畢業設計--智能家居遠程監測與控制系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 當 Vc VR 時允許觸發 VR≈ 10 IB 運算放大器偏置電流設置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運算放大器的輸出端 BISS0001 的可重復觸發方式 圖 33 BISS0001 的可重復觸發工作方式下的波形以下圖所示的可重復觸發工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復觸發工作方式下的波形在 Vc “ 0”、 A “ 0”期間，信號 Vs 不能觸發 Vo 為有效狀態。在 Vc “ 1”、 A “ 1”時，Vs 可重復觸發 Vo 為有效狀態，并可促使 Vo 在 Tx 周期內一直保持有效狀態。 在Tx 時間內，只 要 Vs 發生上跳變，則 Vo 將從 Vs 上跳變時刻起繼續延長一個 Tx周期；若 Vs 保持為“ 1”狀態，則 Vo 一直保持有效狀態；若 Vs 保持為“ 0”狀態，則在 Tx 周期結束后 Vo 恢復為無效狀態，并且，同樣在封鎖時間 Ti 時間內， 圖 31 中，芯片處于可重復觸發工作方式。采用可重復觸發工作方式的好處是：如果傳感器在延遲時間內再次檢測到有人活動，芯片的輸出將被繼續延遲而不會終止，報警也就將一直送給單片機，這樣提高了熱釋電檢測電路的靈敏度。輸出延遲時間 Tx 由外部的 R7 和 C6 的大小調整，值為 Tx≈ 24576xR7C6；觸發封鎖時間 Ti 由外部的 R8 和 C7 的大小調整，值為 Ti≈ 24xR8C7。電路中 R7 和 R8設計成了可調電阻，可以根據實際需要調整電阻值的大小，改變輸出延遲時間和觸發閉鎖時間的長短。電路的輸出送到無線編碼發射電路，將報警信號發送出去。 單片機最小系統設計 AT89S52 單片機的特點及引腳功能 AT89S52 是美國 ATMEL 產 CMOS 8 位單片內 4kbytes 的可系統編 Flash 只讀內 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲術產容標 8051 指令系統腳 Flash 程序內在線編 ISP）也可用傳統方進編 8 位微處于單 ATMEL 公 司的功能強大 AT89S52 單為許應場靈應領參數 1）與 MCS51 產統 2） 4K 字節統編（ ISP） Flash 閃內 3）1000 次擦寫 4） 的工作電壓圍 5）全靜態 0Hz― 33MHz 6）三級密鎖 7） 2568 字體內 RAM 8） 32 個編 I/O 口線 9） 3 個 16 定時 /計數器 10） 8 個斷 11）全雙 UART 通道 12）低功耗空閑電 13）中斷可從空閑喚醒統 14）看門（ WDT）雙數針 15）掉電標識編 16）靈統編 ISP―字節頁寫內部結結圖 圖單片機內部結圖 AT89S52 引腳紹 1）電腳和 GND VCC：電電壓， GND2） 時鐘電腳 XTALl 和 XTAL2XTALl：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發生器的輸入端 . XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端 . 振蕩器特性 XTALl、 XTAL2 為片內振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端如下圖所示可采用石英晶體或陶瓷振蕩器組成時鐘振蕩器如需從外部輸入時鐘驅時鐘信號從 XTAL1輸入 XTAL2應懸空由于輸入到內部電路是經過一個 2 分頻觸發器所以輸入的外部時鐘信號無需特殊要求但它必須符合電平的最大和最小值及時序規范 圖 35 89S52 內部 /外部時鐘電路 3）控制信號腳 RST 復位輸入 .RST 引腳一 旦變成兩個機器周期以上高電平所有的 I/O 口都將復位到 1 高電平 狀態當振蕩器正在工作時持續兩個機器周期以上的高電平便可完成復位每個機器周期為 12 個振蕩時鐘周期 4） I／ O 輸輸 P0、 P P2 和 P3 P0 口 39― 32 腳 P0 口是一個開 8 位雙向為輸能驅動 8 個 LsTTL 負載當 P 為輸時鎖 地址 80H 寫 1，此時 P 腳懸為輸 P1 口 1― 8 腳 P1口是一個帶電阻 8 位準雙向 I/O位能驅動 輸電 4個 LSTTL負載 P1口作為輸時應 P1口鎖 地址 90H 寫1,上拉電阻電平 P2 口 21― 28 腳 P2 口是一個帶內電 阻 8 位準雙向 P2 口的每一位能驅動 4 個 LSTTL 負載 P3 口 21― 28 腳 P3 口是一個帶內電阻 8 位準雙向P3 口的每一位能驅動 輸電 4 個 LSTTL 負載 P3 口與其它的 I/O 口有很大區別為雙向 IO 口外，每個腳還專門見 單片機最小系統電路 單片機最小系統或者稱為最小應用系統是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統對 51 系列單片機來說最小系統包括單片機、晶振電路、復位電路AT89S52 內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或 外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 36（ a）所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 外部方式的時鐘電路如圖 36（ b）所示， XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz的方波信號。 （ a）內部方式 （ b）外部方式 圖 36 AT89S52 內部時鐘電路 片內時鐘發生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。本設計采用內部時鐘方式。 復位信號及其產生 復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統處于死鎖狀態時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。 除 PC 之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態如表 33所示。 表 33 一些寄存器的復位狀態 RST 引腳是 復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續24 個振蕩周期 即二個機器周期 以上。若使用頗率為 12MHz 的晶振，則復位信號持續時間應超過 2us 才能完成復位操作。 產生復位信號的電路邏輯如圖 37 所示。整個復位電路包括芯片內、外兩部分。外部電路產生的復位信號 RST 送至施密特觸發器，再由片內復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發器的輸出進行采樣，然后才得到內部復位操作所需要的信號。 圖 37 復位信號的電路邏輯圖 復位操作有上電自動復位相按鍵手 動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，其電路如圖 38 a 所示。這佯，只要電源 Vcc的上升時間不超過 1ms，就可以實現自動上電復位，即接通電源就成了系統的復位初始化。 圖 38（ a）上電復位 （ b）按鍵電平復位 （ c）按鍵脈沖復位 按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經電阻與 Vcc 電源接通而實現的，其電路如圖 38 b 所示；而按鍵脈沖復位則是利用 RC 微分電路產生的正脈沖來實現的，其電路如圖 38 c 所示。 上述電路圖中的電阻、 電容參數適用于 12MHz 晶振，能保證復位信號高電平持續時間大于 2 個機器周期。本設計采用上電復位加按鍵電平復位方式。 本設計的單片機最小系統電路圖如圖 39 中所示，單片機 AT89S52 的時鐘引腳外接 12M 晶振，作為單片機工作的時鐘， EA 端接高電平，表示使用片內程序存儲器。 RST 引腳接了上電復位電路，當系統上電時，上電復位電路會產生一個高電平脈沖信號，使系統復位。當按下按鍵 S1 時， RST 端將被接入高電平，同樣可以使系統手動復位。 圖 39 單片機最小系統電路圖 GSM 模塊及其外圍電路設計 目前 ,國內已經 開始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee的 WMO2系列、西門子的 TC35 系列、愛立信的 DM10/DM20 系列、中興的 ZXGM18 系列等 ,而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的 TC35 系列模塊性價比很高 ,并且已經有國內的無線電設備入網證。所以本設計選用的是西門子 TC35 系列的TC35i。這是西門子推出的最新的無線模塊 ,功能上與 TC35 兼容 ,設計緊湊 ,大大縮小了用戶產品的體積。 TC35i 與 GSM 2/2+兼容、雙頻 GSM900/GSMl800 、 RS232數據口、符合 ETSI 標 準 GSM0707 和 GSM0705,且易于升級為 GPRS 模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體 ,向用戶提供標準的 AT 命令接口 ,為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸 ,方便用戶的應用開發及設計。 TC35 模塊介紹 TC35 是西門子公司推出的新 代無線通信 GSM 模塊 [7]。自帶 RS232 通訊接口 ,可以方便地與 PC 機、單片機連機通訊。可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務 Short Message Service 和傳真。 TC35 模塊的工作電壓為 ― ,可以工作在 900MHz 和 1800MHz 兩個頻段 ,所在頻段功耗分別為 2w 900M 和 1w 1800M 。 模塊有 AT 命令集接口 ,支持文本和 PDU 模式的短消息、第三組的二類傳真、以及 , 的非透明模式。此外 ,該模塊還具有電話簿功能、多方通話 ,漫游檢測功能 ,常用工作模式有省電模式、 IDLE、 TALK 等模式。通過獨特的 40引腳的 ZIF 連接器 ,實現電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過 ZIF 連接器及 50Ω天線連接器 ,可分別連接 SIM 卡支架和天線。 TC35 模塊主要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊 ASIC 、閃存、ZIF 連接器、天線接口六部分組成。作為 TC35 的核心 ,基帶處理器主要處理 GSM終端內的語音、數據信號 ,并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數字功能。在不需要額外硬件電路的前提下 ,可支持 FR、 HR 和 EFR 語音信道編碼。 TC35 內部結構如圖 310 所示。 圖 310 T35 內部結構框圖 TC35i 主要特性與技術指標包括以下幾點： 頻段為雙頻 GSM900MHz 和 GSMl800MHz phase 2/2+ 。 支持數據、語音、短消息和傳真 。 高集成度 36mm 。 質量為 9g。 電源電壓為單一電壓 ~。 可選波特率 300bps~115kbps,動波特率 ~115kbps。 流消耗――休眠狀態為 ,空閑狀態為 25mA,發射狀態為 300mA 平均 , 峰值 。 溫度范圍 ――正常操作 20℃ ~+55℃ ,存放 30℃ ~+85℃ 。 SIM 電壓為 3V/。 RS232 電平轉換電路設計 TC35的數據輸入 /輸出引腳需要通過 232進行電平轉換后連接到單片機的串行口。單片機通過串行口對 TC35 進行訪問和讀。 232 是 TTL 轉 RS232 的電平轉換電路。這里使單片機串行口的 TTL 電平能夠與 TC35 通信口的 RS232 電平能夠互相轉換，這樣才能進行通信。 RS232 是早期為公用電話網絡數據通信而制定的標準，其邏輯電平與ITLCMOS 電乎完全不同。邏輯 0規定為 +5 +15V 之間，邏輯 1規定為 5～ 15V之間。由于 RS232 發送和接收之間有公共地，傳輸采用非平衡模式，因此共模噪聲會耦合到信號系統中，其標準建議的最大通信距離為 15 米 RS232 規定的電平和一般微處理器的邏輯電平不一致 ，必須進行電平轉換，實現邏輯電平轉換可以采用 232芯片的轉換接口 232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設計的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電 圖 311 232 的引腳圖和內部結構圖 232 的內部結構基本可分三個部分： 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構成。功能是產生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數據轉換通道。由 1 1 1 14 腳構成兩個數據通道。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳 （ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數據通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數據通道。 TTL/CMOS 數據從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成 RS232 數據從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS23