基于gsm短消息的路灯自动监控系统设计(编辑修改稿)

基于gsm短消息的路灯自动监控系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

可编程 I/O 可编程串行口 中断 控制 并行 I/O 口 串行输入 图 38 原理框图 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T9P 3 . 0 / R X D10P 3 . 1 / T X D11P 3 . 2 / I N T 012P 3 . 3 / I N T 113P 3 . 4 / T 014P 3 . 5 / T 115P 3 . 6 / W R16P 3 . 7 R D17X T A L 218X T A L 119V s s20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E30EA31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V c c408 9 C 5 1图 39 STC89C52 引脚图 唐 山 学 院 毕 业 设 计 13 时的功能控制。 功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，检测信号的接收及处理和输出控制信号等。 单片机的主要管脚有：XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）为晶振电路的两个引出口，外接 的晶振和两个 30pF 的电容。 RST（ 9 脚）为复 位电路的端口，外接电阻、电容、开关组成的复位电路。 VCC（ 40 脚）和 GND（ 20 脚）为供电电源的端口，用于连接 +5V直流电源的正负端。 P0P3 均为串行口，其中 P0~P2 为可编程通用 I/O 端口， P3 口有特殊的定义，应用的是其什么功能可由软件去控制。 对于 EA/Vpp(31 脚 )，当接高电平时，单片机在复位后从内部 ROM 的 0000H 开始执行，当接低电平时，复位后直接从外部 ROM 的 0000H 开始执行。 本设计使用的内部 ROM，所以直接将此引脚接 +5V 电源。 STC89C52 单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路和一个复位电路。 本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小系统。 单片机最小系统，是指可以使单片机正常工作的应用最少的元件组成的系统。 对 51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机芯片、晶振电路、复位电路等。 其中晶振电路的主要功能是：产生时钟信号，供单片机及外围电路使用。 复位电路的主要功能是：把单片机的 PC 值初始化为 0000H，这样单片机即可从 0000H 单元开始执行相应的程序。 复位电路：复位通常有 2 种基本形式：上电复位和开关复位。 上电复位 要求接通电路后，自动实现复位操作。 开关复位则要求接通电源后，在单片机运行期间，假如发生死机，需要用按钮实现单片机的手动开关复位，典型的 51 单片机当 RST脚的高电平持续两个机器周期以上就可以完成复位。 复位电路由电阻、电容和开关三个器件连接而成。 上电后，电容即会被充电，会给单片机一个高电平信号，按键按下时，单片机的复位端口又会被给予低电平信号。 因此无论单片机发生死机还是正在运行中，都可使单片机的 RST 端口持续一定时间段的高电平信号完成上电复位。 本次设计中应用的是上电且开关复位。 晶振电路：晶振的经常取值为 ，原因是此频率的晶振可以得到精确地波特率 9600/19200，本次设计需得到的是 9600 的波特率，此波特率可广泛应用与串口通讯。 12MHz 也是常用的单片机的频率，这个频率会为定时操作产生很大的便利。 本设计所使用的是 的晶振。 晶振的振荡频率的选取很重要，会直接影响单片机的处理速度，振荡频率越大单片机的处理速度越快。 激起震荡的电路中，电容 C C3 一般采用 1533pF，并且电容与晶振的距离以及晶振与单片机的距离都是越近越好。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 14 继电器是一种电子控制器 件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 当输入量 (如电压、电流 )达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。 具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。 广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应 ，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。 这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 数据采集模块设计 数据采集系统的基本构成如图图 36 所示。 主要包 括 多路模拟开关、 信号调理器和 A/D 转换器这三大部分。 图 36 数据采集系统的基本构成 信号调理器一般是通过可编程增益放大器（ PGA）、自动补偿或校准电路对模拟信号进行调理，使之能满足 A/D 转换器对输入电压的要求。 新型 A/D 转换器一般都包含采样 /保持器（部分 A/D 转换器中无采样 /保持器）、量化器和编码器。 图36 中 A 点为模拟信号， B 点为幅度连续但在时间上离散的信号（亦称离散时间信号或序列）， C 点为幅度和时间均被离散化的信号，经过编码器即可输出数字信号。 多路模拟 开关亦称多路转换器（ Multiplexer， MUX），其作用是按规定顺序依次从多路模拟输入信号中选择其中一路送至 A/D 转换器进行模 /数转换。 A/D 转换器件的主要作用是实现量化和编码。 量化就是模拟信号先经过在时间 A B C A/D 转换器 信号调理器 采样 /保持器 量化器 编码器 模拟信号输入 数字信号输出 唐 山 学 院 毕 业 设 计 15 轴上抽样后获得取样电平值，再用一个预定精度的数值来近似表示的过程。 目前， A/D 转换器集成电路的开发应用技术受到了人们的普遍关注，国内外许多半导体公司相继推出一批各具特色的 A/D 转换芯片。 其设计目标是通过单片 IC将模拟输入信号转换成脉冲形式的数字输出信号。 从电路结构上看，目前实现 A/D转换的主要类型 有闪烁式、积分式、逐次逼近式、 ∑△ 式和流水线式。 本设计的数据采集部分主要由单片机 STC89C52 及芯片 ADC0832 和 CD4051组成，以采集一路信号为例，其硬件连接图如图 37 所示 . 图 37 数据采集部分硬件连接图 A/D 转换芯片 ADC0832 ADC0832 是美国半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 05V 之 间。 芯片转换时间仅为 32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 ADC0832 具有以下特点： （ 1） 8 位分辨率； （ 2）双通道 A/D 转换； （ 3） 输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容； （ 4） 5V 电源供电时输入电压在 05V 之间； （ 5）工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μS； 唐 山 学 院 毕 业 设 计 16 （ 6）一般功耗仅为 15mW； （ 7） 8P、 14P—DIP（双列 直插）、 PICC 多种封装； （ 8） 商用级芯片温宽为 0176。 C 到 +70176。 C，工业级芯片温宽为 −40176。 C 到 +85176。 C； 芯片接口说明： CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用。 CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用。 GND 芯片参考 0 电位（地）。 DI 数据信号输入，选择通道控制。 DO 数据信号输出，转换数据输出。 CLK 芯片时钟输入。 Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。 单片机对 ADC0832 的控制原理：正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4条数据线，分别是 CS、 CLK、 DO、 DI。 但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832 未工作时其 CS 输入端应为高电平，此时芯片禁用， CLK 和 DO/DI的电平可任意。 当要进行 A/D 转换时，须先将 CS 使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲， DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的数据信号。 在第 1个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平，表示启始信号。 在第 3 个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能，其功能项见表 1。 表 1 ADC0832 功能表 如表 1 所示，当此 2 位数据为 “1”、 “0”时，只对 CH0 进行单通道转换。 当 2 位数据为 “1”、 “1”时，只对 CH1 进行单通道转换。 当 2 位数据为 “0”、 “0”时，将 CH0作为正输入端 IN+， CH1 作为负输入端 IN进行输入。 当 2 位数据为 “0”、 “1”时，将 CH0 作为负输入端 IN， CH1 作为正输入端 IN+进行输入。 MUX ADDRESS CHANNEL SGL/DIF ODD/SIGN 0 1 1 0 + 1 1 + 0 0 + — 0 1 — + 唐 山 学 院 毕 业 设 计 17 到第 3 个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用，此后 DO/DI 端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取。 从第 4 个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7，随后每一个脉冲下沉 DO 端输出下一位数据。 直到第 11个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。 最后将 CS 置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可 以了。 多路模拟开关 CD4051 对多个多个变化较为缓慢的模拟信号进行 A/D 转换时，利用多路开关将各路模拟信号轮流与 A/D 转换器接通，使一个 A/D 转换器能完成多个模拟信号的转换，节省硬件开销。 对 A/D 通道，需要用多路输入、一路输出的模拟开关，使输入的多路模拟信号轮流与与 A/D 转换器接通 对 D/A 通道，要在 D/A 转换器之后加一个一路输入、多路输出的模拟开关，使输出的模拟信号轮流分配到各模拟通路。 CD4051 为双向切换芯片，它既可作多路输入、一路输出的模拟开关，也可作一路输入、多路输出的模拟开关。 CD4051 的引脚图如图 310 所示。 图 310 CD4051 引脚图 引脚 S 为选通端。 当 S 为低电平时，选中某一通道，使开关接通。 A2～ A0 是开关通道号输入端。 当 A2～ A0 输入 000～ 111 时，分别对应 0～ 7通道上的开关处于闭合状态。 通常 S 和 A2～ A0 信号由接在 CPU 数据总线上的一个锁存器提供，这样就可以用输出指令实现通道选择。 I/O 7～ I/O 0 为 8 路模拟输入。 O/I 为 1 路模拟输出。 AD4051 的真值表如表 2 所示。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 18 表 2 AD4051 真值表 S’ A2 A1 A0 选通 0 0 0 0 I/O0 0 0 0 1 I/O1 0 0 1 0 I/O2 0 0 1 1 I/O3 0 1 0 0 I/O4 0 1 0 1 I/O5 0 1 1 0 I/O6 0 1 1 1 I/O7 1 * * * * 唐 山 学 院 毕 业 设。