【正文】 間的轉(zhuǎn)換。圖 6 顯示了串口通信模塊電路制成最大 232和 DB/9M 的成立。它完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS232 電平的功能 [7]。 10V 電壓 V+、 V （ 4） 功耗低，典型供電電流 5mA （ 5） 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 （ 6） 高集成度，片外最低只需 4個電容即可工作。相對于編碼式按鍵 來說，獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但在按鍵數(shù)量多時占用較多 I/O 線。 本控制器的鍵盤接口電路如圖 25所示： 圖 25 鍵盤、報警接口電路 按鍵輸入采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時 I/O口線有確定的高電平。 顯示模塊設(shè)計方案 LED顯示屏硬件實現(xiàn)對 LED燈的驅(qū)動并提供控制接口。 DRIVER之間有并行或串行連接。單色 LED顯示屏有的是通過 RS232通訊，RGB三基色的彩色 LED顯示屏通訊控制線有多根，可以包括時鐘、數(shù)據(jù)線、輸出使能、鎖存以及數(shù)據(jù)輸出等信號。 如圖 26； 圖 26 LED顯示器模塊 數(shù)據(jù)模塊設(shè)計 方案 AT89C51 單片機將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分為不同的存儲空間，程序存儲器只可讀不可寫，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器在物理上和邏輯上分為兩個地址空間 [4]，一個為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器空間，一個為外部數(shù)據(jù)存儲器空間，外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間可達64KB。 PCF8563 具有如下特性： （ 1）低工作電流：典型值為 （ VDD=）； （ 2）大工作電壓范圍： ～ ； （ 3）低休眠電流：典型值為 ； （ 4） 400KHz 的 I2C 總線接口； 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 （ 5）可編程時鐘輸出頻率為： ， 1024KHz 等； （ 6）報警和定時器； （ 7）掉電檢測器； （ 8）內(nèi)部集成的振蕩器電容； （ 9）片內(nèi)電源復(fù)位功能； （ 10） I2C 總線從地址：讀， 0A3H；寫， 0A2H； （ 11）開漏中斷引腳； 實時時鐘主要功能即是實時反映當(dāng)前時間，采用 PCF8563 芯片， 如圖 27 所示， 圖 27 PCF8563計時模塊 引腳功能如表 21所示； 表 21時鐘芯片管腳功能表 符號 管腳號 描述 OSCI 1 振蕩器輸入 OSCO 2 振蕩器輸出 /INT 3 中斷輸出（開漏；低電平有效） VSS 4 地 SDA 5 串行數(shù)據(jù) I/O SCL 6 串行時鐘輸入 CLKOUT 7 時鐘輸出（開漏） VDD 8 正電源 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 該芯片有 16 個可尋址的八位并行寄存器，但不是所有位都有用。秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器編碼格式為 BCD，星期和星期報警寄存器不以 BCD 格式編碼。A/D轉(zhuǎn)換電路是數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)的核心電路，它對采樣獲得的連續(xù)電壓 (被測量信號從時間上離散化 )轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 (數(shù)值上離散化 )。在同樣模擬輸入電壓下， A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越高，標(biāo)志著它的量化精度越高，但這會帶來轉(zhuǎn)換速度減慢和轉(zhuǎn)換器價格上升的問題。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強、價 格低，但轉(zhuǎn)換速度較慢；并行式轉(zhuǎn)換器速度快，但價格高；逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn) 換精度較高、速度快，但抗干擾能力弱 。控制器配備的四路傳感器接口可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號， 0～ 5V 的方波或 4～ 20mA 可選，根據(jù)這個條件用戶從實際情況出發(fā)來選擇傳感器的種類，本控制系統(tǒng)以上面的四種傳感器為例。 （ 1） 雨量傳感器選擇 PH100RS01/02 型號的翻斗式雨量傳感器，如圖 28 所示： 圖 28雨量傳感器 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 它是一個機械雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個斗室接水時，另一個斗室處于等待狀態(tài)。當(dāng)其接 水量達到預(yù)定值時，又自己翻倒，處于等待狀態(tài) 。轉(zhuǎn)換器為多齒轉(zhuǎn)杯和狹縫光耦。 圖 29風(fēng)速 傳感器 （ 3） 快速、準(zhǔn) 確地測定農(nóng)田土壤水分，對于探明作物生長發(fā)育期內(nèi)土壤水分的盈虧，以便適時做出灌溉決策具有重要意義。其特點是，尺寸小，浸水無影響，高可靠性與長時間穩(wěn)定 性。 圖 210 土壤濕度傳感器 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第三章 硬件電路設(shè)計 單片機 AT89C51 硬件設(shè)計 AT89C51引腳定義 如 圖 31 圖 31 AT89C51引腳排列 電源引腳 ： VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為 高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 時鐘引腳 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 AT89C51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成片內(nèi)蕩振器的高增益反相放大器，引腳 XTAL 1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器，振蕩電路的連接方法如圖 33所示： 圖 33 振蕩電路 圖中外接石英晶體 (或陶瓷諧振器 )以及電容 C1 或 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路 中。外接石英晶體時， Cl和 C2 一般取 (30pF士 10pF)，外接陶瓷諧振器時， C1 和 C2 一般取 (40pF 土 10pF)，在此選用的是石英晶體，C1， C2 均為 30pF。 AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 34 所示。上電復(fù)位的過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc對電容的充電過程而逐漸回落。在復(fù)位期間端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后系統(tǒng)將端口置為全 ” 1” 態(tài)，除了端口寄存器的復(fù)位值為 FFH，堆棧指針 SP 為 07H， SBUF 內(nèi)為不定值外，其余的寄存器全部清 0。若系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則在程序計數(shù)器 PC 中將得不到一個合適的初值，CPU可能 會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序 [9]。內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議模塊，使用簡單，易于集成，它可以在較短的時間內(nèi)花費較少的成本開發(fā)出新的產(chǎn)品。 引腳說明如 圖 34 所示； 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 34 GTM900C引腳圖 主要支持的功能及參數(shù)： （ 1） GSM/GPRS Phase 2/2+ （ 2） GSM 短信業(yè)務(wù) （ 3） GPRS CLASS 10 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) （ 4） 支持 Group3, Class2 傳真業(yè)務(wù) （ 5） 電路交換業(yè)務(wù) (, ) （ 6） 分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) () （ 7） FR/HR/EFR/AMR 語音編碼 （ 8） 呼叫轉(zhuǎn)移、等待、保持、呼叫前轉(zhuǎn) （ 9） 多方通話、來電顯示、可選鈴聲 （ 10） 40pin zip 連接器 （ 11） 紅外串口接口 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 （ 12） SIM 和 接口 （ 13） 2路模擬音頻輸入輸出接口 （ 14） 電源輸入接口和充電管理 （ 15） ADC 輸入 （ 16） 全雙工串行接口， TTL 電平 （ 17） 支持 ， （ 18） TCP/IP 擴展 AT指令集工作頻段： EGSM900/GSM1800 雙頻 （ 19） 發(fā)射功率： EGSM900 Class4(2W)； GSM1800 Class1(1W) （ 20） 工作溫度： 30176。 C （ 21） 存儲溫度： 50176。 C （ 22） 工作電壓： ～ （ 23） 功耗電流： 關(guān)機： 40uA； 待機： 4mA； 語音： 240mA； GPRS class 10(平均 )： 400m A GTM900C 采用模塊化設(shè)計，集成度高，采用 40PIN ZIF 連接器，使用簡單，方便 [9]。本設(shè)計僅使用 UART 接口、 SIM 卡接口 、天線接口 。連 接器外形如圖 35 所示。注意：此管腳與 GTM900A/B 存在差異，不能兼容，GTM900A/B為 VDD 信號，用于模塊正常啟動指示信號。) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 17 UART_RI0 O (177。 GTM900 模塊 發(fā)送信號（對端設(shè)備接收） 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 0 ) AT 命令串口 19 UART_TXD0 I (177。) 清除發(fā)送 GTM900C上 PIN 腳定義為輸出信號 21 UART_RTS0 I (177。) 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒 23 UART_DCD0 O (177。) SIM 卡在位信號 目前軟件尚不支持 , 設(shè)計時懸空 25 SIM_RST O (177。) SIM 卡數(shù)據(jù)傳輸接口 27 SIM_CLK O (177。) SIM 卡電源 29 SIM_GND SIM 卡地 與通常的工作地： GND信號連接同時要求與SIM卡的 GND信號連接 30 Vbackup I/O 備用電池電源信號 參考后面章節(jié)的推薦設(shè)計 31 RST I (177。) 指示燈狀態(tài)控制信號 33 AUXO+ O 第二路音頻輸出信號＋ 34 AUXO O 第二路音頻輸出信號－ 35 EAR+ O 第一路音頻輸出信號＋ 36 EAR O 第一路音頻輸出信號－ 37 MIC+ 第一路音頻輸入信號＋ 第一路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 38 MIC 第一路音頻輸入信號－ 第一路音頻單端輸入負，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 39 AUXI+ 第二路音頻輸入信號＋ 第二路音頻單端輸入正，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 40 AUXI 第二路音頻輸入信號－ 第二路音頻單端輸入負，內(nèi)部已經(jīng)帶直流偏置 天線接口 GTM900C 提供的天線 接口為 GSC 射頻連接器，外接天線通過電纜連接到該連接器上。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 36 天線連接器 GTM900C 輸入電流及工作電流要求如下表： 表 32 電源需求表 項目 最小值 典型值 最大值 單位 VBAT V 空閑狀態(tài) mA 通話狀態(tài) 250 mA GPRS數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài) 350 mA 關(guān)機狀態(tài) 50 uA UA