖圖 26 18B20封裝DS18B20的引腳名稱及對應的功能見表3表3 DS18B20引腳說明引腳名稱說明GND電源地DQ數據I/O接口、寄生電源接口VDD電源1WIRE總線操作 DS18B20的1wire總線硬件接口電路如圖27所示圖 27 硬件連接圖 1wire總線支持一主多從式結構，硬件上需接上拉電阻，每個DS18B20都具有其唯一的生產序列號，可編程尋址；當一方完成數據傳輸要釋放總線，需將總線置高；在總線空閑時將總線拉低則獲得總線控制權，可進行數據傳輸。 工作電源：； 靜態(tài)電流：50uA； 輸出電平：高 ； 感應角度：110176。紅外傳感器在使用時還應在濾光片外套上菲涅爾透鏡，可增強其探測能力。濾光片只允許波長在10um左右的外界光線進入傳感器內部，將其他波長的光線擋在外面，從而抑制了外界光線變化對探測的干擾，當外界熱源運動時，熱電材料在感應到紅外線后兩端形成電荷，電流流經高阻值電阻形成電壓信號，經場效應管放大后輸出到后續(xù)電路處理、整形后作為單片機的采樣信號。 從圖25中可以看到，一對高熱電系數探測元反接構成熱釋電紅外傳感器的探測頭，這種反接的方式有助于抑制由于自身溫度變化而產生的干擾，可以起到溫度補償的作用；高阻值電阻R實現電流到電壓的轉換，微弱的電壓信號再有場效應管放大輸出，其中場效應管還起到阻抗匹配的作用，在漏極與源極間的電容起到抗干擾的作用。 熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器是目前在防盜系統(tǒng)中使用相對廣泛的傳感器之一，這與它本身成本低、探測范圍廣、性能穩(wěn)定等優(yōu)點是分不開的。正是有了這些各式各樣的傳感器，才造就了智能化系統(tǒng)的多樣化。（2） 從MODEM中讀出的數據的每一位都是以十六進制表示的，所以在計算數據長度時應小心。 在本次設計的家用安防系統(tǒng)中，TEXT編碼模式已經可以滿足系統(tǒng)的使用需求，所以綜合各方面考慮，決定采用text模式。以發(fā)送中文字符“我愛你！”到+8615151976037為例，對PDU編碼方式在系統(tǒng)中的具體應用流程進行剖析：一、 短消息中心地址處理常州的短信息中心號碼為+8613800519500，處理過程如下：1) 去掉加號，看是否為偶數個數字，否則在號碼后面加‘F’中心號變?yōu)椋?613800519500F2) 將中心號奇偶位對調，并在前面加國際化字符“91”中心號變?yōu)椋?1683108509105F03) 將中心號的字節(jié)長度格式化為十六進制數，置于首位中心號最終為：0891683108509105F0 二、 地址號碼處理在本例中的地址號碼為“+8615151976037”1) 去加號，看是否為偶數個數字，否則在號碼后面加‘F’地址號變?yōu)椋?615151976037F2) 地址號奇偶位對調地址號最終為：685151916730F7三、 短信息內容處理1) 將信息內容轉換為Unicode（在線查詢）我 6211 愛 7231 你 4F60 ！FF01 十六進制表示短信內容為：621172314F60FF013) 將短消息內容格式化為十六進制，再用兩位十六進制數表示其長度置首位短消息內容編碼后為：08621172314F60FF01四、 組合處理后的信息根據上面所介紹的PDU編碼格式組合信息（為方便閱讀，沒對應以項留空格）08 91 683108509105F0 11 00 0D 91 685151916730F7 00 00 00 08 621172314F60FF01 即為發(fā)送“我愛你！”四個漢字字符的全部代碼。M：用戶數據，其長度由L中的數據決定。K：有效期，2位十六進制數。I：協(xié)議標識，2位十六進制數。G：被叫號碼類型，2位十六進制數，取值同B。 E：信息類型，2位十六進制數。C：短信息中心號碼，B+C的長度將由A中的數據決定。PDU編碼方式的基本格式可分成以下13項：A：短信息中心地址長度，2位十六進制數(1字節(jié))。TEXT模式： Text模式比較簡單，不需做中介轉換，在初始化MODEM后，只需將要發(fā)送的短消息內容的ASC字符發(fā)送即可。相反，PDU編碼方式支持中英文混合發(fā)送與接收，但其編碼過程較Text模式繁瑣。最早的Block模式現如今已經逐步被Text模式和PDU模式所代替。比如要設置一條短消息的編碼格式為PDU模式：從表2中可以知道，指令為“AT+CMGF=0”CMGF 代表格式設定，“0”代表格式設置成PDU模式。SMS中常用的AT指令見表2。圖24是西門子公司開發(fā)研制的TC35i模塊：RS232接口電源接口TC35i卡座接口圖 24 TC35i GSM MODEN主要特性：支持G