公交车管理系统电子站牌设计

本科毕业论文（设计）论文题目：公交车管理系统电子站牌设计学生姓名： 所在院系： 所学专业： 导师姓名： 完成时间：摘 要本文针对目前公交车管理系统电子站牌子系统实时性以及可操作性的要求，介绍了公交车管理系统电子站牌的硬件和软件的设计。该系统利用了太阳能供电、GSM 短信模 块通信和 LED 屏显示，系 统的中央控制单元用 STC89C516RD+单片机作为核心，GSM 短信模块通过串口 RS232 与中央控制 单元相接，通过串口接收 GSM 短信模块的信息，实现了来自交通调度中心的控制信息与中央控制单元的通信，中央控制单元 经过处理分析接受到的信息后，调用其存储固化在ROM 中的汉 字点阵库，从而形成 显示点阵码，可实现 LED 点阵屏显示；LED 点阵屏显示外加的时钟芯片可实现定时显示控制或显示实时时间。关键词：太阳能电池板;LED 点阵屏;GSM 短信模块The design of electric station board in the bus managerial systemAbstractIn order to meet the needs of E-stop on real-time and Interoperability in Intelligent Transportation management System (ITS), This article introduces a design methord of the intelligent transportation system of the E-stop hardware and software.The system bases on a modular design concept,Uses solar power supply,SMS GSM communications module and the LED screen display.Meanwhile it uses STC89C516RD + single-chip microcomputer as a central control unit.GSM SMS module connected with the Central Control Unit through RS232 serial port,and receive SMS information though the Serial ports,achieved the communication between the Traffic Control Center and the E-stop.Then,the central control unit processing and analysising those information received.The E-stop displays the received informations on the screen by these characters stored in the ROM. Furthermore the screen can display real time and remain time by a Clock-chip.Key words: Solar panels;LED dot matrix screen;GSM SMS module目 录1 引言 .12 方案论证 .12.1 整体方案选择 .12.2 电子显示站牌的选择 .22.3 GSM Modem 的选择 .33 系统结构框图 .44 系统硬件设计 .44.1 LED 电子 显示屏驱动显 示电路 .44.2 显示屏主控制电路 .64.2.1 控制器的比较及选型 .64.3 存储电路 .94.3.1 存储电路芯片介绍 .94.3.2 存储电路 .104.4 实时时钟电路 .114.5 STC89C516RD+单片机内部看门狗的使用 .114.6 TC35i 模块 AT 指令及中文短信息的收发 .134.6.1 单片机与 TC35i 的硬件接口 .134.6.2AT 指令介绍 .134.6.3 单片机发送 AT 指令的程序设计 .144.7 中文短信息的收发 .154.7.1 PDU 模式及中文短信息的编码 .155 太阳能供电控制电路 .175.1 系统设计方框图 .175.2 太阳能电池板和蓄电池的选用 .185.2.1 太阳能电池 .185.2.2 蓄电池 .205.2.3 太阳能电池板和蓄电池的选用 .215.3 太阳能供电控制电路 .226 系统总体电路图 .237 结论 .23谢辞 .23参考文献 .24附录 1.25附录 2.261 1 引言随着我国国民经济的飞速发展，城市建设日新月异，城市交通问题日益严重，已成为严重影响许多大中城市发展的重点问题之一。许多大中城市政府部门每年都要投入大量的人力、物力，用以改善和解决城市交通拥挤的问题。国家已将智能交通建设列入“ 十五”科技规划予以重点支持。许多大中城市都在陆续申请建立城市智能交通示范基地。由于城市公共交通与小汽车相比，具有客运量大、相对投资少、占有资源少、效率高、 污染相对较少、人均占用道路少等优点。据有关专家测算：“城市中公共交通的载客量为小汽车的 30 倍，承 载着城市 80以上的客运量”。 “以常 规公交运输占用道路面积为 1 计算，则运输同样多的乘客，自行车占用的道路面积为 5，小汽 车为 15”；“按单位载客量计，它的公里耗油量、尾汽排放量等指标与小汽车相比。均 优于小汽车 10 倍左右” 。因此，近年来，各地政府 领导及交通管理部门都逐渐形成这样一些共识：“发展公共交通是改善城市交通的战略选择”“解决城市交通 问题必须体现优先发展城市公交的原 则”。显然，大力发展公共交通，实现数字化、智能化城市公文管理，努力提高公共交通运 营管理效率和社会服务水平，现已成 为摆在各城市主管领导及交通管理部门面前的重要课题，它是适合中国国情的 现代化大中城市发展的必然要求。本文详细地叙述了基于西门子公司的 TC35i 型 GSM 手机模块的无线 LED显示的公交电子站牌的设计过程。文中探讨了利用 GSM 短消息作为数据传输媒介实现远程控制 LED 显示的 电子公交站牌的可行性，给出了采用 TC35i 模块和STC89C516RD+单片机构成的远程控制 LED 显示电子公交站牌的设计方案，并详细介绍了远程控制 LED 显示屏的硬件组成和软 件的工作流程。文章重点 阐述了 STC89C516RD+单片机和 TC35i 模块的接口、TC35i 的特点和主要功能、AT指令的应用、短信 PDU 编 解码在单片机上的实现，LED 显示屏的构成等。 该系统单片机 STC89C516RD+通过标准串口经电平变换与 TC35i 模块相连，完成对TC35i 模块的初始化和短消息的数据收发功能，同时使用并口与 LED 显示公交电子站牌相连，完成单片机与 LED 显示电子公交站牌的信息 传递。实践证明，这种设计思想充分的使用了单片机的内部资源，有利于系统硬件的简单化，大大方便了系统硬件的设计，并很大成度的提高了系统的可靠性。2 方案论证2.1 整体方案选择方案一：基于 ARM 的嵌入式系统。 这种方案中我们 可以使用现有的操作系统（linux），在系统的基础 上进行应用程序的开发。由于 ARM 处理器的功能强大，2资源丰富，因此使用这种方案可以使系统功能近乎完美，并且由于使用了操作系统，应用程序的设计会变得简单可靠。但是 这种方案成本较高，同 时使用的嵌入式操作系统也会占用一部分额外的硬件资源，这样会大大的提高开支。目前情况下我们不考虑这种方案。方案二：单片机与 GSM 模 块构成的系统。目前 单片机已非常普遍，基于 51内核的单片机芯片也有众多供应厂商。例如，台湾宏晶科技的 STC 系列，Cyganl公司的 C8051 系列。这些 单片机都有丰富的片上 资源，一般都不需要外扩其他器件就可以构成一个完整的系统。方案三：由 CPLD 器件组成的控制 电路，具有很高的可靠性和设计灵活性，所实现的显示效果样式较多，但采用可编程逻辑器件 CPLD 的设计成本相对较高。由于采用由单片机组成的控制电路已能完成设计的要求，且其性价比要优于采用由其他组成的控制电路。因此，本文的中央控制 单元采用第二种方案。2.2 电子显示站牌的选择根据论文的设计要求，本文提出了以下几种方案，对比论证， 选取较合适的方案。（1）CRT 监视器太阳能供电方案：在站牌出安装一小型彩色监视屏，将站点信息显示在 CRT 监视器上，供行人查阅。该系统采太阳能进行供电，站点信息放在存储器内，通过无线广播的方式进行数据更新。这种方案的优点：是成本比较低，可以采用淘汰下来的 电视机作为监视器；缺点是：耗电量巨大，需要巨大的太阳能电池板来供电，另外 CRT 显示器在阳光下的显示效果不理想。（2）LED 点阵显 示屏太阳能供 电方案：整个站牌由 LED 显示屏构成，站点信息在点阵屏幕上显示，并且可以以静态的方式固定显示站点或者以动态的方式轮流显示所有的站点，系 统由太阳能供电，在雨天的时候还可以通过备用的蓄电池供电，正常的时候，太阳能电池板向蓄电池进行充 电 1。系统利用 GSM 短信模块的 GSM 网络将系统进 行更新、升级。这种方案的优点是：成本相对比较低廉，能及时动态的显示站点信息， 显示的信息容量也比较大，便于远程控制和升级。缺点是：受目前 LED 显示技 术的限制， 对于图像和 视频显示的效果不是很理想。（3）液晶显示器（或者等离子）太阳能供电方案：由液晶（等离子）显示器构成站牌，不但能显示站点信息，还可以显示图象或者视频信息，系 统使用太阳能进行供电，站点信息经过专用 电缆或者互联网络传送。这种方案的优点是能在有限的站牌上显示更多的信息，尤其是图像和视频信息，缺点是成本太高，数据 传输量巨大，不适合推广使用。通过比较上述三种方案，可以发现 LED 点阵显示方案有很大的可行性，而3 且其系统的升级也比较方便，便于推广使用，适应现代化建设的发展需求。2.3 GSM Modem 的选择本设计中 GSM Modem 是该系统中的核心部分，正确选择合适 GSM Modem将关系到整个项目设计的成败。目前 GSM Modem 有众多供应商提供，我们将对几种常用的 GSM 模块进 行评估，以便选择合适的方案。（1）MZ28 模块MZ28 模块是中兴通讯推出的 GSM 无线双频调制解调器，主要为语音传输、短信发送和数据业务提供无线接口。MZ28 集成了完整的射频电路和 GSM 的基带处理器，特别适合于迅速开 发基于 GSM 无线网络的无线应用产品。带有人机接口（MMI ）界面的应用产品内部与 MZ28 的通讯可通过标准的串行接口（RS232）进行。MZ28 使用简单的 20-PIN ZIP 插座与用 户自己的应用系统相连，此 ZIP 连接方式提供开发所需的数据通信、音频和电源等接口信号。MZ28 可以作为无线引擎，嵌入到用户 自己的产品当中，用 户可以用单片机或其他 CPU 的UART 口，使用相应的 AT 命令， 对模块进行控制，达到使其产品可以轻松进入GSM 网 络的目的 2。（2）TC35i 模块TC35i 是 Siemens 公司推出的新-代无线通信 GSM 模块。自带 RS232 通讯接口，可以方便地与 PC 机、 单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35i 模块的工作电压为 3.35.5V，可以工作在 900MHz 和 1800MHz 两个频段，所在频段功耗分别为 2w(900M)和 1w(1800M)。模块有 AT 命令集接口，支持文本和 PDU 模式的短消息、第三组的二类传 真、以及 2.4k，4.8k，9.6k 的非透明模式。此外， 该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游 检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK 等模式。通过独特的 40 引脚的 ZIF 连 接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向 传输。通过 ZIF 连 接器及 50 天线连接器，可分别连接 SIM 卡支架和天线。 TC35i 模块主要由 GSM 基带处理器、GSM 射频模块、供电 模块(ASIC)、 闪存、ZIF 连接器、天 线接口六部分组成。作为 TC35i 的核心，基带处 理器主要处理 GSM 终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR 和 EFR 语音信道编码。其它功能介绍可参见相关资料。通过对比以及资料的查找，我们发现 TC35i 有众多的用户，资料介绍比较全面详细。网 络上也有很多电 子爱好者、工程 师对 TC35i 比较感兴趣， 讨论的话题比较多，更有很多调试笔记 等可以参考。因此我 们考 虑选用该模块， 这样风险较小，成功率较高，遇到问题方便解决。43 系统结构框图根据设计要求及方案论证，系统整体电路方框图如图 1 所示。图 1 系统整体硬件电路方框图在图 1 所示的方框图中，单片机系统包括单片机系统、实时钟电路芯片、看门狗电路、信息存储电路、GSM 模块接口电路和 LED 点阵显示屏构成。其中单片机系统控制器采用芯片 STC89C516RD+、实时时钟电路采用芯片DS1302、看门狗电路采用 STC89C516RD+内部的看门狗设置、信息存储单元电路采用芯片 CY62256。GSM 模 块采用 TC35i，TC35i 带有标准的串行通信接口通过 MAX232 进行电平转换后与单片机进行接口。在本设计中我们的重点是进行短信息的接收与PDU 解码，因此 LED 显示屏我们不在自行设计，而是采用市面上出售的成品LED 屏幕。这样我们需要制作 LED 显示屏的控制部分和编写与 LED 显示屏通信的并口驱动程序。由于 TC35i 它本身就是基于 URAT 的串口模块，所以通过串行通信接口直接与单片机相连，但由于电平不匹配，所以单片机串口要加MAX232 后才可以与 TC35i 通信。4 系统硬件设计4.1 LED 电子 显示屏驱动显 示电路 显示屏分成屏体和控制器两部分，屏体的主要部分是显示阵列以及有行列驱动电路。根据安装环境的空 间以及考虑成本造价，决定使用多大尺寸的显示屏，从而决定了显示模块的数量， 这里以 88 点阵为例，模块单位为 256 点阵，即需要 16 块点阵模块，如图 2 示。 汉字一般是 256 点阵 ，那么 该屏可以一次显示 4 个汉字。太阳能电源电路电源电路GSM 模块接口电路LED 点阵显示屏看门狗电路信息存储单元电路实时时钟电路单片机系统控制器5 VCC74HC15474HC595 74HC595ABCDDATACLKSTR采用扫描方式进行显示时，分成两步，对于每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器，由 单片机给出行选通信号，从第一行开始依次对各行进行扫描， 对于列，根据各列所存数据，确定相 应的列 驱动器是否将该列与行接通，如果接通，那么该行该列的 LED 将亮，以同样方法进行显示全部各行都扫描一遍之后( 一个扫 描周期) ，再从第一行开始，进行下一个周期的扫描。只要一个扫描周期的时间比人眼 1/25 秒的滞留时间短，就不会感觉出闪烁现象。显示数据从驱动芯片到显示模块是以并行方式传输的，但显示数据从单片机到驱动芯片是以串行方式传输的，由于串行传输的控制电路简单，设计容易，缺点是串行数据传输需要很长的时间，不过这可以由软件来弥补，也可考虑单片机的控制速度。显示驱动电路由 74HC595 组成。 74HC595 输入端是 8 位串行移位寄存器，输出端是 8 位并行缓存器具有锁存功能。由于 CLK、LOAD 端相连，而数据线分开，这样 在同一脉冲下，行列的数据可以同 时进行传 入，行列数据准 备好后，启动 LOAD 信号使所有数据同时输出并锁存，这样的设计较之传统方法提高了 4倍的速度，占用 I/O 口少，由于 CLK， LOAD 引线较长， 为避免线间干扰，在驱动 6 片 74LS595 之后再加驱动芯片 74LS5244 以驱动下一级驱动电路。LED 显示屏驱动电 路的设计 ，与所用控制系 统相配合，通常分为动态扫描型驱动及静态锁存型驱动二大类 3。以下就 动态扫描型 驱动电路的设计为例为进行分析：动态扫描型驱动方式是指显示屏上的 4 行、8 行、16 行等 n 行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通 过行驱动管的分时工作，使得每行 LED 的点亮时间占总时间的 1/n，只要每行的刷新速率大于 50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如 74HC595 或 MC14094 等作为列数据锁存，以 8050 等图 2 显示驱动电路6小功率 NPN 三极管为行驱动，而以达林顿三极管如 TIP127 等作为行扫描管。如动态扫描型驱动方式是指显示屏上的 4 行、8 行、 16 行等 n 行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通过行驱动管的分时工作，使得每行 LED 的点亮时间占总时间的 1/n，只要每行的刷新速率大于 50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如 74HC595 或 MC14094 等作为列数据锁存，以 8050 等小功率NPN 三极管为列驱动，而以达林顿三极管如 TIP127 等作为行扫描管。如以单色点阵、16 行64 列为一个基本单元，则需用 8 片 74HC595、16 个行扫描管，其工作原理为：将八片 74HC595 级连，共用一个串行时钟 CLK 及数据锁存信号STR。当第一行需要显示的数据经过 88=64 个 CLK 时钟后将全部移入 74HC595中，此时产 生一个数据锁存信号 STR，使数据 锁存在 74HC595 的后级锁存器中，同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行 LED 的正端都接高平，显然第一行 LED 管子的亮、灭取决于 74HC595 中所锁存的信号；在第一行 LED 管子点亮的同 时，在 74HC595 中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，并同时由行扫 描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行 LED 管子点亮 以此 类推，当第十六行 扫描 过后再回到第一行，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像，其工作时序见图 3。图 3 串行移位工作时序图4.2 显示屏主控制电路在控制领域 51 系列、PIC 系列以及 AVR 系列单片机是常用的微型控制器，每个系列都有自己的优缺点，在某些方面都有自己的长处。在具体的设计当中要综合考虑，如单片机的资源是否满足系统要求，系 统 是否有严格的速度要求，系统对控制器的抗干扰能力，硬件的加密性，外围电路是否简单，是否有比 较齐全的成熟的开发、调试工具，如果要生产的话，则还要考 虑价格和供货渠道等因素。4.2.1 控制器的比较及选型DATACLKSTR7 PIC 系列单片机： PIC 单片机采用精 简指令使其执行效率大 为提高。PIC 系列 8 位 CMOS 单片机具有独特的 RISC 结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard ）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于 8 位的数据位数，这与传统的采用 CISC 结构的 8 位单片机相比，可以达到 2:1 的代码压缩，速度提高 4 倍。PIC 有优越开发环境。PIC 在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开 发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。其引脚具有防瞬态能力，通过限流 电阻可以接至 220V 交流电源，可直接与继电器控制电路相连，无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。PIC 以保密熔丝来保护代码，用 户在烧入代码后熔断熔丝， 别人再也无法 读出，除非恢复熔 丝。目前，PIC 采用熔丝 深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性 5。AVR 系列单片机：是一种新型的单片机。运行速度快，一个时钟周期执行一条指令。硬件应用哈佛(Harvard)结构，具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。AVR 单片机是多累加器型，数据处理速度快。超功能精简指令，具有 32 个通用工作寄存器，相当于有 32 条立交桥，可以快速通行。相当多的单 片机只有一个累加器，就像一条独木桥，所有事都要通过 累加器，速度慢。AVR 单片机系列中有 128B4KB的 SRAM 静态随机数据存 储器，可灵活使用指令运算、存放数据，中断响应速度快。AVR 像 8051 一样，有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。高级C 语言 编程效率高。从高 级语 言 C 代码完成同一任 务实例来比较， 8 MHz AVR单片机的速度相当于 24 MHz 的 80C51 单片机，AVR 比 80C51 快 28 倍。AVR是低功耗单片机，具有休眠省 电功能(Power Down)及闲置(Idle)低功耗功能。一般耗电在 12.5 mA；对于典型功耗情况，WDT 关闭时为 100 nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低 1.8 V 即可工作。可多次烧写的 Flash，且具有多重密码保护锁死(Lock) 功能。I/O 口功能强、驱动能力大，具有输入/输出、三态高阻输入，也可设定内部拉高电 阻作输入端的功能，以便于应用到各种所需的场合(多功能 I/O 口 )。51 系列单片机：51 系列是指是兼容 Intel 公司 51 指令集的单片机系列的统名称。这 种单片机所包括的硬件资源有：（1）一个 8 位的微处理器；（2）片内数据存储器 RAM，用以存放可以 读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以欲显示的数据等；（3）片内程序存储器 ROM/EPROM，用以存放程序、一些原始数据和表格；（4）四个 8 位并行 I/O 接口 P0P3，每个口可以用作输入，也可以用作 输出；8（5）两个（或三个）定时器/计数器，每个定 时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计 数，也可以 设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；（6）五（或六个）个中断源的中断控制系统；（7）一个全双工 UART 接口（通用异步接收发送器）的串行 I/O，用于 实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；（8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容须要外接。可以看出 MCS-51 系列单片机也是一款功能强大的单片机。STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超 强抗干扰/ 高速/ 低功耗的单片机，指令代码 完全兼容传统 8051 单 片机，12 时钟 / 机器周期和6 时钟/机器周期可任意选择，最新的 D 版本内部集成 MAX810 专用复位电路。特点如下：（1）.增强 6 时钟/机器周期， 12 时钟/机器周期 8051CPU；（2）工作电压：5.5V3.4V （5V 单片机）/3.8V2.0V （3V 单片机）；（3）工作频率范围：040MHz ，相当于普通 8051 的 080MHz 实际工作频率可达 48MHz；（4）用户应用程序空间 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字节；（5）片上集成 1280 字节/512 字节 RAM；（6）通用 I /O 口（32/36 个）复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉（普通 8 051 传统 I /O 口）， P0 口是开漏输出，作 为总线扩展用 时，不用加上拉 电阻，作为I /O 口用 时，需加上拉电阻；（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/ 仿真，可通 过串口（P3.0/P3.1）直接下载 用户程序，8K 程序 3 秒即可完成一片；（8）EEPROM 功能；（9）看门狗；（10）内部集成 MAX810 专用复位电路（D 版本才有），外部晶体 20M 以下时，可省外部复位电路；（11）共 3 个 16 位定时器/计数器，其中定时器 0 还可以当成 2 个 8 位定时器使用；（12）外部中断 4 路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；（13）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个 UART；（14）工作温度范围：075 /40+85 ；（15）封装：PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44 。9 从以上几种型号单片机的比较中可以看出，PIC 单片机、AVR 单片机虽然在很多方面都有其特点，如在运行速度上，内部资源的配置等。但因其价格高，开发工具不及使用 51 系列单片机齐全，再考虑本系统对 CPU 的要求并不是很高，综合考虑还是选用已经普及的 51 内核的单片机。4.3 存储电路4.3.1 存储电路芯片介绍CY62256 是一种 32K 的高集成度的 RAM，采用 单 一+5V 电源供电，双列直插式 28 引脚 SOIC 封装，它存 储容量大、集成度高、成本低，具有灵活的 读写性和较好的数据非易失性等特点，其芯片的引脚排列如图 4 所示。图 4CY62256 芯片引脚排列功能引脚：A0A15 16 位的地址输入端口；I/O0I/O7 8 位输入和输出端口；CE 地址锁存使能端，用来控制锁存器；WE、OE 读写选通信号端，（低电平有效）VCC、GND 电源引脚74HC373 三态输出的八路 D 透明锁存器，双列直插式 SOJ-20 封装，用于暂存数据信息的作用，其芯片引脚排列如图 5 所示。功能引脚：LE 锁存器使能输入端；OE 三态允许控制端（低电平有效）；D0D7 数据输入端； O0O7 输出端；VCC、GND 电 源引脚。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 19-May-2009 Sheet of File: C:Documents and SettingsAdministrator.DDBDrawn By:A141A9 24A122A73A11 23A64OE 22A55A10 21A46A37CE 20A28D7 19A010D5 17D011D4 16D112D213GND14 D3 15A19A8 25A13 26WE 27VCC 28D6 18CY6225610图 5 74HC373 芯片引脚排列4.3.2 存储电路在控制系统中，采用 SoC 型 STC 系列宏晶单片机 STC89C516RD+同时扩展 RAM 用于存放与显示屏对应的要显示的 128B 数据以及从 GSM 模块读取的信息。为 了增大存放数据的容量，本 设计采用了 CY62256（32KB）进行数据的存储。它有 15 条地址总线，其中低 8 位地址由 P0 口经 74HC373 锁存器后提供，而且也作为 8 位数据 I/O，高 8 位地址由 P2 口提供。存储电路原理图如图 6 所示。图 6 存储电路原理图从电路图中可以看出单片机与输出锁存器和存储器之间的接口很简单，采用了总线的传输方式，这种 输出锁存器可以应用于任何需要额外数字输出的环境中。CY62256 的地址输 出被用来驱动 74HC373 锁 存器使能输入端 LE（Latch Enable）。只要处理器访问那些分配给这种设备的存储区域，那么地址解码器将会触发锁存器以获取数据总线上的信息。因此，处理器会把一个字节的信息写入到1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 19-May-2009 Sheet of File: C:Documents and SettingsAdministrator.DDBDrawn By:D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE11U674HC373A14 1A9 24A12 2A7 3A11 23A6 4OE22A5 5A10 21A4 6A3 7CE20A2 8D719A0 10D517D011D416D112 D213 D315A1 9A8 25A13 26WE27D618U10CY62256A8A14A13A12A10A11A9A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7D0D1D2D3D4D5D6D7/WR/RDGNDALEGNDD0-7D0-7 A8-14A0-7A0-7OE 1D0 2D1 3D2 4D3 5D4 6D5 7D6 8D7 9LE 11Q712 Q613 Q514Q415 Q316 Q217Q118 Q019 74HC57311 锁存器地址区域中的任意地址上，接着这一字节的信息便会被输出到 LED 组。采用动态扫描方式，用 74HC373 三态输出的八 D 透明锁存器进行 16 行的逐行扫描，利用人眼的视觉暂 留效果，在 显示屏上可以减少发热量，而且可以 节省 I/O 资源。4.4 实时时钟电路在本系统中需要显示当前的日期、时间提示，因此我们使用一个时钟芯片，用来提供年、月、日、星期、小时、分钟等信息内容。我们选用 DALLAS(达拉斯)公司生产的时钟芯片 DS1302，外形 图如图 7 所示。图 7 DS1302 外形及管脚分布DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM，通 过简单的串行接口与 单片机进行通信。 实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES（复位），（2）I/O（数据线 ），（3）SCLK（串行时钟）。时钟/RAM 的读/ 写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低 保持数据和时钟信息时功率小于 1mW。双 电源管脚用于主电源和备份电源供应，如图 8 所示。图 8 实时时钟电路从图中可以看出 X1、X2 连接 32.768MHZ 的晶体振 荡器，用来产生 DS1302的片外振荡脉冲，BT 1 脚连 接一块纽扣的电池作为备 用电源，SCLK、I/O、RST 脚接单片机，运用单总线方式控制。4.5 STC89C516RD+单片机内部看门狗的使用STC89C516RD+单片机通过向特殊功能寄存器 WDT_CONTR 写入指定的数据，来启动或复位内部看门 狗。 WDT_CONTR 寄存器的各位及其功能如表 1 所S C LK 7V C C 21X 12X 23R S T 5I/O 6V C C 1 8G N D41 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 14-May-2009 Sheet of File: C:Documents and SettingsAdministrator.DDBDrawn By:VCC2X1X2GNDVCC1SCLKI/O/RSTDS1302Y132.768VCC BT13V GNDGND12示 6。表 1 WDT_CONTR 寄存器Mnemonic ADD Name 7 6 5 4 3 2 1 0 Reset ValueWDT_CONTRE1h WDT control register- - EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2 PS1 PS0 XX00,000表中各位描述：（1）EN_WDT 看门狗允许位，当 设置为“1” 时，看 门 狗启动。（2）CLR_WDT 看门狗清“ 0”位，当 设置为“ 1”时，看门狗重新计数，硬件将自动清“0”此位。（3）IDLE_WDT 看门狗“IDEL”模式，当 设置为“1”时，看门狗定时器在“ 空闲模式”计数。当该位清“0” 时 ，看门狗计数器在“空闲模式”不计数。（4）PS2、PS1、PS0 看门狗定时器预分频设置控制位。看门狗预分频值如表2 所示。看门狗溢出时间计算。看门狗溢出时间=（NPre_scale32768）/Oscillator frequency，例如，当系统晶振频率为 12MHz，12 时钟 模式，则看门狗溢出时间= （12Pre_scale32768）/12000000。了解了看门狗定时器特殊功能寄存器各位的功能，我们就可以使用汇编语言或者 C 语言来操作该寄存器。下面是使用 C 语言操作单片机内部看门狗的子程序。表 2 看门狗定时器预分频值PS2 PS1 PS0 预分频（Pre_scale）看门狗定时 器溢出时间（ms）（12MHz 晶振， 12 时钟模式）0 0 0 2 65.50 0 1 4 131.00 1 0 8 262.10 1 1 16 524.21 0 0 32 1048.51 0 1 64 2097.11 1 0 128 4194.31 1 1 256 8388.6void Reset_Wdt(void)WDT_CONTR = 0x3f; /复位看门狗void Init_Wdt(void)WDT_CONTR = 0x3f; /看门狗初始化，使用 12MHz 晶振，13 设置为 256 分频，溢出时间大约 5.46 s有了这两个子程序，在使用 STC89C516RD+的内部看门狗的时候，在程序的开始处调用 Init_Wdt 函数，然后在主程序的适当位置调用 Reset_Wdt 函数就可以实现启动以及复位看门狗。一旦程序跑飞或者死机，在规定的时间内（例如本程序中的 5.46s）没有调用 Reset_Wdt 函数，看 门狗 计数器就会溢出，同时发复位信号给单片机，重新启动系 统。4.6 TC35i 模块 AT 指令及中文短信息的收 发4.6.1 单片机与 TC35i 的硬件接口单片机与 TC35i 是通过标准串口进行数据交换的。因此只需要使用一根串口通信电缆（DB9）连接单片机的串口与 TC35i 的串口即可。单片机与 TC35i 的通信电缆连接方式如图 9 所示。单片机与 TC35i 的波特率都设置为 9600bit/s、8位数据位、1 位停止位、无校验位。123456789RS1R232123456789RS2RS232TC35i图 9 单片机与 TC35i 的连接方式4.6.2AT 指令介绍单片机与 TC35i 通讯实现任何功能都是通过向 TC35i 发送 AT 指令来实现的。在 TC35i 的用户手册中用来操作 TC35i 的 AT 指令非常繁多，但常用的指令并不是很多。表 3 列出了常用的 AT 指令。表 3 常用 AT 指令AT 指令 功能描述AT 联机命令AT+CSQ 查询信号质量AT+CREG? 查询注册状况AT+IPR 设置串