【正文】 統(tǒng)抗干擾措施 抗干擾設(shè)計是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，沒有良好的抗干擾措施，系統(tǒng)就無法安全可靠的工作。本系統(tǒng)在抗干擾方面考慮了如下的問題。 ②加寬地線和電源線，加寬后的地線和電源線是信號線的 7倍。 ④手工布置元件和布線，連線盡可能短。 ⑥避免來自傳感器，測量信號功能模塊，控制信號功能信號的干擾，模擬電路通路通過隔離放大器進行隔離 ，數(shù)字電路通過光電耦合器進行隔離。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與硬件框圖 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM 模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。這種無線模塊功能上與 TC35 兼容，設(shè)計緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示。 下面分別對硬件電路的各部分進行說明。其片內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖 32所示，如果按功能劃分，它由 8個部件組成，即微處理數(shù)據(jù)（ CPU），存儲器（ RAM），程序存儲器（ E2PROM）， I/O口（ P0口、 P1口、 P2口、 P3口），串行口，定時器 /計數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。 ②程序存儲器（ E2PROM）： AT89C52單片機含有 8K字節(jié)的快擦寫可編程 /擦除只讀存儲器（ E2PROM）。 ③中斷系統(tǒng)：具有 6個中斷源， 2級中斷優(yōu)先權(quán)。 ⑤串行口： 1個全雙工的串行口，具有四種工作方式。 ⑦特殊功能寄存器（ SFR）：共有 21個，用于對于片內(nèi)各功能模塊進行管理，控制監(jiān)視。 ⑧微處理器（ CPU）：為 8位的 CPU，且內(nèi)含一個 1位 CPU（微處理器），不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可進行位變量的處理。 GND：接地。 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口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出4個 TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣 故。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并可用作輸入接口。 P3口也可作為 AT89C52的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 T0（計時器 0 外部輸入） T1（計時器 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。 /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。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 AT89C52 單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， AT89C52 是一種高效微控制器，且對開發(fā)設(shè)備的要求很低，從而使開發(fā)時間也大大縮短。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 隨著社會的不斷發(fā)展，控制設(shè)備也跟著不斷變化，對產(chǎn)品試驗環(huán)境的要求也越來越嚴格。環(huán)境溫度的準確度對測試溫度的方法要求越來越高，我們?yōu)榱藴蚀_的測試環(huán)境溫度，采用了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器器件。該器件從測試環(huán)境的精度、可靠性、穩(wěn)定性等方面有許多優(yōu)越性。以上特點使 DS18B20 非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 圖 35 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 35所示， 主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48位是該 DS18B20 自身序列號，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校 驗 （ CRC=X8+X5+X4+1）。 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S為符號位。 例如 表 32 所示： +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 （ 4） 配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表 33所示 ： 表 33配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 R1 和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表 34所示：（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） 表 34 溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 DS18B20 的主要特性 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可 由數(shù)據(jù)線供電 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 （ 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) （ 5） 測 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。為了使環(huán)境溫度 測得準確，我們必須 考慮空間的大小，空間的密封、通風(fēng)情況。下面以一個DS18B20 來說明環(huán)境溫度的測試原理。我們將 DS18B20 溫度傳感器與 CPU 芯片 AT89C52 的 相連， LED 將測試的值顯示出來。 CPU 芯片 AT89C52通過軟件編程，控制 DS18B20 的工作，并將 DS18B20 的數(shù)字輸出量讀回，經(jīng)計算處理，然后送入 LED 顯示模塊進行溫度測試值顯示。 DS18B20 測溫原理如圖 36沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 所示。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 圖 36 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20 使用中注意事 項 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： （ 1）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 （ 2）在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多 個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。 （ 3）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。因此，在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè) 計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 TC35i 通信模塊 TC35i 模塊概述 TC35i 新版西門子工業(yè) GSM 模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊 ,工作在EGSM900 和 GSM1800 雙頻段 ,電源范圍為直流 ～ ,電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )， 峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號 , 功耗在 EGSM900(4 類 )和 GSM1800(1 類 )分別為 2W和 1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM卡讀卡器和天線。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service,短消息 ),可通過 AT 命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復(fù) 。作為 TC35i的核心基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。這 40 個引腳可以劃分為 5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、音頻接口和控制。1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14 為ACCUTEMP 接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。 16～ 23 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、DTR0 和 DCD0。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗位，波特率在 300bps~115kbps 之間可選，默認 9600。 其中 18腳 RxD0、 19 腳 TxD0 為 TTL 的串口通訊腳，需要和單片機或者 PC 通訊。 TC35i 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i 的工作狀態(tài)，可用 AT命令 AT+SYNC 進行切換，本模塊使用的是后一種。 3 32 腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為SYNC。 3 38 可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端， 39是話筒負端） TC35的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合 ITUT RS232接口標(biāo)準。 TC35i 模塊特性 TC35i主要特性包括以下幾點： （ 1） 頻段為雙頻 GSM900MHz和 GSMl800MHz (phase 2/2+)； （ 2） 支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； （ 3） 高集成度 ( 36mm )； （ 4） 質(zhì)量為 9g； （ 5） 電源電壓為單一電壓 ～ ； （ 6） 可選波特率 300bps～ 115kbps，動波特率 ～ 115kbps； （ 7） 電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為 ，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )，； （ 8） 溫度范圍 —— 正常操作 20℃ ～ +55℃，存放 30℃ ～ +85℃； （ 9） SIM電壓為 3V/。如何提高單片機產(chǎn)品的抗干擾能力是產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計人員所面臨和必須解決的問題 。美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的“看門狗 (WATCHDOG)”集成電路 DS1232 具有性能可靠、使用簡單、價格低廉的特點，應(yīng)用在單片機產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力，我們曾將 DS1232 應(yīng)用到“糧食中心庫糧倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)”、“銀行利率顯示屏”、“多功沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 能電腦時鐘”、“電廠皮帶秤測速系統(tǒng)”和“全自動限電計量系統(tǒng)”中，在實際使用中收到了良好的效果。 TD：看門狗定時器延時設(shè)置端； TOL： 5％或 10％電壓監(jiān)測選擇端； GND：電源地； RST：高電平有效復(fù)位輸出端； /RST：低電平有效復(fù)位輸出端； ST：周期輸入端 。 （ 2） DS1232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1232 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)框圖如圖 39