智能公交站牌毕业设计

智能公交电子站牌系统设计 智能公交电子站牌系统设计 摘摘 要要 智能公交电子站牌是一种基于网络多媒体信息发布系统平台整合智 能公交系统针对广大公交出行用户需求而推出的一种新型应用 该系统具备并且 以网络多媒体信息发布系统平台为核心 充分利用 GPS 定位系统 3G 无线通信 系统和公交运营管理中心后台系统的数据接口 将公交运营管理中心系统的实时 运营数据通过网络多媒体信息发布系统平台实时发布到数字站亭 让公众通过该 平台实时了解车辆到站信息 最新交通信息 天气和最新要闻等综合性相关信息 并通过数字站亭提供的触摸和按钮等实现信息查询和交互功能 利用信息发布系 统平台所具有的互联网接入功能 可以建设成为一个端到端的完整互联网应用信 息发布平台 关键词关键词 智能电子站牌 无线通信 多媒体 I 目目 录录 智能公交电子站牌系统设计 I 第一章 绪论 1 1 1 论文背景 1 1 2 智能公交调度指挥管理系统 1 第二章 智能公交电子站牌系统功能 2 2 1 公交车辆实时到站预报 2 2 2 即时信息发布 2 2 3 移动智能监控 2 2 4 信息采集与显示转换自如 2 2 5 多媒体信息服务平台 3 2 6 公交站台显示屏人机交互界面 4 第三章 电子站牌系统工作原理 5 3 1 设备组成 5 3 2 设备工作原理 5 第四章 电子站牌系统硬件设计 6 4 1 LED 电子显示屏驱动显示电路 6 4 2 显示屏主控制电路 8 4 3 存储电路 11 4 3 1 存储电路芯片介绍 11 4 3 2 存储电路 13 4 4 实时时钟电路 14 4 5 STC89C516RD 单片机内部看门狗的使用 15 4 6 TC35i 模块 AT 指令及中文短信息的收发 17 4 6 1 单片机与 TC35i 的硬件接口 17 4 6 2 AT 指令介绍 17 4 6 3 单片机发送 AT 指令的程序设计 18 4 7 中文短信息的收发 20 4 7 1 PDU 模式及中文短信息的编码 20 第五章 结束语 25 参考文献 26 致谢 27 第一章 绪论 0 第一章 绪论 1 1 论文背景 利用卫星定位监控系统对公交车辆进行调度管理已经被普遍采用 韩国和日 本是全球移动定位业务应用最为广泛的国家 韩国和日本的移动运营商和业务供 应商已经逐步建立了比较完善的 基于位置的业务基础设施 移动定位产业价值 链日益走向完善 移动定位业务已经渗透到了社会生活的各个方面 呈现规模化 增长的态势 近几年来 国内两大移动运营商积极进行移动定位业务试验 相继推出基于 不同技术的移动定位服务 随着城市建设和公交事业的飞速发展 公交企业为提 高自身的管理水平 公交车辆的运行效率 降低能源浪费 运用高科技手段对企 业进行管理被提到重要的日程上来 1 2 智能公交调度指挥管理系统 车载终端分系统 完成车辆定位和报警 利用 GSN 网进行通讯 车内自动报 站和广告信息显示等 公交中心调度管理分系统 实时将各车辆的定位信息显示在控制大屏幕上 以短信息向乘客发布跨线路 跨区域公交车辆运行情况 发布广告信息 车辆管 理系统汇总等 电子站牌分系统 显示公交车辆预计 准路公交车运行情况 显示公益信息 及广告信息 本文重点介绍智能公交调度指挥管理系统中电子站牌分系统的设计 第二章 智能公交电子站牌系统功能 1 第二章 智能公交电子站牌系统功能 2 1 公交车辆实时到站预报 站亭上部的显示屏将用于显示公交车辆的到站预报信息 包括线路预报 地 点预报和时间预报 候车乘客可以直观清楚地了解到所等候车辆已驶达的站点 距离到达本站还要多长时间 缓解候车时的焦虑情绪 同时 候车乘客也能根据 时间合理安排自己的等车计划 2 2 即时信息发布 显示屏也可用于发布各类公共信息 如新闻摘要 政府公告 天气预报 路 况信息 财经简讯等 另外 如出现突发性灾害天气和突发性疫情等紧急时间 电子公交站亭将成为有效的政府紧急信息发布平台 第一时间发布信息 成为城 市突发公共时间应急系统的组成之一 2 3 移动智能监控 站亭顶部的无线监控摄像头可以实时监控公交站台周边客流 车流和治安等 状况 是数字公交站亭系统的特色功能之一 这不仅方便了交管部门进行交通管 理疏导 也有利于公安部门进行城市治安监控和管理 构建以城市公交站台和公 交场站为网点的城市交通与治安监控体系 2 4 信息采集与显示转换自如 公交公司可以根据系统实时采集的相关数据 通过后台信息管理中心 实时查看车辆运行所在位置 车 载设备和站亭同属于信号采 集和传送系统的一 部分 能采集和传送车辆所在位置等具体数据 通过信息管理中心的电子系统进 行处理后发布到站亭的显示牌上就变成了等车人所看到的信息 第二章 智能公交电子站牌系统功能 2 2 5 多媒体信息服务平台 多媒体公交电子站牌由于站牌主机通过网络可以连接到后台 并且后台可以 实时接入互联网 因此通过该平台可以实现人网交互功能 例如以数字站亭为核 心点的周边商业信息查询 如周边 1 公里范围内的餐厅 药店 娱乐场所 运动 场所 士多店等各类增值服务信息 这样充分利用多媒体信息发布系统平台优势 将数字站亭变成一个便民服务平台 示意图 2 1 所示 图 2 1 电子站牌示意图 本系统主要由公交运营管理中心 多媒体视讯管理平台 智能电子站牌组成 智能电子站牌包括 LCD 显示屏 信息发布系统终端主机 3g 通信模块等连接到 INTERNET 通过互联网网络实现信息远程发布和管理功能 系统的结构如下图 2 2 所示 图 2 2 系统结构示意图 第二章 智能公交电子站牌系统功能 3 2 6 公交站台显示屏人机交互界面 智能触摸屏公交站牌 功能强大 不仅能告知市民所搭乘车辆的到达 时间 距本站的距离 还可播送时政新闻 娱乐节目 气象信息 政府公告及与 生活息息相关的一些便民信息 智能公交站牌除具备基本公交站牌功能外 还是 一个公众信息发布平台和交通信息采集终端 市民可直观了解到本站车辆的上站 信息 可利用触摸查询系统查询线路 可查找某一线路的起点 终点 首末班车 时间 途径站点等 还可以输入某一个站点名称进行检索 系统会列出所有途经 该站的线路 也可以输入出发地和目的地进行检索 系统可列出所有可直达的线 路 如未找到直达线路则列出所有换乘方案 为使用者提供包括线路 途径站 换乘站在内的详细换乘信息 方便市民对自己的出行进行合理规划 市民在等候 乘车的过程 通过电子站牌了解天气预报 公交线路调整等实用信息 如下图 2 3 所示 图 2 3 触摸式公交站牌电子显示屏设想页面 第三章 电子站牌系统工作原理 4 第三章 电子站牌系统工作原理 3 1 设备组成 本系统主要由调度中心 电子站牌和车载设备组成 采用无线通信模式实现 三者之间的信息传输 保证调度与司机之间的联系 以及向电子站牌发布车辆信 息 系统设备总体结构图如下图 3 1 所示 图 3 1 系统设备总体结构图 3 2 设备工作原理 公交车将其位置信息和到站信息通过无线模块及时的发给最近的电子站牌 电子站牌收到此信息后 将信息放入寄存器内并打包发给下一个站牌 再接力向 下传递 最后包含了所有车站和公交车的信息被传送到调度中心 调度中心将收 到的信息经过处理 再接力式的传回给各电子站牌 实现车辆位置的动态显示和 车辆预计到站时间的显示 调度中心也可将调度信息通过站牌传给车载设备 从 而实现公交调度的智能化 第四章 电子站牌系统硬件设计 5 第四章 电子站牌系统硬件设计 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 8 8 点阵为例 模块单位为 256 点阵 即 需要 16 块点阵模块 如图 4 1 所示 汉字一般是 256 点阵 那么该屏可以一次 显示 4 个汉字 VCC 74 HC 15 4 74HC59574HC595 A B C D DATA CLK STR 图 4 1 显示驱动电路 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 第四章 电子站牌系统硬件设计 6 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 第四章 电子站牌系统硬件设计 7 当第一行需要显示的数据经过 8 8 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 4 2 图 4 2 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 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 DATA CLK STR 第四章 电子站牌系统硬件设计 8 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 128B 4KB 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 1 2 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 第四章 电子站牌系统硬件设计 9 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 P0 P3 每个口可以用作输入 也可以用作输 出 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 5V 3 4V 5V 单片机 3 8V 2 0V 3V 单片机 3 工作频率范围 0 40MHz 相当于普通 8051 的 0 80MHz 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 第四章 电子站牌系统硬件设计 10 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 0 75 40 85 15 封装 PDIP 40 PLCC 44 PQFP 44 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 14 3 1 存储电路芯片介绍存储电路芯片介绍 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 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 19 May 2009Sheet of File C Documents and Settings Administrator 串串 串串 DDBDrawn By A14 1 A9 24 A12 2 A7 3 A11 23 A6 4 OE 22 A5 5 A10 21 A4 6 A3 7 CE 20 A2 8 D7 19 A0 10 D5 17 D0 11 D4 16 D1 12 D2 13 GND 14 D3 15 A1 9 A8 25 A13 26 WE 27 VCC 28 D6 18 CY62256 第四章 电子站牌系统硬件设计 11 图 4 3 6CY62256 芯片引脚排列 好的数据非易失性等特点 其芯片的引脚排列如图 4 3 所示 功能引脚 A0 A15 16 位的地址输入端口 I O0 I 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 4 4 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 D0 D7 数据输入端 O0 O7 输出端 VCC GND 电源引脚 图 4 4 74HC373 芯片引脚排列 OE 1 D0 2 D1 3 D2 4 D3 5 D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 LE 11 Q7 12 Q6 13 Q5 14 Q4 15 Q3 16 Q2 17 Q1 18 Q0 19 74HC573 第四章 电子站牌系统硬件设计 12 4 3 24 3 2 存储电路存储电路 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 4 5 所示 图 4 5 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 123456 A B C D 654321 D C B A Title Num berRevisionSize B Date 19 M ay 2009Sheet of File C Docum ents and Settings Adm inistrator 串串 串串 DDBDrawn By D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U6 74HC373 A14 1 A9 24 A12 2 A7 3 A11 23 A6 4 OE 22 A5 5 A10 21 A4 6 A3 7 CE 20 A2 8 D7 19 A0 10 D5 17 D0 11 D4 16 D1 12 D2 13 D3 15 A1 9 A8 25 A13 26 WE 27 D6 18 U10 CY62256 A8 A14 A13 A12 A10 A11 A9 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WR RD GND ALE GND D0 7 D0 7 A8 14 A0 7 A0 7 第四章 电子站牌系统硬件设计 13 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 图 4 6 DS1302 外形及管脚分布 公司生产的时钟芯片 DS1302 外形图如图 4 6 所示 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 4 7 所 示 SCL K 7 VCC2 1 X1 2 X2 3 RST 5 I O 6 VCC1 8 GND 4 第四章 电子站牌系统硬件设计 14 图 4 7 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 BT1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 4 1 所示 6 表 4 1 WDT CONTR 寄存器 Mn emonic A DD Name543Rese t Value WD T CO NTR E 1h WDT control register E N W DT C LR W DT I DLE WDT P S2 P S1 P S0 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 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 14 May 2009Sheet of File C Documents and Settings Administrator 串串 串串 DDBDrawn By VCC2 X1 X2 GND VCC1 SCL K I O RST DS1302 Y1 32 768 VCCBT1 3V GND GND 第四章 电子站牌系统硬件设计 15 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 N Pre scale 32768 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 12 Pre scale 32768 见表 4 所示 为看门狗定时器预 分频值 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 4 2 看门狗定时器预分频值 P S2 P S1 P S0 预分频 Pre scale 看门狗定时器溢出时间 ms 12MHz 晶振 12 时钟模 式 000265 5 0014131 0 0108262 1 01116524 2 100321048 5 101642097 1 1101284194 3 1112568388 6 void Reset Wdt void 第四章 电子站牌系统硬件设计 16 WDT CONTR 0 x3f 复位看门狗 void Init Wdt void WDT CONTR 0 x3f 看门狗初始化 使用 12MHz 晶振 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 14 6 1 单片机与单片机与 TC35iTC35i 的硬件接口的硬件接口 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 4 8 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RS1 R232 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RS2 RS232 串串串串串TC 35i串串 图 4 8 单片机与 TC35i 的连接方式 4 6 24 6 2 ATAT 指令介绍指令介绍 第四章 电子站牌系统硬件设计 17 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 4 3 列出了常用的 AT 指令 表 4 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 设置串行通信的波特率 AT Send AT 函数名称 AT Send 功能描述 发送 AT 联机命令 通信正常返回 ok 输 入 无 输 出 无 全局变量 无 调用模块 Start timer2 Uart send Close timer2 deal with error void AT Send void INT8U i error counter 第四章 电子站牌系统硬件设计 19 error counter 0 Serial Inter Close while 1 TI 0 RI 0 for i 0 i 9 i rec i 0 x00 Start timer2 用定时器 2 做超时处理 在其他子程序中使用 功能相同 Uart send Command At 3 for i 0 i 9 i while RI rec i SBUF RI 0 Close timer2 if rec 5 O 返回 ok 说明通信 成功 else if error counter 5 否则延时重发 Delaytx100ms 10 else deal with error Serial Inter Open Delaytx100ms 10 第四章 电子站牌系统硬件设计 20 RI 0 这个子函数的功能是向 GSM 模块发送 AT 这条联机命令 通信正常则返回 OK 如果要发送其他 AT 指令 则只需要在程序的开始定义该条指令 例如 要发送 AT CREG 在头文件中需要定义 INT8U code Command Creg 9 AT CREG r 其中指令末尾的 r 是回车符 4 7 中文短信息的收发 4 7 14 7 1 PDUPDU 模式及中文短信息的编码模式及中文短信息的编码 短信收发的编码格式一共有三种 Block 模式 Text 模式和 PDU protocol description unit 模式 其中 Block Mode 已经逐渐被淘汰 目前很少用了 Text Mode 是纯文本方式 可使用不同的字符集 从技术上说也可用于发送中文 短消息 但国内手机基本上不支持 主要用于欧美地区 PDU Mode 被所有手机支 持 可以使用任何字符集 这也是手机默认的编码方式 Text Mode 比较简单 而且不适合做自定义数据传输 我们就不讨论了 下面介绍的内容 是在 PDU Mode 下发送和接收短消息的实现方法 PDU 串表面上是一串 ASCII 码 由 0 9 A F 这些数字和字 母组成 它们是 8 位的十六进制数 或者 BCD 码十进制数 PDU 串不仅包含可显 示的消息本身 还包含很多其他信息 如 SMS 服务中心号码 目标号码 回复号 码 编码方式和服务时间等 发送和接收的 PDU 串 结构是不完全相同的 我们 先用两个实际的例子说明 PDU 串的结构和编排方式 例 1 发送一条 PDU 格式的 中文短信息 地区的 SMSC 号码是 短信中心号码 00 目标号码 10 短信息 内容是 你好 则从单片机发送到 GSM 模块的 PDU 可以是 01705FD218FF60597DFF01 如果使用默认的短信中心号码则 PDU 串可以是 D218FF60597DFF01 对照 PDU 编码的规范 各段含义如表 4 4 所示 例 2 接收一条短信息 SMSC 号码是 短信中心号码 00 对方号码是 86 则从 GSM 模块读取的 PDU 串为 01705F0240D188FF60597DFF01 表 4 5 列出了对该 第四章 电子站牌系统硬件设计 21 PDU 串的详细解释 表 4 4 发送 PDU 串分析 分段含义说明 08 SMSC 短信中心地址长 度 共 8 个 8 位字节包含 91 91 SMSC 地址格式用国际格式号码 在前面 加 5F0 SMSC 短信中心号码00 字节翻转后补 F 凑 成偶数个 11 基本参数 TP MTI VFP 发送 TP VP 用相对格式 00 消息基准值 TP MR 0 0D 目标号码长度共 13 个十进制数 不包 含 91 F 91 目标地址格式用国际格式号码 在前面 加 8F0 目标号码10 补 F 凑成偶数个 00 协议标示 TP PID 普通 GSM 类型 点对点方 式 08 用户信息编码方式 TP DSC 8bit 编码 01 短消息有效期 TP VP VP 1 5 分钟 06 用户信息度 TP UDL 实际长度 6 个字节 4F60597D FF01 用户信息 TP UD 你好 Unicode 编码 第四章 电子站牌系统硬件设计 22 表 4 5 接收 PDU 串详解 分段含义说明 08 SMSC 短信中心地址长度共 8 个 8 位字节 包含 91 91 SMSC 地址格式用国际格式号码 在前面 加 5F0 SMSC 短信中心号码00 字节翻转后补 F 凑 成偶数个 24 基本参数接收 无更多信息 有回 复地址 0D 对方号码长度共 13 个十进制数 不包 含 91 F 91 地址格式用国际格式号码 在前面 加 8F6 对方号码 补 F 凑成偶数个 00 协议标示 TP PID 普通 GSM 类型 点对点方 式 08 用户信息编码方式 TP DCS Unicode 编码 423 时间戳 TP SCTS 08 04 01 10 51 46 时区 23 06 用户信息长度实际长度 6 个字节 4F60597D FF01 用户信息内容 你好 从以上两个表格中内容我们可以看出 1 若基本参数的最高位 TP RP 为 0 则没有回复地址的三个段 从 Internet 上发出的短消息常常是这种情形 第四章 电子站牌系统硬件设计 23 2 SMSC 号码 手机号码和时间的表示方法 不是按正常顺序顺着来的 而是按照先存放地位字节后存放高位字节的规则形成的 而且要加 F 将奇数 补成偶数 在 PDU 模式中 可以采用