管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)論文(含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著石油工業(yè)的發(fā)展，地埋管道被廣泛應(yīng)用。預(yù)防埋地管道的腐蝕通常用陰極保護(hù)方法。因?yàn)殚L(zhǎng)輸油管道一般都處于野外環(huán)境，測(cè)試點(diǎn)比較分散。本設(shè)計(jì)采用GPRS無線采集傳輸管道陰極保護(hù)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極保護(hù)參數(shù)的無線監(jiān)測(cè)。</p><p>　　本文介紹的管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，結(jié)合<

2、;/p><p>　　多機(jī)串行通信技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)管道陰極電位的無</p><p>　　線監(jiān)測(cè)。此管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過GPRS模塊采集傳輸陰極電位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過A/D</p><p>　　轉(zhuǎn)換模塊傳送給單片機(jī)AT89C51系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。時(shí)間由時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行控制。得到數(shù)據(jù)在液晶顯示LCD1062上顯示并且反饋給A

3、T89C51，在按鍵模塊中，通過按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)人性化交流。本次設(shè)計(jì)的軟件模塊設(shè)計(jì)由匯編語言完成, 軟件設(shè)計(jì)分為主程序,A/D轉(zhuǎn)換程序，時(shí)鐘程序,鍵盤程序,顯示程序等，再配合上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道陰極保護(hù)電位的無線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的輸油管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是成本較低，傳輸速率高，覆蓋范圍廣，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。</p><p>　

4、　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51，A/D轉(zhuǎn)換，液晶顯示，GPRS</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the development of the petroleum industry, the ground metal pipe has been applied more and more. To preve

5、nt buried pipelines in the soil of electrochemical corrosion, usually by outer protective layer and cathodic protection joint protection measures. Because long oil pipeline in the field environment commonly, test the dec

6、k more decentralized distribution. So the GPRS wireless transmission technology will cathodic protection monitoring center returned to the parameters, realize the c</p><p>　　This paper introduces the pipelin

7、e corrosion protection monitoring system of wireless data overall design, this paper describes the design of each unit circuit principle of work. The system hardware circuit mainly by the AD conversion module and single-

8、chip microcomputer control module, digital display module, clock module, keystroke module, serial interface module structure, common realize the oil pipeline of cathodic protection data wireless monitoring function. The

9、pipeline monitoring system </p><p>　　This design is characteristic of the cost is low, stable performance, high precision, has the certain development value.</p><p>　　Keywords：single chip microc

10、omputer AT89C51, A/D conversion, LCD1602, GPRS</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)的背景及意義1</p><p>　　1.2 無線通信技術(shù)的發(fā)展1<

11、;/p><p>　　1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的組成及工作原理3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成框圖3</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 中央處理電路

12、5</p><p>　　3.1.1 中央處理電路核心芯片5</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)的復(fù)位電路8</p><p>　　3.1.3 單片機(jī)的時(shí)鐘電路8</p><p>　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC08099</p><

13、p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809引腳說明10</p><p>　　3.2.3 ADC0809與單片機(jī)的連接11</p><p>　　3.3 鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4 液晶顯示電路的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.5 時(shí)鐘芯片電路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　

14、3.5.1 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片15</p><p>　　3.5.2 時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的連接17</p><p>　　3.6 電源電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.7 無線通信GPRS模塊設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.7.1 GPRS模塊芯片MC52i20</p><p>　　3.7.2 單片機(jī)與

15、GPRS模塊連接電路20</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2 A/D轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4 液晶顯示的軟件設(shè)計(jì)32</p><p

16、>　　4.5 4×4鍵盤的軟件設(shè)計(jì)35</p><p>　　第5章 結(jié) 論39</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><b>　　附 錄Ⅱ43</b></p>&

17、lt;p><b>　　附 錄Ⅱ50</b></p><p><b>　　附 錄Ⅲ51</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的背景及意義</b></p><p>　　隨著全球化的趨勢(shì)加強(qiáng)和現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)

18、一步發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)資源的需求不斷增加，作為目前世界上重要的能源之一的石油，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步提供了動(dòng)力。石油產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代文明發(fā)展的支柱，是國(guó)家的命脈所在，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，石油的質(zhì)量和產(chǎn)量牽扯著國(guó)家生產(chǎn)部門的方方面面。相比發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)石油工藝水平、生產(chǎn)技術(shù)手段及管道運(yùn)輸起步較晚，自動(dòng)化管理水平較低，特別是輸油管道的參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)顯得更為突出。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)油田油井?dāng)?shù)量較多且大部

19、分處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，位置分散，環(huán)境惡劣，交通不便，對(duì)油井的工作狀態(tài)和輸油管道的監(jiān)測(cè)難度很大。目前國(guó)內(nèi)對(duì)輸油管道的監(jiān)測(cè)主要采取傳統(tǒng)的人工定期巡檢、巡查的方式，但是在具體實(shí)施的過程中存在著很大的誤差，監(jiān)測(cè)作業(yè)流程復(fù)雜，監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)費(fèi)用高等眾多缺點(diǎn)，在技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上都不能夠適應(yīng)管道監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、信息化發(fā)展的要求。因?yàn)闆]有一種有效可行的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，輸油管道的監(jiān)測(cè)秩序得不到安全、有效的保護(hù)，監(jiān)測(cè)設(shè)備維護(hù)管理操作混亂，設(shè)備故障得

20、不到及時(shí)的修復(fù)，這成為油田生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)重大難題。對(duì)輸油管道的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工記錄，層層傳抄、上報(bào)，不僅僅是人員工作量大，容易出現(xiàn)誤差，數(shù)據(jù)容易丟失，數(shù)據(jù)傳遞時(shí)間慢，而且決策人員根據(jù)此上報(bào)的數(shù)據(jù)極有可能做出錯(cuò)誤的判斷，從而給出錯(cuò)誤的調(diào)整實(shí)施方案。由于油井管道分布范圍廣而且數(shù)量多，這種監(jiān)測(cè)方式必定會(huì)使人員勞動(dòng)強(qiáng)度加重，并且影響了輸油管道數(shù)據(jù)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，給輸油管道的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)帶來了諸多不便。因此，國(guó)內(nèi)各大油田急需要一種低成本、效

21、率高，數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來解決實(shí)際生產(chǎn)問題。</p><p><b>　　無線通信技術(shù)的發(fā)展</b></p><p>　　隨著電子、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)是從新興的無線傳輸發(fā)展而來，具有低能耗，低成本，擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活度高等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。無線數(shù)據(jù)采集要將惡劣，復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的采集量完整的采集，還要將采集到的數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)端的控制室。主要

22、應(yīng)用的領(lǐng)域包括：石油管道無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；工業(yè)遙測(cè)系統(tǒng)；無線數(shù)據(jù)傳輸；安全設(shè)備無線監(jiān)控；城市管網(wǎng)壓力、溫度監(jiān)測(cè)；電力無線報(bào)警等。</p><p>　　通信系統(tǒng)的發(fā)展也非常迅速。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸主要有：無線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和有線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。無線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方式主要有GPRS、GMS、衛(wèi)星通信三種。目前，由于GSM發(fā)展還不太成熟，覆蓋面不廣，故利用GSM進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭€沒有得到發(fā)展，現(xiàn)階段的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法是應(yīng)用

23、單片機(jī)的接口，通過專門的通訊電纜線加以實(shí)現(xiàn)，或者是利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但是這些方法傳輸距離有限，成本也比較高。</p><p>　　隨著無線通信技術(shù)的不斷提高，利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸油管道無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)代化的一個(gè)重要發(fā)展方向。由于GPRS無線通信技術(shù)已經(jīng)成熟，利用GPRS無線通信方式來實(shí)現(xiàn)輸油管道參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是對(duì)現(xiàn)有資源的最大利用。GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的實(shí)時(shí)無線

24、傳輸。GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種新的承載業(yè)務(wù)。GPRS作為一種高效、高速、經(jīng)濟(jì)的無線系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)帶寬寬、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)在線、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于突發(fā)性的、間斷性的少量的數(shù)據(jù)傳輸。GPRS技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)嶋H應(yīng)用到很多需要無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，也為數(shù)據(jù)采集傳輸和監(jiān)測(cè)提供了一種新的數(shù)據(jù)傳輸通信方式。</p><p><b>　　本文主要研究

25、內(nèi)容</b></p><p>　　本系統(tǒng)的研發(fā)主要包括了系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。硬件的設(shè)計(jì)主要包括了各個(gè)功能模塊的方案論證和電路設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、LCD顯示、鍵盤輸入、時(shí)鐘芯片、A/D轉(zhuǎn)換等子程序編制。</p><p>　　本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，結(jié)合GPRS通信技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的陰極保護(hù)電位的無線監(jiān)測(cè)。管道的陰極電位

26、采樣范圍為0～-2.500V，通過電位放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)把數(shù)據(jù)上傳給單片機(jī)進(jìn)行處理分析。電位精度達(dá)到0.5%，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，硬件設(shè)計(jì)工作主要包括：中央處理器設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、LCD液晶顯示電路設(shè)計(jì)、鍵盤電路設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、GPRS模塊設(shè)計(jì)；在軟件方面則是利用單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，編程實(shí)現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)輸入、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及實(shí)時(shí)時(shí)鐘和液晶顯示等功能。</p><p>　　設(shè)計(jì)中利用了G

27、PRS無線通信技術(shù)對(duì)陰極電位進(jìn)行實(shí)時(shí)采集傳輸，A/D轉(zhuǎn)換電路將數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機(jī)進(jìn)行智能控制，采用LCD液晶顯示和鍵盤輸入實(shí)現(xiàn)了“人機(jī)對(duì)話”，充分滿足了使用者對(duì)產(chǎn)品使用便捷直觀的要求。</p><p>　　系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)：</p&g

28、t;<p>　　使用GPRS通信方式，采用市電220V AC供電。</p><p>　　環(huán)境溫度：-45～+60攝氏度。</p><p>　　電位精度達(dá)到：0.5%。</p><p>　　陰極電位采樣范圍：0～2.500V。</p><p>　　每小時(shí)采集一次，也可根據(jù)用戶設(shè)定，或支持在線測(cè)試。</p><p

29、>　　保護(hù)電位參數(shù)的檢測(cè)支持在線檢測(cè)，GPRS一直在線。</p><p>　　自帶時(shí)鐘，支持時(shí)鐘掉電保護(hù)，同步校準(zhǔn)。</p><p>　　系統(tǒng)具有自檢功能和良好的人機(jī)對(duì)話功能。</p><p><b>　　系統(tǒng)組成框圖</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要其總體設(shè)計(jì)方案如圖2.1所示。系統(tǒng)

30、硬件組成分為以下幾個(gè)部分：A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、調(diào)整及濾波電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、電源模塊電路、按鍵電路、GPRS通信模塊及核心控制電路。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)管道陰極保護(hù)電位監(jiān)測(cè)功能總體思路如下：系統(tǒng)由電源供電模塊進(jìn)行供電，當(dāng)啟動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，采集的管道陰極電位數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，同時(shí)傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并處理。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由GPRS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸功能。由時(shí)鐘芯片DS1

31、302對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定與定時(shí)，液晶顯示LCD1062將數(shù)據(jù)顯示，鍵盤主要執(zhí)行鍵盤掃描、鍵碼生成、鍵碼傳輸?shù)裙δ?。通過按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)的人性化交流。</p><p>　　系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)組成的原理框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本章詳

32、細(xì)介紹硬件電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件電路包括以下幾個(gè)部分：以單片機(jī)為中央處理器、A/D轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、GPRS模塊、電源電路。詳細(xì)闡明芯片的選擇比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。</p><p><b>　　中央處理電路</b></p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是指能夠使單片機(jī)正常工作的最小

33、系統(tǒng)。單片機(jī)是將中央處理器、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器及輸入輸出接口電路等計(jì)算機(jī)主要器件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。本課題研究的管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中央處理電路采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能單片機(jī)AT89C51來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　中央處理電路核心芯片</p><p>　　中央處理電路是以AT89C51為核心芯片，AT

34、89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的CMOS8位微處理器。與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)安全兼容。其主要功能特性：</p><p>　　存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次。</p><p>　　存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。</p><p>　　4K字節(jié)可重擦寫Flash存儲(chǔ)器</p><p><b>　　三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器

35、</b></p><p>　　128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　6個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　可編程串行通道</b></p

36、><p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　圖3.1 AT89C51引腳圖</p><p>　　單片機(jī)AT89C51引腳如圖3.1所示，AT89C51引腳功能說明：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p>&

37、lt;p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><

38、p>　　P1口：P1口是一個(gè)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。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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳

39、被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)

40、帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行

41、輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p>&

42、lt;p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期 的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用

43、于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN

44、：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi) 部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于

45、施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　單片機(jī)的復(fù)位電路</b></p><p>　　系統(tǒng)系統(tǒng)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都要復(fù)位，使中央處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始

46、狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式，在RST復(fù)位端接一個(gè)電阻R1至VCC和一個(gè)電容至GND，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰豢赏蛔?，在上電的瞬間，電容通過電阻充電，就在復(fù)位端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平。只要保持RST引腳為高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可使CPU復(fù)位。所需高電平時(shí)間的長(zhǎng)短與VCC上升時(shí)間和振蕩器起振時(shí)間有關(guān)。10MHz時(shí)，約lms；1MHz時(shí)，約l0ms。若VCC上升時(shí)間小于20ms，那么從上電時(shí)間算起，只要保持RS

47、T引腳在高電平停留時(shí)間不小于20ms即可。本課題中，復(fù)位電路中的電阻R1=10KΩ，電容取10μF，若頻率為12MHz，可以保證可靠的上電復(fù)位。如果頻率降低，可以適當(dāng)加大電容C10。</p><p><b>　　單片機(jī)的時(shí)鐘電路</b></p><p>　　系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放

48、大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該反相放大器輸入端和輸出端，這個(gè)放大器與作為反饋的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。本課題中，AT89C51的晶體振蕩器采用12MHz，對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、振蕩的難易程度和溫度穩(wěn)定性，故C1、C2的電容值可選為30Pf。作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是

49、對(duì)振蕩器的頻率f起微調(diào)作用(C1，C2大，f變小)。</p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的過程是模擬信號(hào)依次通過取樣、保持和量化、編碼幾個(gè)過程后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。本課題采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。逐次逼

50、近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。.其主要功能特性：</p><p><b>　　分辨率為8位。</b></p><p>　　模擬輸入電壓范圍為0～+5V。</p><p>　　具有鎖存控制的8路輸入模擬開關(guān)。</p><p>　　可鎖存三態(tài)輸出，

51、輸出與TTL電平兼容。</p><p>　　不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。</p><p>　　轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率。 </p><p>　　ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)

52、輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3.3 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809引腳說明</p><p>　　圖3.4 ADC0809的引腳圖</p><p>　　ADC0809引腳功能說明：</p>&

53、lt;p>　　IN0-IN7：8條模擬量輸入通道。</p><p>　　D0-D7：8位數(shù)字量輸出端。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇表如下所示：</p><p>　　A、B、C：8路模擬開關(guān)的地址

54、輸入線，3個(gè)輸入端的信號(hào)為000～111時(shí)，接通IN0－IN7對(duì)應(yīng)通道。</p><p>　　ST：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　OE：輸出允許信號(hào)。用于控制

55、三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。</p><p>　　CLK：時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供。通常使用頻率為500KHZ。</p><p>　　VREF（＋）、VREF（－）為參考電壓輸入。</p><p>　　ADC08

56、09與單片機(jī)的連接</p><p>　　由于ADC0809片內(nèi)無時(shí)鐘，可以利用AT89C51提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得，ALE引腳的頻率是AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘頻率的1/6。單片機(jī)與ADC0809的連接如圖3.5所示，如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率采用6MHz,則ALE引腳的輸出頻率為1MHz，在二分頻后為500KHz，恰好符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。由于ADC0809具有輸出三態(tài)鎖存器

57、，其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳C、B、A分別于地址總線的低三位A2、A1、A0相連，以選通IN0～I(xiàn)N7中的一個(gè)通道。將P2.7做為片選信號(hào)，在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫信號(hào)和P2.7控制ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)和P2.7引腳經(jīng)一級(jí)“或非門”后產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用來打開三態(tài)輸出

58、鎖存器。</p><p>　　圖3.5 單片機(jī)與ADC0809的連接圖</p><p><b>　　鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　行列式鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鍵盤輸入方面至少需要4×4=16個(gè)按鍵才能滿足設(shè)計(jì)需求。這包括了0～9十個(gè)數(shù)字輸入鍵、一個(gè)確認(rèn)

59、鍵、一個(gè)刪除鍵等。在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，行列式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口線。</p><p>　　4×4鍵盤電路的設(shè)計(jì)：</p><p>　　鍵盤是一種按鈕，與開關(guān)不同的是它只有一個(gè)穩(wěn)定的位置。當(dāng)按下鍵盤時(shí)，改變了開關(guān)的位置，但是一旦放開就會(huì)回到原來的位置。因此，當(dāng)按鍵過程中會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，為避免引起讀鍵誤判斷，需要對(duì)鍵抖動(dòng)進(jìn)行處理。</p><p&

60、gt;　　圖3.6 4×4鍵盤電路圖</p><p><b>　　鍵盤的工作原理：</b></p><p>　　按鍵設(shè)在行、列線交點(diǎn)上。行線通過上拉電阻接到+5V上。無按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由此行線連接的列線的電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這一點(diǎn)是識(shí)別行列式鍵盤

61、按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平，因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來并做適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤是人機(jī)對(duì)話的主要設(shè)備，用于向單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、程序和操作命令。當(dāng)鍵按下或松開時(shí)，會(huì)向單片機(jī)CPU輸入一個(gè)0平或者1電平，CPU根據(jù)接收到的0或1電平信號(hào)，決定具體的操作。但是

62、，在鍵的按下和松開時(shí)，開關(guān)的機(jī)械觸點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，一般抖動(dòng)時(shí)間在5～10ms左右，抖動(dòng)的波形圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 按鍵抖動(dòng)波形圖</p><p>　　在抖動(dòng)期間CPU不能接收穩(wěn)定的電平信號(hào)而無法作出正確的判斷，因此，需要對(duì)鍵進(jìn)行去抖動(dòng)處理, 鍵抖動(dòng)處理有硬件和軟件兩種處理方法，本系統(tǒng)采用軟件延時(shí)的方法。在第一次檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，該按鍵所對(duì)應(yīng)的行線為低電平，執(zhí)行一段延

63、時(shí)10ms的子程序后，確認(rèn)該行線電平是否仍為低電平，如仍為低電平，則確認(rèn)該行確實(shí)有按鍵按下。當(dāng)按鍵松開時(shí)，行線的低電平變?yōu)楦唠娖?，?zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，檢測(cè)該行線為高電平，說明按鍵確實(shí)已經(jīng)松開。采取以上措施來消除抖動(dòng)。</p><p><b>　　液晶顯示電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液晶顯示器具有液體的流動(dòng)性和晶體的某些光學(xué)特性，它本身不發(fā)光，而

64、只是調(diào)制環(huán)境光，越是亮的地方顯示越清晰，黑暗中不能顯示。通過編程，可以清晰地顯示各種字符和漢字，直觀便捷的進(jìn)行操作編程和進(jìn)行多種漢字、字符的顯示，可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并具有良好的“人機(jī)對(duì)話”界面。本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示器。在這里采用字符式液晶顯示器LCD1602來實(shí)現(xiàn)顯示電路的功能。</p><p>　　液晶顯示芯片LCD1602：</p><p>　　LCD1602是16字

65、5;2行的字符型液晶。與數(shù)碼管相比液晶顯示位數(shù)多，可顯示32位；顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫字母；程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來刷新顯示，而LCD1602自動(dòng)完成此功能。自動(dòng)完成此功能。</p><p>　　LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量：16×2個(gè)字符。</p><p>　　芯片工作電壓：4.5-5

66、.5V。</p><p>　　工作電流：2.0mA(5V)。</p><p>　　模塊最佳工作電壓：5.0V。</p><p>　　字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　圖3.8 LCD1602的引腳圖</p><p>　　LCD1602的引腳功能說明：</p>

67、<p>　　VDD：電源正極，4.5～5.5V，通常使用5V電壓。</p><p>　　VL：LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0～5V。接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個(gè)10K的電位器來調(diào)整對(duì)比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地。</p><p>　　RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時(shí)，使RS為低電平；M

68、CU要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使RS為高電平。</p><p>　　R/W：讀寫控制端。R/W為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時(shí)，寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　E：LCD模塊使能信號(hào)控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。</p><p>　　D0～D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4～D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就

69、是采用4位數(shù)據(jù)傳送方式。</p><p>　　BLA：LED背光正極。需要背光時(shí)，BLA串接一個(gè)限流電阻接VDD，BLK接地，實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為50mA左右。</p><p>　　BLK：LED背光地端。</p><p>　　圖3.9 1602液晶顯示圖</p><p><b>　　時(shí)鐘芯片電路的設(shè)計(jì)</b><

70、/p><p>　　現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。 </p><p>　　DS130

71、2實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片</p><p>　　DS1302是Dallas公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年等在內(nèi)的實(shí)時(shí)時(shí)間信息,并可對(duì)月末日期、閏年天數(shù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整;它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳,在主電源關(guān)閉的情況下,也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。另外,它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。</p><p>　　D

72、S1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.11所示，主要組成部分有：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM。雖然數(shù)據(jù)分成兩種，但是對(duì)單片機(jī)的程序而言，其實(shí)是一樣的，就是對(duì)特定的地址進(jìn)行讀寫操作。</p><p>　　圖3.10DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　DS1302功能特性：</p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、時(shí)、分、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)

73、數(shù)；</p><p>　　用于高速數(shù)據(jù)暫存的31×8位RAM；</p><p>　　最少引腳的串行I/O口；</p><p>　　電壓工作范圍：2.5-5.5V；</p><p>　　用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送方式。</p><p>　　圖3.11 DS1302的引腳圖</p&

74、gt;<p>　　DS1302引腳功能說明：</p><p>　　VCC1、VCC2：分別為后備電源、主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。</p><p>　　X1、和X2：晶振引腳端，外接

75、32.768kHz晶振。</p><p>　　RST：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。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。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。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在V

76、cc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。</p><p>　　I/O：串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。</p><p>　　時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的連接</p><p>　　時(shí)鐘接口部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)和時(shí)鐘接口組成，加上鍵盤和顯示就能直觀地顯示、設(shè)置日期時(shí)間。系統(tǒng)中通過單片機(jī)對(duì)時(shí)鐘芯片編程，來達(dá)到獲取和更改時(shí)間的目的。&l

77、t;/p><p>　　時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：</p><p>　　DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接</p><p>　　著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖。圖3.12為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行

78、讀/寫時(shí)，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。</p><p>　　圖3.12 DS1302的控制字</p><p>　　DS1302與單片機(jī)的連接僅僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時(shí)鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳。VCC2為備用電源，外界32.768KHz的晶振，為時(shí)鐘芯片提

79、供計(jì)時(shí)脈沖。</p><p>　　圖3.13 DS1302與單片機(jī)的連接圖</p><p><b>　　電源電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)是監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)極其重要的工作，它對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是否正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。大多數(shù)故障都是由于電源電路引起或者說通過電源電路引入的外部干擾引起。因此進(jìn)行可靠的電源電路設(shè)計(jì)是保證監(jiān)

80、測(cè)系統(tǒng)可靠工作的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　本課題題中，選用的單片機(jī)是AT89S51，它的工作電壓在4.0-5.5V之間，轉(zhuǎn)換所用的A/D芯片ADC0809和通訊所用的RS-232等電路的工作電壓都是+5V。而無線通信的GPRS模塊電路的工作電壓時(shí)3.3V。</p><p>　　系統(tǒng)中的5V供電電路如圖3.14所示，在在電源電路的設(shè)計(jì)中將220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再

81、經(jīng)過橋式整流電路D1～D4，濾波電容C1的整流和濾波后，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流5V輸出電壓。</p><p>　　圖3.14 5V穩(wěn)壓電源</p><p>　　系統(tǒng)GPRS模塊直

82、流3.3V供電電路如圖3.15所示，GPRS模塊供電電壓由直流5V通過LM1117芯片轉(zhuǎn)化后得到3.3V。</p><p>　　圖3.15 3.3V穩(wěn)壓電源</p><p>　　本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)

83、壓器件。</p><p>　　無線通信GPRS模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　GPRS是分組交換技術(shù)，具有“高速”和“永遠(yuǎn)在線”的優(yōu)點(diǎn)。GPRS允許用戶在端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，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)。隨著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，GPRS已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳承載方式。本課題GPRS模塊采用西門子的MC52i芯片。

84、</p><p>　　GPRS模塊芯片MC52i</p><p>　　本課題選用的GPRS模塊是西門子的MC52i模塊。</p><p>　　GPRS模塊MC52i的特性:</p><p>　　體積小、重量輕、低功耗</p><p>　　支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真</p><p><b&

85、gt;　　SIM 應(yīng)用工具包</b></p><p>　　音頻: 最高速率，升級(jí)最高速率和半速率</p><p>　　帶TCP/IP協(xié)議棧</p><p><b>　　便于集成</b></p><p>　　支持電壓范圍：3.3 至4.8V環(huán)境溫度: –20°C ～+55°C</p&

86、gt;<p>　　數(shù)據(jù)特征: CSD 最大達(dá)到14.4 kbps、 USSD、 不透明模式</p><p>　　SIM： 1.8/3 V接口、標(biāo)準(zhǔn)RS232 雙向接口</p><p>　　單片機(jī)與GPRS模塊連接電路</p><p>　　GPRS模塊模塊和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信主要是通過端口TXD0與TXD之間，RXD0與RXD之間的數(shù)據(jù)傳輸來完成。其中

87、GPRS模塊上的TXD0口是用于接收從單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)，而單片機(jī)上的TXD端口是用于向GPRS模塊傳送數(shù)據(jù)的。GPRS模塊上的RXD0口是用于向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)的RXD口則是用于接收從GPRS模塊傳輸來的數(shù)據(jù)。</p><p>　　GPRS模塊電源引腳有5個(gè)，且電壓都是3.3 V，因此這里將5個(gè)引腳連在一起，直接接到外部電源上。在MC52i的基帶處理器上有一個(gè)綜合SIM接口，他直接接線到主機(jī)接口(端到端連接

88、器)，用于連接到外部的SIM卡座。這里接的SIM卡有6個(gè)引腳CCCLK，CCVCC，CCIO，CCRST，CCIN以及CCGND分別對(duì)應(yīng)接在MC52i的第1到第6個(gè)引腳上。模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過20 cm，為了達(dá)到最佳的效果，在SIM支架下敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與SIM卡的CCGND引腳相連。CCVCC和CCGND之間的兩個(gè)電容要離引腳盡量近，并且走線盡量阻抗低，以滿足規(guī)范要求。單片機(jī)與鍵盤相連，可以通過鍵

89、盤來向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3.16 GPRS模塊與單片機(jī)的連接圖</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本章詳細(xì)介紹系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的軟件采用C語言編寫，模塊化程序設(shè)計(jì)，大致可分為單片機(jī)主程序、顯示程序、實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序、按鍵程序等，與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種功能，使系統(tǒng)完全符合本設(shè)計(jì)的要求。&

90、lt;/p><p><b>　　主程序的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序是整個(gè)系統(tǒng)軟件的運(yùn)行主體，各個(gè)子系統(tǒng)軟件都必須經(jīng)過它的調(diào)度，才能運(yùn)行得當(dāng)。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求以及硬件電路原理，按照硬件連接和各個(gè)模塊芯片的特性以及功能實(shí)現(xiàn)要求，本系統(tǒng)的主要流程包括：系統(tǒng)初始化、A/D轉(zhuǎn)換、LCD顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘。</p&g

91、t;<p>　　按照功能分析以及課題的技術(shù)指標(biāo)，可設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的總流程圖，如圖4.1：</p><p>　　圖4.1 主程序軟件流程圖</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的軟件流程圖，如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 A/D轉(zhuǎn)換軟件流程圖</p><p

92、><b>　　A/D轉(zhuǎn)換程序：</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigne

93、d uint</p><p>　　sbit start=P3^0; //AD開始信號(hào)，與ALE連接在一起用</p><p>　　sbit eoc=P3^1;</p><p>　　sbit oe=P3^2;</p><p>　　sbit clk=P3^3;</p><p><b>　　uchar </

94、b></p><p>　　code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p>　　uchar disp_buffer[]={0,1};</p><p>　　void delay(uchar m)</p

95、><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=m;i>0;i--)</p><p>　　for(j=124;j>0;j--)</p><p><b>　　;</b></p><p>

96、<b>　　}</b></p><p>　　void display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,temp;</p><p>　　temp=0xfe;</p><p>　　for(i=0;i<2;i++)</p

97、><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=table[disp_buffer[i]]; //數(shù)碼管送段值</p><p>　　P2=temp; //送位值</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　P

98、2=0XFF;</b></p><p>　　temp=_crol_(temp,1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init()//產(chǎn)生500khz信號(hào)</p><p><b

99、>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-1)/256;</p><p>　　TL0=(65536-1)mod256;//取余</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　TR0

100、=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar temp;</

101、p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　start=0;</b></p><p><b>　　oe=0;</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>

102、;　　while(1)</b></p><p>　　{start=0;</p><p><b>　　start=1;</b></p><p><b>　　start=0;</b></p><p>　　while(eoc==0);</p><p><b>

103、;　　oe=1;</b></p><p>　　temp=P1;//讀入轉(zhuǎn)換的數(shù)字量</p><p><b>　　oe=0;</b></p><p>　　disp_buffer[0]=temp>>4;</p><p>　　disp_buffer[1]=temp&0X0F;</p>

104、<p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer() interrupt 1</p>&

105、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-1)/256;</p><p>　　TL0=(65536-1)mod256;</p><p><b>　　clk=~clk;</b></p><p><b>　　}</b></p>

106、<p><b>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘的軟件流程圖，如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘軟件流程圖</p><p><b>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序：</b></p><p>　　#include<reg51.h></p&

107、gt;<p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit rst=P2^6;//定義時(shí)鐘芯片的復(fù)位端 相當(dāng)于片選信號(hào)或使能端</p><p

108、>　　sbit scl=P2^5;//定義時(shí)鐘線</p><p>　　sbit io=P2^4;//定義數(shù)據(jù)線</p><p>　　sbit duanma=P2^0;//定義段鎖存</p><p>　　sbit weima=P2^1;//定義位鎖存</p><p><b>　　uchar </b></p>

109、;<p>　　code duanm[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40};//段碼</p><p>　　uchar code weim[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//位碼</p><

110、;p>　　uchar time_data[7]={12,7,2,5,20,30,30};//年周月日時(shí)分秒 //初始化時(shí)鐘芯片ds1302數(shù)組</p><p>　　uchar write_add[7]={0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80}; //寫的“年周月日時(shí)分秒”寄存器地址</p><p>　　uchar read_add[7]={0x8d,

111、0x8b,0x89,0x87,0x85,0x83,0x81};//讀的“年周月日時(shí)分秒”寄存器地址</p><p>　　uchar pro[8],t;</p><p>　　void delay(uint t);//延時(shí)函數(shù)</p><p>　　void write_ds1302_byte(uchar date);//單字節(jié)寫入函數(shù)</p><p

112、>　　void write_ds1302(uchar add,uchar date);//雙字節(jié)寫入函數(shù) 先寫地址再寫數(shù)據(jù)</p><p>　　uchar read_ds1302(uchar add); //讀出函數(shù)</p><p>　　void set_rtc();//時(shí)鐘芯片ds1302初始化函數(shù)</p><p>　　void read_rtc();/

113、/讀出時(shí)鐘芯片ds1302的時(shí)間數(shù)據(jù)</p><p>　　void time_pros();//數(shù)據(jù)處理函數(shù) 將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制</p><p>　　void display();//數(shù)碼管顯示函數(shù)</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><

114、p>　　//TMOD=0X01;</p><p>　　//TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　//TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　//EA=1;</b></p><p><b>　　//ET0=1;</b></p&g

115、t;<p><b>　　//TR0=1;</b></p><p>　　//set_rtc();</p><p>　　while(1)//死循環(huán) 實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管時(shí)間的實(shí)時(shí)更新 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　read_rtc();</p><

116、;p>　　time_pros();</p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//void timer0() interrupt 1</p><p><b>　

117、　//{</b></p><p>　　//TH0=(65536-60000)/256;</p><p>　　//TL0=(65536-60000)%256;</p><p><b>　　//t++;</b></p><p><b>　　//}</b></p><p&g