【正文】 塊和GPRS模塊能夠接收采集模塊所采集到的數(shù)據(jù)；接收模塊是帶有移動(dòng)通信裝置的手機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖21所示：單片機(jī)STC89C52顯示模塊報(bào)警模塊按鍵模塊溫度采集模塊電源模塊串口通信GPRS模塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖其中數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，由單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)送顯示部分顯示。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)基于GPRS的室內(nèi)溫度監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。（1）主控模塊采用技術(shù)較為成熟的STC89C52單片機(jī)[15]，該芯片為宏晶公司生產(chǎn)的一種低功耗，高性能的微處理器。STC89C52單片機(jī)與工業(yè)80C5l產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，能為眾多控制系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。該模塊是SIMCOM公司為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的GSM雙頻通信核心模塊SIM300 GPRS 模塊內(nèi)含SIM300／SIM卡座／電源／天線／RS232接口，是可獨(dú)立使用的通訊終端。該模塊需要一張己開通服務(wù)的電信運(yùn)營商提供的SIM卡，以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警、定位。（3）溫度采集模塊通過數(shù)據(jù)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，主控板能獲取室內(nèi)當(dāng)前狀態(tài)，如當(dāng)前室內(nèi)的溫度，時(shí)間等，判斷當(dāng)前溫度是否超過我們所設(shè)置的溫度值，如果超過系統(tǒng)能實(shí)施相應(yīng)的控制，并遠(yuǎn)程無線報(bào)警。 系統(tǒng)其它方案設(shè)計(jì)（1）按鍵方案方案一：采用獨(dú)立式鍵盤。缺點(diǎn)是每一個(gè)按鍵均需要一根I/O口線，當(dāng)鍵盤按鍵數(shù)量比較多時(shí)，需要的I/O口線也較多。矩陣式鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)鍵盤按鍵數(shù)量比較多時(shí)，需要的I/O口線比較少。（2）電源方案方案一：采用家庭交流電源把交流220v降壓為單片機(jī)所需要的5V電源。本方案比較適合家庭用戶使用,也比較方便。因直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用廣泛，在我的設(shè)想里，經(jīng)變壓器后得到915V的電壓，容易得到，較為常見，基于實(shí)際考慮，本設(shè)計(jì)選用方案一。采用并行I/O接口端來驅(qū)動(dòng)。采用LCD1602液晶顯示，它是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案基于系統(tǒng)確定的硬件方案，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下幾部分功能：（1）室內(nèi)溫度狀態(tài)的檢測；（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；（3）短信的發(fā)送功能；（4）溫度數(shù)據(jù)的采集。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 微處理器的硬件設(shè)計(jì)GPRS無線報(bào)警的主機(jī)采用單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的各種功能設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司生產(chǎn)單片機(jī)，并且隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，但是根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能以及性價(jià)比，系統(tǒng)選用STC89C52單片機(jī)來構(gòu)成系統(tǒng)的核心主機(jī)。使用宏晶科技高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8個(gè)中斷源、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。（1）STC89C52的主要特點(diǎn)如下：216。 工作電壓：(5v單片機(jī))216。 用戶應(yīng)用程序空間：8K、100000次擦寫周期216。 通用I/O口（32/36個(gè)）、復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口，弱上拉P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻216。 EEPROM功能216。 共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用216。 通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART216。它是本系統(tǒng)的處理單元也是控制單元，負(fù)責(zé)信號(hào)處理、外設(shè)的接口與控制，同時(shí)它也是所有軟件的載體。單片機(jī)控制系統(tǒng)要工作就必須先達(dá)到單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。最小系統(tǒng)電路如圖32所示。圖32 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖（1）時(shí)鐘電路單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由晶振電路提供的。時(shí)鐘電路如圖33所示。電路中，電容C8和C9對(duì)晶振頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍為30177。 圖33 時(shí)鐘電路（2）復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，它的作用是使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為2個(gè)機(jī)器周期以上。單片機(jī)的整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分，外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)通過復(fù)位引腳RST進(jìn)入片內(nèi)與片內(nèi)的復(fù)位電路相連。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用手工復(fù)位，系統(tǒng)所用復(fù)位電路如圖34所示。 圖34復(fù)位電路根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)還包括以下幾部分：（1）按鍵電路：～； （2）實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路：～；（3）溫度采集電路：；（4）RS232通訊控制電路：、：（5）GPRS無線通信模塊電路：通過RS232串口通信與單片機(jī)串口進(jìn)行通信 ；（6）液晶顯示電路：輸出電路由LCD1602液晶屏與CPU的P2數(shù)據(jù)口構(gòu)成，LCD1602的RS、RW、。綜合考慮，該系統(tǒng)采用LM7805穩(wěn)壓芯片將220V交流電轉(zhuǎn)化為+5V的直流電。CC2 、CC分別為輸出端和輸入端濾波電容，R1為負(fù)載電阻。7805是一款單芯片集成電路的電壓轉(zhuǎn)換器，它有以下特點(diǎn)：216。 不需要外圍元件；216。 內(nèi)部有短路限流電路；216。 輸出電壓允許2％的誤差。后級(jí)所接的集成三端穩(wěn)壓器LM7805的輸出電壓為+5V，如果變壓器輸出的電壓值太大，會(huì)造成LM7805的功耗太大，溫度升高且浪費(fèi)電能。（2）整流電路它的任務(wù)是將交流電壓變換成直流電壓。（3）濾波電路它的任務(wù)是將全波整流后的電壓通過電容濾波電路變成更平坦的直流電壓，其原理是利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑，減小脈動(dòng)，提高整流的效果。 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示，它是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫和常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。表31 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)級(jí)（3）硬件顯示電路：接口方面:模塊有8條數(shù)據(jù)線，與微處理器的P2口相連，、并通過其送入數(shù)據(jù)和指令，就可使模塊正常工作。它實(shí)際上是串行通信的總線標(biāo)準(zhǔn)。串行通信可以分為同步及異步兩種模式。目前采用異步傳輸模式較為普遍，異步傳輸只要9支引腳就足夠了。引腳：（1）CD載波檢測：（2）RXD接收字符；（3）TXD發(fā)送字符；（4）DTR數(shù)據(jù)端備妥；（5）GND接地：（6）DSR數(shù)據(jù)備妥；（7）RTS要求發(fā)送：（8）CTS清除以接收；（9）RI響鈴檢測。最初的RS232設(shè)計(jì)是用來連接調(diào)制解調(diào)器的，正因如此，它的引腳意義通常和調(diào)制解調(diào)器的傳輸有關(guān)。RS232引腳如圖38所示。STC89C52單片機(jī)只提供了一個(gè)串口，串口通信接口如圖39所示。MAX232芯片功耗低、集成度高，+5V供電，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道。圖39 STC89C52與MAX232接口電路其中MAX232的主要性能參數(shù)如下：（1）單5V電源工作。（3）兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器。30V輸入電平。（6）可與Maxim公司的MAX232互換。能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。它采用單根信號(hào)線既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的。 DS18B20的性能特點(diǎn)DS18B20主要具有以下的性能特點(diǎn)[17]：216。 DS18B20具有較寬的溫度測量范圍，為55℃～+125℃，在10℃～+85℃范圍內(nèi)，DS18B20具有177。 DS18B20響應(yīng)迅速，信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間短，抗干擾能力強(qiáng)，使用時(shí)無需標(biāo)定或調(diào)試；216。 每個(gè)DS18B20具有唯一的64位序列碼，可使多個(gè)DS18B20在單個(gè)總線上工作；216。 具有獨(dú)特的單總線接口方式，DS18B2O在與微處理器連接時(shí)僅需一條I/O口線；216。 DS18B20的引腳、工作過程和測溫原理（1）DS18B20的引腳DS18B20采用3腳TO92封裝或8腳SOIC封裝。圖310 TO92封裝(DS18B20)其中GND——接地；DQ——數(shù)據(jù)輸入輸出。也在寄生電源模式時(shí)給設(shè)備提供電源；VDD——可選的電源電壓腳。（2）DS18B20的工作過程DS18B20獲得溫度信息的操作順序，亦即外部微控制器經(jīng)過單線接口訪問DS 18B20的步驟如下[18]：216。 令ROM操作命令，有讀ROM、匹配ROM、搜索ROM、跳過ROM及告警搜索等；216。 溫度變換命令。如圖311所示。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖信號(hào)通過由高溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門開通周期而被記數(shù)，通過該計(jì)數(shù)值來測量溫度。這時(shí)寄存器中的值就是被測的溫度值。溫度值由主機(jī)發(fā)出讀存儲(chǔ)器命令讀出，經(jīng)過取補(bǔ)和十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，得到實(shí)測的溫度值。斜率累加器預(yù)置低溫度系數(shù)震蕩器高溫度系數(shù)震蕩器計(jì)數(shù)器=0溫度寄存器=0預(yù)置計(jì)數(shù)器比較器+1停止+1圖311 DS18B20測溫原理 溫度采集電路從上面分析知道DS18B20的基本特性，所以本系統(tǒng)采用DS18B20的VCC引腳接+5V電源，GND接地。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。時(shí)鐘RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。 DSl302引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc，RST必須保持低電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)， SCLK為時(shí)鐘輸入端。系統(tǒng)由該備用電池保證時(shí)鐘正常運(yùn)行。并為事件查詢提供時(shí)鐘。系統(tǒng)采用按鍵控制方法，可根據(jù)用戶需要自行設(shè)置溫度和時(shí)間，要實(shí)現(xiàn)這些功能，可以接入鍵盤輸入電路。在本系統(tǒng)中只需要4個(gè)按鍵，因此選擇獨(dú)立式鍵盤。本報(bào)警器一共設(shè)了4個(gè)功能鍵，分別是：狀態(tài)改變鍵、加1鍵、減1鍵、返回鍵。其電路如圖315所示：圖315 按鍵電路通過該鍵盤控制電路的四個(gè)按鍵，第一個(gè)鍵Key用來對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的改變，當(dāng)鍵按下時(shí)一直在進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間、溫度等狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。第三個(gè)鍵Key2每按下一次，數(shù)值減一；若第一鍵沒有按下，二、三鍵不起作用；第四鍵Keyback為返回操作。在按鍵處理程序中，先識(shí)別鍵碼，然后根據(jù)鍵碼值執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序。本系統(tǒng)報(bào)警模塊主要通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。第三代移動(dòng)通信(3G)正在IHT2000(International Moblle Teleunication)的框架下成為全球化規(guī)范性的兼容的通信系統(tǒng)。除了語音通信之外，3G通信還能夠在任何時(shí)間和地點(diǎn)跨運(yùn)營商、跨越國家界限和地理界線，提供高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)[21]。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本[22]。第一種情況，當(dāng)移動(dòng)終端產(chǎn)生了一個(gè)PDU(分組數(shù)據(jù)單元)，這個(gè)PDU經(jīng)過SNDC層處理，稱為SNDC數(shù)據(jù)單元。第二種情況，一個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動(dòng)終端時(shí)，首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。而GGSN再把PDU送給移動(dòng)終端所在的SGSN上，SGSN把PDU封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)過LLC層處理為LLC幀單元，最終通過空中接口送給移動(dòng)終端。這種情況下的數(shù)據(jù)傳送必須要經(jīng)過歸屬地的GGSN，然后送到移動(dòng)用戶。該模塊是SIMCOM公司為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的GSM雙頻通信核心模塊SIM300 GPRS 模塊內(nèi)含SIM300／SIM卡座／電源／天線／RS232接口，是可獨(dú)立使用的通訊終端。該模塊需要一張己開通服務(wù)的電信運(yùn)營商提供的SIM卡，以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。圖317為 SIM300 GPRS模塊的電路原理圖。單片機(jī)就可以和GPRS模塊之間采用AT指令實(shí)現(xiàn)通信，單片機(jī)發(fā)出的AT指令用來建立通信鏈路。在充分了解TCP/IP協(xié)議和模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，弄清楚AT指令及移動(dòng)場景的建立，通過串口調(diào)試工具測試出模塊傳輸數(shù)據(jù)的格式后，我們的工作就主要集中在控制系統(tǒng)和人機(jī)界面方面。SIM300模塊使用外部直流電源供電，～，電源應(yīng)