基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的研究

基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的研究

一、通過pstn公用電話網(wǎng)傳輸距離超距離目前，遠(yuǎn)程設(shè)備自動檢測和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂仆ǔ２捎靡韵路椒ā?、使用RS-485、CAN總線方式;2、利用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電臺或通過中國移動和聯(lián)通公司提供的GSM和GPRS服務(wù);3、通過PSTN公用電話網(wǎng)以撥號或?qū)＞€方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。在以上3種數(shù)據(jù)傳輸方式中,利用RS485、CAN總線傳輸,優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟,可靠,通信速率高,但傳輸距離有限(1~10km)。采用無線傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是信號覆蓋范圍廣,只要信號條件允許,可對超遠(yuǎn)距離的目標(biāo)實(shí)施監(jiān)測控制,但缺點(diǎn)是系統(tǒng)的成本太高。采用PSTN公用電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時,要根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)量的多少采取不同的方法,如數(shù)據(jù)量較大,可利用MODEM方式;如果數(shù)據(jù)量較少,可直接利用DTMF雙音多頻信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本文就是針對后者利用AT89S52單片機(jī)來控制DTMF雙音多頻編碼芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和檢測。二、進(jìn)路一:將電源和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計在網(wǎng)絡(luò)上接發(fā),將所有電源源接口接口直接進(jìn)入其它位置,使用戶在信號不接本系統(tǒng)通過AT89S52單片機(jī)外接一片DTMF雙音多頻編碼芯片PCD3311來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。由AT89S52單片機(jī)的P1口作為PCD3311的數(shù)據(jù)輸入端,擴(kuò)展一片8155或由單片機(jī)的其它剩余I/O口可作為系統(tǒng)的報警信號輸入,AT89S52的P3.3用來控制一個繼電器,平時繼電器處于開路狀態(tài),PCD3311和外線是斷開的。當(dāng)報警信號產(chǎn)生時,則繼電器將會吸合,系統(tǒng)與電話外線將連接,同時PCD3311芯片開始撥號工作。系統(tǒng)中的ADC0809主要用于對模擬量信號的監(jiān)測,如外部的溫度、濕度、壓力等。在進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器之前,首先應(yīng)通過傳感器將這些模擬信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的0~5V的電壓信號。三、系統(tǒng)核心區(qū)域的選擇該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示美國ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的微控制器,2002年末,為適應(yīng)技術(shù)及市場的變化和需求,ATMEL公司決定停止生產(chǎn)AT89C51、52系列單片機(jī),取而代之的是采用可在系統(tǒng)編程技術(shù)的AT89S51、52系列單片機(jī)。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是性能價格比很好,而且具有成熟的開發(fā)工具和軟硬件資源,這些都將直接影響產(chǎn)品開發(fā)過程中的兩大關(guān)鍵因素開發(fā)周期、開發(fā)成本。整個系統(tǒng)的核心部份是信息采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸檢測模塊。下面的介紹將就這兩個模塊來展開。四、并行a/d轉(zhuǎn)換芯片測量和控制是單片機(jī)系統(tǒng)的一個很重要的領(lǐng)域。其典型的應(yīng)用模式是通過傳感器采集現(xiàn)場的微弱的信號參數(shù),經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后再通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換送至單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行各種工業(yè)調(diào)節(jié)和控制。該模塊采用目前較流行的并行A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。ADC0809是逐次比較型8位8通道A/D轉(zhuǎn)換器,時鐘頻率為640KHZ,轉(zhuǎn)換時間為100us,模擬信號輸入電壓為8通道0~5V。ADC0809與具有并行總線協(xié)議的單片機(jī)接口十分容易,可通過P0端口直接與AT89S52單片機(jī)連接。1、ale運(yùn)行參數(shù)圖2是ADC0809與AT89S52單片機(jī)的硬件電路連接圖。ADC0809的第10腳是它的CLOCK時鐘信號輸入端,圖中它與單片機(jī)的ALE端連接。51系列單片機(jī)在通常情況下,當(dāng)不使用MOVX指令時,ALE端輸出信號為晶體震蕩頻率的1/6,即晶震頻率為6MHZ時,ALE分頻為1MHZ,完全可以滿足ADC0809的時鐘要求。ADC0809的第22腳ALE端為通道地址鎖存輸入端,在ALE脈沖的上升沿,將A、B、C的通道地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器中。ADC0809的第6腳START為啟動信號輸入端,在START脈沖的上升沿復(fù)位寄存器,而在下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換器開始新的轉(zhuǎn)換。將ADC0809的ALE與START端相連,通過AT89S52的P2.1和RD讀信號來啟動ADC0809并讀取相應(yīng)的結(jié)果。同時P2.1配合WR寫信號將D0~D3提供的3位地址鎖存并選通ADC0809的某個通道。轉(zhuǎn)換結(jié)束后,ADC0809的第7腳EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號標(biāo)志輸出端輸出為高電平,經(jīng)非門后送至P1.4引腳作為單片機(jī)的中斷和查詢信號。五、dtmf雙音多頻編碼芯片與風(fēng)機(jī)的接口電路設(shè)計本系統(tǒng)利用DTMF編碼信號作為數(shù)據(jù)的傳輸手段,在這個模塊中的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)DTMF雙音多頻編碼芯片與AT89S52單片機(jī)的接口,接下來先介紹所選用的DTMF雙音多頻編碼芯片的工作原理,再給出它與單片機(jī)的硬件接口電路圖。1、pcd3311封裝PCD3311是PHILIPS公司生產(chǎn)的DTMF雙音頻發(fā)生器,可以和所有標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)直接接口,接收二進(jìn)制碼的并行或串行數(shù)據(jù),串行數(shù)據(jù)格式為IIC總線或并行總線方式。PCD3311采用14腳DIP封裝,主要特點(diǎn)包括:⑴工作電壓為2.0~5.5V;⑵與CPU的接口為并行方式或IIC總線方式;⑶芯片內(nèi)部包括濾波電路,諧波失真低;⑷單音頻或DTMF雙音頻輸出。PCD3311有并行和串行兩種工作方式,可通過MODE引腳電平的高低來選擇。當(dāng)MODE為高電平時,在STROE選通脈沖的上升沿之前,CPU可以將數(shù)據(jù)信號通過D0~D4端口送給PCD3311。當(dāng)MODE為低電平時,PCD3311以IIC總線方式工作,通過SCL時鐘線和SDA數(shù)據(jù)線來完成信號的接收和編碼。2、時通信接口接口設(shè)計PCD3311和單片機(jī)的硬件接口電路圖如圖3所示。PCD3311的1、2端連接一個6MHZ的晶體,為芯片提供時鐘信號。MODE(3腳)為PCD3311工作方式選擇端,根據(jù)該引腳電平的高低可選擇芯片工作在串行或并行兩種方式。D0~D4為DTMF編碼數(shù)據(jù)輸出端,可直接和單片機(jī)或外部擴(kuò)展的I/O接口芯片(如8155)連接。TONE為DTMF音頻信號輸出端,通過一個音頻放大器與程控交換網(wǎng)絡(luò)的用戶終端外線連接。3、pcd3311與pcd3311的d0d4的d311算法實(shí)現(xiàn)PCD3311與單片機(jī)的接口子程序以并行接口為例,當(dāng)MODE置為高電平時,可直接將數(shù)據(jù)送到PCD3311的D0~D4端口,此時應(yīng)將STR置為低電平選通,待數(shù)據(jù)