智能电子巡更机

1、编号xx大学xx学院毕业设计（论文）题目： 智能电子巡更机 系 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： ） （职称： ）xxxx年x月xx日 xx大学xx学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 智能电子巡更机 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： xxxx 年 x 月 xx 日xx大学xx学院 机电 系 电子信息工程 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目

2、智能电子巡更机 2、专题 二、课题来源及选题依据课题来源: 工程应用 选题依据: 在许多单位，如物业小区、边防、巡警、宾馆、酒店、大型 工矿企业、图书馆、管理、监狱、邮政管理、铁路调度、货物运输、消防设备管理部门对这些特定区域安排专门的管理人员定时定点进行巡视检查巡检工作事关安全，必须严格地按规定的线路、时间执行。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：完成巡更机的软.硬件的设计并达到如下技术要求: 1、将巡更棒在巡更点前一晃，（并按动记录按钮），便可记录巡更员、巡更点巡更时间及相关信息、杜绝作弊。 2、具有读信息、数据满、数据空、以及最后1kbytes满载警讯、连线等状、 指示及拨号蜂鸣提示

3、，方便使用。 3、内置时钟芯片，计时准确，校对方便。 4、具有rs485接口，速率1200至19.2k bps。或红外线通讯或usb通讯 四、接受任务学生： 班 姓名 五、开始及完成日期： 自 年 月 日 至 年 月 日六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 院长(系主任) 签名xxxx年xx月xx日摘 要本文研究的巡更系统分两类：离线式、在线式。在线式巡更系统：是巡更人员正在进行的巡更路线，相应到达每个巡更点的时间，在中央监控室内能实时记录与显示。巡更人员如配有对讲机，便可随时同中央监控室通话联系。在线式巡更系统的缺点是：需要布线，施工量

4、很大，成本较高；在室外安装传输数据的线路容易遭到人为的破坏，需设专人值守监控电脑，系统维护费用高；已经装修好的建筑再配置在线式巡更系统更显困难。离线式巡更系统：无需布线，巡更人员手持数据采集器到每个巡更点采集信息。其安装简易、性能可靠、适用于任何需要保安巡逻式值班巡视的领域。离线式巡更系统的缺点：巡更员的工作情况不能随时反馈到中央监控室，但如果能够为巡更人员配备对讲机就可以弥补它的不足之处。 离线式巡更系统又分为两类:接触式与感应式。在全球，rfid非接触卡取代tm接触卡已基本完成，唯独在巡更产品中tm接触卡巡更系统还在应用，原因有二：1.功耗问题，非接触卡由于需要通过无线电波向卡片馈电，发射

5、功率较接触卡大的多，功耗也会很大。2.坚固防水问题，由于非接触巡更机存在电磁兼容性，做到坚固防水存有一定难度。由于离线式巡更系统操作方便、费用较省，目前全国各地 95%以上用户选择的是离线式电子巡更系统。非接触(感应)巡更机将取代接触式巡更机。本文研究的巡更系统主要根据射频识别技术来实现。下面介绍了射频识别系统的基本原理.其次，由em公司提供的读头芯片，设计研制了一种射频识别系统。在此基础上，研制了一款轻巧、便捷的巡更机。同时，研究如何安排存贮系统的存贮结构，数据交换的具体通信规则，系统功能的扩展。系统可以实现对数据记录进行保存、维护、分析、查询统计、报表打印。为了方便对巡更记录的实时跟踪，系

6、统采用了具有时间基准功能的时钟芯片。关键词：射频识别；射频巡更系统；单片机abstractin this paper, the patrol system in two categories: offline, online style. patrol-line system: is the ongoing patrol officers patrol routes to reach the corresponding point of each patrol time, in the central control room to record and display real-time.

7、patrol officers with walkie-talkies, can call at any time contact with the central control room. -line patrol systems weaknesses are: need wiring, large construction volume, high cost; 在 outdoor installation of lines to transfer data easily zaodao the destruction of man-made, hand duty would require

8、, monitor computer, system maintenance costs high; is newly fitted hao building and then patrol system configuration-line is even more difficult. off-patrol system: no wiring, patrol officers hand-held data collection devices to collect information on each patrol point. its easy installation and rel

9、iable performance for any necessary security patrol on duty patrolling the area of style. off-patrol system disadvantages: can not patrol the work of staff feedback to the central control room at any time, but if the patrol officers with walkie-talkies can make up for its shortcomings. off-patrol sy

10、stem was divided into two categories: contact and proximity. in the world, rfid contactless card to replace tm access card has been basically completed, except for products in patrol patrol system tm access card is still applied for two reasons: 1. power consumption, non-contact card through the rad

11、io waves because of the need feed to the card, contactless cards transmit power than the large and more power will be great. 2. rugged waterproof problems, because there is non-contact patrol aircraft electromagnetic compatibility, so that there are some difficulties rugged waterproof. as the patrol

12、 system easy to operate off-line, cost more provinces, more than 95% of current users throughout the country selected is offline electronic patrol system. non-contact (inductive) patrol aircraft to replace the contact patrol aircraft.in this paper, the patrol system mainly based on radio frequency i

13、dentification technologies. here are the basic principles of radio frequency identification system. second, the em provides the reader chip design developed a radio frequency identification system. on this basis, developed a compact, convenient patrol aircraft. at the same time, examining how storag

14、e systems store data exchange, the specific communication rules, the expansion of system functions. system can save the data records, maintenance, analysis, query statistics, the report prints. in order to facilitate real-time tracking of the patrol records, the system uses a time clock chip benchma

15、rk functions.keywords：rfid；rfid system；mcu目 录1 绪 论11.1 射频识别概述11.2 射频识别技术发展历史12 射频识别系统工作原理及组成22.1 rfid系统的组成22.2射频卡的标准及分类22.3射频识别频率32.4射频识别技术具备的优势32.5 rfid引用的电磁场理论42.6 磁场和电感52.7 品质因素，相移和带宽53 硬件设计73.1rfid系统结构73.2 读卡模块83.2.1读卡模块原理83.2.2 cc1010芯片介绍83.3 串行时钟芯片ds1302与80c196kc的接口83.3.1时钟芯片ds1302的概述83.3.2 ds

16、1302的引脚83.3.3 ds1302与80c196kc的连接93.4 pi接口型eeprom与80c196kc的接口93.4.1 at93c56的硬件连接93.4.2 at93c56的管脚分布103.4.3 at93c56的相关功能和工作原理103.5 液晶显示模块smg-12232a在巡更机中的应用113.5.1 smg-12232a的介绍113.5.2 smg12232a相关硬件组成123.5.3 smg-12232a相关模块的说明123.6充电电路133.7开关电路153.8 rs485通信电路153.9 键盘控制电路与80c196kc的接口164 软件设计174.1 rfid软件系

17、统程序流程图174.2键盘功能处理程序174.3 eeprom存储器的读写194.4 80c196kc与ds1302的接口软件214.5串行口通信软件244.6液晶显示器smg12232a显示功能实现265 结论与展望295.1 结论295.2不足之处与展望29致 谢30参考文献31附录33 1 绪 论1.1 射频识别概述rfid是射频识别技术的英文(radio frequency identification，rfid)的缩写，又称电子标签,射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的

18、信息达到识别目的的技术。 无线射频识别技术(rfid)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，rfid技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。或许这些预测过于乐观，但rfid将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加紧开发rfid专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、sap和sun，而最近全球最大的零售商沃尔玛的一项要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用 rfid技术，2006年1月前在单件

19、商品中使用这项技术的决议，把rfid再次推到了聚光灯下。因此可以说无线射频识别技术(rfid)正在成为全球热门新科技1。1.2 射频识别技术发展历史从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型 (雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的利用反射功率的通信奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。 射频识别技术的发展可按十年期划分如下： 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。 1950-1960年：

20、早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降

21、低，规模应用行业扩大。 至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用1。2 射频识别系统工作原理及组成2.1 rfid系统的组成射频识别系统由控制器、读写器、射频卡组成如图2.1。工作以半双工的方式在固定的谐振频率，读写器与射频卡之间双向传递数据。要发送的信号通过读写器编码后加载在射频卡读写器的载波信号上经天线向外发送，进入读写器工作区域的射频卡接收脉冲信号，一方面卡内芯片中的射频接口模块由此信号获得电源电压、复位信号、时钟信号；然后卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制

22、、解码，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存贮器中读取有关信息，经编码、调制后经卡内天线发送给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码后送到后台单片机处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起内部电荷泵提升工作电压，提供擦写eeprom时所的电压，以便对eeprom中的内容进行改写。若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。图2.1 射频识别系统构成识别标签(射频卡)。数据处理单元，微处理器如单片机。无线收发器(读写器)，用来和微处理器或射频卡通讯3。2.2射频卡的标准及分类 目前生产rfid产品的很多公司都采用自己的标准，国际上还没有统一的标准。目前

23、，可供射频卡使用的几种标准有iso10536、iso14443、iso15693和iso18ooo。应用最多的是iso14443和iso15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。如图2.2 图2.2 iso1443结构图按照不同得方式，射频卡有以下几种分类： 1. 按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。 2. 按载波频

24、率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频射频卡主要有125khz和134.2khz两种，中频射频卡频率主要为13.56mhz，高频射频卡主要为433mhz、915mhz、2.45ghz、5.8ghz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。 3. 按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，

25、它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)。 4. 按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米，甚至更远)。 5. 按芯片分为只读卡、读写卡和cpu卡2.3射频识别频率 rfid发送的频率称为rfid系统的工作频率或载波频率，荩本有

26、四个范围：低频(30300khz)、高频(330mhz)、超高频(3002.45ghz)和微波系统(2.455.8ghz)。目前市场上常用的载波频率有低频125khz与133kh高频13.56mhz、超高频902928mhz和微波2.45ghz与5.8ghz等。后面系统实现主要是采用2.45ghz-2.483ghz频段。2.4射频识别技术具备的优势 射频识别技术目前的发展已经比较成熟，应用推广的领域也逐渐增多，应用在公交站场对车辆管理方面，具有其它识别或定位系统所具备的优势，土要体现在以下几点： 1全双工稳定、可靠的无线数据通信误码率几乎为零。2载波信号穿透力和绕射力极强，标签可固定安装在车辆

27、的任何物体的表面，包括金属、非金属、玻璃的表面等。 3射频卡读写区域无方向性，接收和发射天线无需对准被读取的射频卡。 4具有信息防冲撞功能，可同时识别多辆并排、串道、跨线、爬头等按规定行走的车载卡，无论车道上前后左右的车辆大小、高低、彼此遮挡，各均能可靠识别，单套设备可同时读取10个车道通行的载射频卡信息。 5射频卡超低能耗设计，高能锂电可反复、连续读写高达700万次。 6射频卡具有低压检测及低压信号报送后台计算机的管理功能。 7射频卡的感应范围(可达300米左右)和通过速度(可达120kmh)可根据管理需要进行灵活调整，而无需增加设备投资或对设备作大的改动。8射频卡的正常工作不受任何天气变化

28、的影响，适应风沙、雨雪、粉尘、盐雾、灰尘、油污、加油站、加气站等防爆和非防爆的环境。2.5 rfid引用的电磁场理论下图2.3显示了一个射频识别系统的前端电路。两个电路都调制到同一谐振频率，读头为串联谐振，射频卡为并联谐振。读头通过电磁场给射频卡提供能量，通过调制电磁场，读头可以将数据传送给射频卡。射频卡启动并将它内部的数据传送给读头。读头和射频卡通过一个无线的电磁耦合通讯系统工作，各自拥有一个谐振电路，在尽可能相同的频率下工作。2图2.3 射频识别系统前端电路根据同一距离下线圈半径与磁场强度的关系，表明在设计读头的线圈时，必须保证电磁场强度大于射频卡所需的最小的磁场强度。线圈半径越小，磁场强

29、度随距离增加而减小 的速度越快。现在，给定一个读卡的距离，我们的目的是优化读头线圈。我们可以看到，把x当作常量，对线圈半径求导，当下式满足时，电磁场的强度最大。= （2.1）通常用线圈来产生电磁场。读头的线圈发射出的磁场强度h(x)为 （2.2）2.6 磁场和电感对于大多数的射频识别系统，读头线圈的形状为圆形，其电感，可由下面的经验公式给出，其中公式中的因子1.9为经验参数。对于大多数的射频识别系统，读头线圈的电感l通常取值在350到500之间。虽然电感可由下式得出，但由于其为经验公式，因此必须按实际情况测量调整。如图2.4由biot-savart定律可知，磁感应强度b为： （2.3）磁通为：

30、 （2.4） （2.5）其中 0.7 （2.6） 图2.4 电感示意图对于上图所示线圈，其电感为： （2.7）2.7 品质因素，相移和带宽读头线圈上的谐振电压为： （2.8）首先，品质因素为： (2.9)其次，品质因素也可由读头中的电路参数给出： （2.10）由上式，我们可以测出谐振电压，这取决于品质因素和供电电压。为了尽可能优化传输系统的传输参数，有必要将尽可能设计到最大。为： （2.11）品质因素对于射频识别系统的性能也是一个非常重要的参数。选择一个适当的品质因素将影响到：1、读卡距离2、线圈阻尼3、接收带宽。 我们有了二个独立的谐振电路，读头上的串联谐振电路和射频卡上的并联谐振电路。射频

31、卡所需的最小电压可以从射频卡的技术支持资料上获得。但是由于以下原因，它们不一定精确的调制于同一频率：1、温度影响2、元件(l,c,r)误差。下式为相移与频率的关系： （2.12）由式(2.12)可以看出，当谐振频率不变时，读头电路的品质因素越高，系统的通频带越窄.因此必须选择适当的品质因素，使系统的通频带大于数据传送所需要的频带。当变为90时，读头将不再能够探测到射频卡的信号。为了避免产生这种情况，在实际设计时，射频识别系统应先用更为精确的元器件。射频卡从读头发出的调幅信号接收命令，通常调制幅度为1。如果射频卡发送数据的通信速率为2kbit/s，就会产生了125khz2khz的边频带。由上式可

32、知，品质因素q值不能太大，以避免产生较大的相移。最后，我们来看一下读头的接收带宽。对于不同的品质因素读头线圈上的感生电压，品质因素越高，带宽越小，调制也越临界4当数据传送速率为2kbit/s时，为了让数据信号可以可靠地传输，要求通讯带耸大于信号频率的二倍，即至少为4khz。当载波频率为125khz时，由(2.12)式可得，一品质因素的最大值为31.25。因此，在设计射频识别系统时，以下因素必须考虑：1.尽量增加互感因子。2.尽量提高射频卡的品质因素。3.尽量提高射频卡的电感。4.在射频卡的带料和读头线圈的驱动允许的情况下，尽量增加读头的品质因素。3 硬件设计3.1rfid系统结构本系统主要由串

33、行存贮芯片，串行时钟芯片，串口通讯电路,单片机，充电电路，充电电池，射频卡读卡模块,等组成。串行存贮芯片用来存贮巡检人员、巡检时问、巡检地点等信息。串行时钟芯片用来提供年、月、日、时、分、秒等时间信息。射频卡读卡模块可用来读取巡检点的信息。系统采用单片机来完成读卡、读时钟、数据处理、存贮、串行通讯等功能。为了减少巡更机体积，串口通讯电路由三极管、电阻等元器件组成，完成ttl到串口的电平转换。系统采用3.7v锂电池，可由充电器充电，图3.1为系统结构框图。该系统所采用的开关电路可使巡更机在一段时间内不使用自动关闭， 达到省电的目的。80c196kc读卡器eeprom时钟串口通讯液晶显示器键盘工作

34、指示灯电池省电电路电源充电电路图3.1 系统结构框图因为采用射频识别技术，靠近即可读取巡更点信息，不受灰尘、雨，雪，冰等环境影响，无磨损，免保养、寿命长、可充电，使用方便，低功耗设计，便于长期使用。各个模块均与单片机连接，由单片机控制。利用at93c56作为存储器，mcs-51单片机80c196kc作为控制和数据处理芯片。本系统硬件部分采用cc1010芯片,在巡更机靠近巡检点时，工作指示灯亮显示巡更机正在读卡状态。当系统程序运行，一定的时间里没有卡靠近，并且没有串口传送命令到巡更机时，系统通过省电电路自动关闭。读完卡后在液晶显示器上面显示读卡的时间、同时把时间信息存储在at93c56存储器中以

35、便以后查阅。软件程序采用汇编语言编写，完成时间的显示和存储等。53.2 读卡模块当射频卡靠近线圈时，射频卡将卡上信息不停发送，经读头模块解调之后产生曼彻斯特码，读头模块通过磁场提供射频卡所需能量，由单片机读取后经处理即得到卡上的信息。这部分主要由cc1010芯片及电阻、电容、线圈组成，与单片机的连接仅需两根口线。3.2.1 读卡模块原理芯片的操作由mod和shd控制。mod接地使芯片进入只读状态。应用图如下图3.2所示。shd为高时进入睡眠模式，在芯片供电之后，shd必须为高以对芯片进行正确的初始化，然后shd再接低电平，这样芯片可以发出射频场，由解调模块将线圈上读到的信号由demod_out

36、输出。图3.2. 读卡模块原理图3.2.2 cc1010芯片介绍cc1010是基于chipcons smart rf技术、内嵌8051单片机且带有32kbflash 程序存储器的单片可编程uhf收发器芯片。它仅需要少数几个外接元件，因而外围电路连接十分简单，特别适合计算机遥测遥控、安防、家庭自动化、汽车仪表数据读取等无线数据发射接收系统中使用。cc1010采用tqfp-64封装。基于内嵌8051单片机的无线收发器芯片cc1010是 315433868和915mhz ism频段（300mhz1000mhz）无线收发电路，该器件的灵敏度为109dbm，可编程输出功率为20dbm10dbm，采用fs

37、k调制时，数据速率可达76.8kbit/2。cc1010采用2.73.6v低电源工作，符合en300220和en300220 规范。文中介绍了cc1010的功能、原理和应用电路。3.3 串行时钟芯片ds1302与80c196kc的接口3.3.1 时钟芯片ds1302的概述ds1302 是美国dallas sem iconducto r crop.推出的一种高性能、低功耗、具有内部ram 的串行实时时钟芯片, 它不仅可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时, 而且具有闰年补偿的功能。工作电压范围宽, 可达 2. 5 v 5. 5 v , 并具有写保护功能。采用三线接口与mcu 进行同步通讯, 拥

38、有两种工作方式, 其一是按单字节读写ds1302 内部寄存器, 其二是采用突发方式, 可一次性读写所有ram 的31 个字节, 并且具有对时钟芯片备份电源进行涓细电流充电的功能。3.3.2 ds1302的引脚ds1302的管脚分布如图3.3所示：图3.3ds1302的管脚分布3.3.3 ds1302与80c196kc的连接图3.4 ds1302与80c196kc的连接图本系统的mcu 采用的是 80c196kc, 其只需提供 3 根口线与ds1302 的同步 scl k 端、复位rst 端、数据 i o 端相连。接口电路如图 1 所示。单片机的hso. 2 作为ds1302 的输入时钟scl

39、k 的输入端, 用80c196kc 的cam 阵列定时产生同步脉冲。 p2. 5 作为ds1302 的复位 片选线, 为了防止复位端受到干扰, 可在该端口对地接一几十皮发的电容。p1. 7 为串行数据输入 输出端。其中在ds1302 的振荡源、管脚外接32768hz 晶振, 建议、管脚对地接 6pf 的电容如图3.4。3.4 pi接口型eeprom与80c196kc的接口3.4.1 at93c56的硬件连接 8图3.5 at93c56的硬件连接串行eeprom芯片at93c56同80c196kc单片机接口的硬件电路连接方法如图3.5所示.图中,由于mcs-96系列16位单片机的p1口为准双向口

40、,因此,为了防止数据错位,在向其p1口写数据时,必须先将p1口置1。3.4.2 at93c56的管脚分布1 引脚功能at93c46/56/66如图3.6存储器芯片的引脚排列如图1所示.各引脚的功能如下:cs:片选信号.高电平有效,低电平时进入等待模式.在连续的指令之间,cs信号必须持续至少250ns的低电平,才能保证芯片正常工作。clk:串行时钟信号.在clk的上升沿,操作码、地址和数据位进入器件或从器件输出.在发送序列时,clk最好不停止,以防止读/写数据的错误。di:串行数据输入.可在clk的同步下输入开始位、操作码、地址位和数据位。do:串行数据输出.在clk同步下读周期时,用于输出数据

41、;而在地址擦/写周期或芯片擦/写周期时,该端用于提供忙/闲信息。vss:接地。vcc:接+5v电源。org:存贮器构造配置端.该端接vcc或悬空时,输出为16位;接gnd时,输出为8位。nc:空脚,不连接。图3.6 at93c56的管脚分布3.4.3 at93c56的相关功能和工作原理16位单片机以其适于高速控制场合及功能多等优点已在工业控制领域中占领了一定的市场.由于eeprom能在不脱离系统的情况下修改其存储单元中的内容,故在16位单片机中的应用愈来愈广泛.本文结合16位机的特点,详细介绍at93系列eeprom及其使用方法。at93c46/56/66是atmel公司推出的低功耗、低电压电

42、可擦除的可编程只读存储器.它采用cmos技术和fairchild semiconductor 公司的mi-crowire工业标准3线串行接口,具有1kb/2kb/4kb的容量,并可通过org管脚配置成1288/2568/5128或6416/12816/25616等结构.该系列存储器可靠性高,能够重复写100万次,数据可以保存100年不丢失;采用8脚pdip/soic封装和14脚soi封装(soi封装为jedec和eiaj标准),与并行的eeprom相比,at93c46/56/66可大大节省印制板空间,且接线简单,因而在多功能的精密测试仪中具有广阔的前途。at93c56提供了三个时间值供用户选择

43、使用。at93c56的存储器与cpu 可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512 x 8个字节来放置数据。at93c56中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过reset信号向cpu 作出反应。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。at93c56是一种集看门狗、串行eeprom和电压监控三种功能于一身的可编程电路。这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。 下图3.7是at93c56的结构图：图3.7 at93c56的结构图低电压监视：工作时，at93

44、c56对vcc 电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小vtrip以下时，系统即确认reset，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当reset 被确认后，该reset 信号将一直保持有效，直到电压跌到低于1v 。而当vcc 返回并超过vtrip达200ms时，系统重新开始工作。看门狗定时器： 看门狗定时器的作用是通过监视wdi输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发cs/wdi引脚以避免reset 信号激活而使电路复位，所以cs/wdi引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。上电复位：向at93c56加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使reset

45、 引脚有效。当vcc 超过器件的vtrip门限值时，电路将在200ms（典型）延时后释放reset 以允许系统开始工作。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。spi串行存储器：器件存储器部分是带块锁保护的cmos串行eeprom 阵列，阵列的内部组织是x8 位。at93c56可提供最少为1000,000次擦写和100年的数据保存期，并具有串行外围接口（spi）和软件协议的特点，允许工作在简单的四总线上。重新设置vcc 门限：at93c46/56/66出厂时设置的标准vcc 门限电压为vtrip，但在应用时，如果标准值不恰当，用户可以重新调整。3.5 液晶显示模块smg-

46、12232a在巡更机中的应用3.5.1 smg-12232a的介绍长沙太阳人电子有限公司的smg-12232a点阵图形液晶显示模块是由大屏幕lcd液晶显示器、ccfl背光逆变器、sed1335控制器、和dc-dc显示驱动电源四部分组成。它与同类液晶显示模块相比，具有显示信息量大、微功耗、亮度高、体积小、质量轻、超薄等诸多优点，在移动通讯、电子设备、家用电器、仪器仪表等各方面有着十分广泛的用途6。3.5.2 smg12232a相关硬件组成该系统的硬件组成框图如图3.8所示。80c196kckckc驱动电路dcdc变换ccfl背光逆变器单片机 系统系统 sed1335 控制器smg12232a液晶

47、显模块j1j2图3.8 系统硬件组成框图图3.9 80c196kc单片机与sed1335的电路连接103.5.3 smg-12232a相关模块的说明（1）smg-12232a液晶显示器的外型尺寸为139120mm，厚度为2.5mm,屏幕可视区为10379mm。显示方式为全透反显，显示颜色为兰底白字。为320240点阵，能容纳1616点阵的汉字共20行15列，且具有较高分辨率（点为0.270.27mm）。由于lcd背光显示需要提供特殊电源，因此外围电路中除了提供正常电源外，还需要冷阴极背光电源逆变器和dc-dc变换器。屏幕右侧有14芯接口与sed1335控制板的j2接口相连，具体管脚说明见表1。

48、屏幕下部用2芯背光驱动接口与ccfl背光逆变器输出相连。smg-12232a液晶显示模块可以管理64k字节显示ram，显示ram可设置为文本显示或图形显示方式，在两种显示方式下，显示ram内的每个字节数据可对应不同的显示内容。dmf-50081液晶显示模块中的控制单元由振荡器、字符库、功能逻辑电路、显示ram管理电路、及其管理电路以及可产生驱动时序的时序发生器组成7。sed1335在其内部字符发生器cgrom中固化了160种57点阵字符。另外，器件中的驱动单元还具有各显示区的合成显示能力、传输数据的组织功能及产生液晶显示模块所需时序。 (2) ed1335控制器的引脚功能说明sed1335控制

49、器是日本seiko epson公司出品的液显示控制器，是一种宽工作电压型2.75.5v控制器，它在同类液晶显示控制器产生中是功能最强的一个。其主要特点有：*带有较强功能的i/o缓冲器；*指令功能丰富，四位数据可并行发送，最大驱动能力为640256点阵；*smg-12232a lcd显示器件支持文本、图文和图形三层混排显示方式，可显示复杂的文字及图形，而且操作灵活，功能强大。sed1335控制板外形尺寸为9050mm，板上有两个接口：分别为j1和j2，其中j1为单片机控制板接口（ 16针），j2为液晶显示器（lcd）接口。表2所列是与单片机系统进行接口的引脚功能说明。 sed1335的硬件部分由

50、mpu接口单元、内部控制单元、驱动单元等组成。接口单元具有功能较强的i/o缓冲器。它主要表现在两个方面：第一是mpu访问sed1335时，不须判断其“忙”状态，sed1335可随时准备接受mpu的访问，并在内部时序下及时把mpu发来的指令、数据传输就位。第二是指sed1335在接口单元设置了与8080系列和m6800系列mpu相适配的两种操作时序电路，它们可通过器件引脚的电平设置在二者中选择其一。 (3) 驱动电源（dc-dc）电路通常lcd液晶显示器件的驱动是通过建立一定电压的电场来实现的。由于lcd通常需要一个负电压的驱动电源。因此，该驱动电路采用mc34063 dc-dc转换芯片来生成负

51、电压。该dc-dc的输入电压为5v，输入电流为60ma，板上具有调节电位器，输出的负电压可以在-2-22v之间调节，以适应所有液晶显示模块驱动的需要。使用时，可将它靠近mpu接口，安装在单片机的控制板上。 (4) ccfl背光逆变器该lcd模块采用的是ccfl背光，它是一种冷阴极荧光灯，具有亮度高、功耗低等特点，可适用于大面积显示所需的背光，但需要相对应的逆变器。本系统采用pye-l10a型逆变器，它由典型的差分对振荡电路组成，其输出通过电容分成两路，可以同时点亮两个灯管。它使用方便，输入为+5v电压，输出为交流1300v（7ma）左右，频率在2030khz，具有极小的转换损耗和较高的输出效率。外型尺寸为432013.7mm。通常被安装在单片机控制板上，两个交流输出端用高压线引出与lcd相连。由于ccfl使用的是高压供电，所以在使用时务必小心谨慎，以防止因高压短接损坏其它器件。另外