MSM7512B远程监控系统设计报告

MSM7512B远程监控系统设计一、系统简介1、概述远程控制系统是能在远距离、大范围内进行集中监测和控制的系统°MSM7512B远程监控系统主要是基于单片机AT89C51，用专用MODEN芯片MSM7512B和HT9200双音频发生器（拨号芯片）构成的远程数据传输装置。所以也称为MCS-51单片机远程数据传输装置。2、系统功能系统主要采用电话网远程通信原理，我国的公用电话网采用的是FSK（频移键控）制式，电话线上传输的信号为音频信号，单片机处理只能处理数字信号，需要通过专用的调制解调芯片将单片机的数字信号转换成音频信号。本节把数据远程传输装置分为主叫和被叫两部分。在双方通信开始之前，主叫由拔号芯片产生DTMF信号，DTMF信号经调制解调芯片放大后送到电话线上发出被叫号码。被叫收到振铃信号后将双方电话线连通，完成握手协议后即可进行数据传输。如下图（1）所示：主叫|誉＞|调制解调器|建话线 瞿=警查日调制解调器|森＞向图14-1-1基于公话网的通信系统模型3、系统的组成部分在硬件设计方面，整个系统可分为两个部分，即主叫部分和被叫部分。在软件设计方面，系统任务主要有键处理、显示、通信任务、故障诊断任务。二、系统设计所选用的器件1、AT89C51ATS9C51是美国ATMEL公司生产的曜甫压，高性能CMOS'位单片机’片内4kbytes的可反宣擦写的只读程序存储器（PEROM）12SbytesMffi机存Jfc数据存储器（RAM）.器件采用AIMEL公司的高密度、非易失性存储技术生户S重容柄淮令系统，片内置通用8位中央处理甥〔CPU）和Hwh存储单元，劫能强大宜况死对革片机可为ifi提供许寥高性价比的鹿用场合，可灵活应用于各韩拴制锁域-PDIP主妥性能馨■与MCS^51产品指令系主妥性能馨■与MCS^51产品指令系统完全兼容-4k字节可重摞写Flash闪速存储器,1000次族写阙聃■全捋右操作*GHz—24MHz,二级加密程序存儒春・Ugxa字节内部RAM•技个可编程I/O口城・2个履位定时/计敷器•西个中断源•可蝠程串行UART通道-低功耗空掬和抻电模式F1.0CPM匚Fl.2CF1.4CF1.W匚Fl6FF1.7CA&TCiRXDiFSE匚(TXC,顷C■IRT?.F-i.2匚IHTTjFX3匚ITOP3.』匚iTCP3.5C■V?RF3v□，代,Rl.T匚心匚"心匚□MOC.VCCFOD.AM.P0.1iADIIP0.2iADQ|F0.3iAD3iPO.dginw，F07iftDT,El.VPPPE.?iAISjP2.tiA14i>Ai3)F2.■；iA12)hPi.3.All；iAIOJ口F7.Qig功傥恃性概述.AT89C51提供以下标准功能，血字节FlushP?速存桔器，1网字节内ffiRAM,M2个“0口彼，两个16位定时/计敷岛一个3向量两貌中断缩构，一个全然工申行通信口，片内振幕IS及时钟电？同时，式TS9C51可降至OHz的静态埋辑操作，并支持两种软件可选的节电工作禳式,空闸方武停itCPU的王作，但允许RAM.定时，计数St，串行通信口及中断系统维续工作.掉电方式保存RAM中的内容.但振葛费停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复世.2、双音多频（DTMF）信号发生器HT9200A2.1HT9200AIB双音多频信号发生器简介HT9200A/B双音多频信号发生器被设计成UC界面。它们可由指令控制产生16种双频信号和8种单频信号，并由DTMF引脚输出。HT9200A提供一种串行模式，而HT9200B可以选择为串行或并行模式，该芯片可以有多种应用，如安全系统、家庭自动化、通过电话线进行远程控制、通讯系统等。HT9200A的封装形式为8D1P/S0PVDDDTMFDATACLKHT9200A-8DIP/SOPVDDDTMFDATACLKHT9200A-8DIP/SOPCE匚114X2匚213XI匚312VSSC411NC匚510DO匚69D1C78VDDDTMFDATAHT9200B-14DIP/SOPKPL/F32Cg/DD□□□□□□□HT9200A引脚HT9200A是串行式DTMF电路，具有很好的温度适应性，其工作温度范围为-20°C〜+70°C,它采用8脚DIP或SOP封装形式，其管脚排列如图14-1-4所示。各引脚的功能说明如下：CE:片选信号输入端，低电平有效；•X1、X2：3.579545MHz晶振接入端；•VDD、VSS:电源正负输入端，正常工作电压范围为2〜5.5V，X作电流为2mA左右；CLK：串行数据的同步信号输入端，fCLK为100kHz左右；•DATA串行数据输入端；•DTMF：DTMF信号输出端。HT9200A工作原理图（3）所示为HT9200A的输入输出时序图，当CE为低电平时，选中芯片并在CLK的下降沿将串行口DATA上的数据锁存。每个数据为5位二进制码，在CLK下降沿到来时，先锁存低位，再锁存高位。当5位均为1时，结束DTMF的发送。HT9200A双音频发生器是专为微控制器接口而设计，也称作拔号芯片，以串行方式与微控制器接口。单片机向HT9200A串行输入要拔的号码的对应编码，HT9200A则从其输出端输出对应的音频信号。例如单片机要拔的号码中一位为“8”，则需向HT9200A的数据输入端串行输入“8”对应的编码“01000”，HT9200A则从其输出端输出852+1336Hz的音频信号。表（1）所列为HT9200的输入位码组合与输出频率的对应关系。K2〔振荡器）CECLEK2〔振荡器）CECLEDATADTMF蹇*TUPLSB 平宁LSBMSB LSB MSBhi—数字］iJ数字2T 卜停止代码tAWWWVWWWWWWWW WWVWWMWAVJ部f20®制时序编码输出频率（HZ）000000941+1633100001697+1209200010697+1336300011697+1477400100770+1209500101770+1336600110770+1477700111852+1209801000852+1336901001852+1477芯片MsM7512B01010941+1336率01011941+1209#01100941+1477A01101697+1633B01110770+1633C01111852+1633DTMF结束11111—表（1）输入位码组合与输出频率的对应关系表3、FSK调制解调3.1芯片简介目模块）不能适MSM75些GSM官为主,仃利用音频接口与常视啊破以钮1/5L昭口I改LfOITI谖贝/仲连，实现数据信号的无线传输。这样可以滴足日益增长的数据3传输要求。M7512B是OKI公司推出的半双工FSKModem芯片，最大通信速率1200bps,符合ITU-TV.23规范，+3V〜+5V单电源供电。其模拟输出可直接驱动600Q通信电路，外围电路简单，具有功耗低达0.1mW的掉电模式，可满足低功耗电路的要求。3.2芯片引脚LJM(XJ1国TESTLJM(XJ1国TEST国O忏印田砒1—_r-JADLXxirrMar?"ClKlJL图1MSM7512B引脚排列Vg3~5V电源，工作状态时的功耗为25mW,省电时功耗为(MeW；EAI；外国检测信号输入端：XI,X2：晶振3.579545MHz接入端；CLK:1759545MHz信号输出端；RD：调制解调器串行信号输入端；XD：调制解调器串行信号输出端；成：用于FSK接收信号及回答音的监测，当脚输出为低电平时，表示已接收到信号；酋：当脚输入为低电平时，允许输出FSK信号和回答音；叔；检测端口，一般接高电平或悬空;M0DLM0D2：工作模式选择端。其选择模式如下表所列;AOG：为A0脚模拟输出信号电平选择端，该脚3.3M7512B包括调制和解调两部分，图(5)为该芯片的内部功能框图。。其中MOd1、Mod2控制嘴哪的争模式——调制/解调/掉电方式。模拟输出A0模拟输入AIXD模拟输出A0模拟输入AIXD数字输入RS调制使能RD数字输出CD模拟输入图14-1-6M7512B功能框图MSM7512BRSAOGAIM0LI2MOD]EA1TESTGNDMSM7512BRSAOGAIM0LI2MOD]EA1TESTGNDRSXIXI)X2CDCLKRDCUIVT卜到其它电路图2诵制僻调电路3.47512B的工作模式MSM7512B的工作模式由MODI、MOD2控制，通过控制MODI、MOD2可使MSM7512B在4种不同的工作模式下工作，见表（2）。表（2）MSM7512B工作模式表MOD2MODI工作方式发送频率Hz接收频率HzSPACEMARKSPACEMARK001200bps半双工2100130021001300011200bis收/75bps发4503902100130011掉电模式----当Mod2=0，Mod1=0时，M7512B工作于调制方式。XD输入为“0”，“1”的数字调制信号，AO对应输出频率为“2100Hz”，“1300Hz”的FM模拟信号。是模拟信号输出的使能控制端。当Mod2=0，Mod1=1时，M7512B工作于解调方式。AI输入频率为“2100Hz”， “1300Hz”的FM模拟信号，RD对应输出解调后的“0”，“1”数字信号。是输入模拟信号的指示端。当Mod2=1，Mod1=1时，M7512B工作于掉电方式，此时M7512B功耗仅0.1mW。

4、GMS97C20511.1一般说明GMS97C2051是一个有2k字节可编程EPROM的高性能的微控制器。本器件与工业标准MCS-51™的指令组和引脚兼容。LG半导体公司的GMS97C2051是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活的有效的解决方案。GMS97C2051有以下特点：2k字节EPROM、128字节RAM、15根UO线、二个16位定时/计数器、五个向量二级的中断结构、一个全双向的串行口、一个精密的模拟比较器、片内振荡器和时钟电路。此外，GMS97C2051支持二种软件可选的电源节约方式。空闲方式停止CPU而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续有效。掉电方式保存RAM的内容但振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。L3引脚配置RST匚20vcc(RXD)P3.0C19PI.7(TXD)P3.1C18RST匚20vcc(RXD)P3.0C19PI.7(TXD)P3.1C18P1EXTAL2□17P1.5XTAL1□16P1.4(INTOJP3.2匚15Pl.3(3NT1)P3,3匚14P1.2(TO)P3.4匚(T1)P3.5匚rn13P1J(AIN1)1n121iP1.0(AINO)DQ71.4引脚说明电源电压,地。VccGNDPort1口1是一个8位双向1/0口。口引脚Pl.2至Pl.7提供内部上拉。P1.0和Pl.1需要外部上拉°P1.0和Pl.l也可以分别用作片内精密模拟比较器的正输入端（AIN0）和负输入端（AIN1）o口1的输出缓冲器能吸入10mA电流并能直接驱动LED显示。当“1”被写入口1的各引脚时，它们可被用作输入脚。当引脚P1.2至P1.7被用作输入并被外部拉低时，由于内部上拉它们将供出电流（1IL）。当EPROM编程时和编程检验时Port1也接收代码数据。Port3口3的引脚P3.0至P3.5、P3.7是7个带有内部上拉的双向I/O引脚。P3.6是片内比较器的输出脚而不能作为普通的1/0脚访问。Port3的输出缓冲器可吸入IOmA=当“1”写入Port3引脚时，它们被内部的上拉拉高并被用作输入。作为输入口，被外部拉低的Port3引脚将因为上拉而供出电流（虹）=Port3也能用作如下表所列GMS97C2051的各种特殊功能：Port3在EPROM编程时和编程检验时也接收某些控制信号。RST复位输入。只要RST一变高，所有的I/O引脚都复位为“1”。在振荡器工作时，保持RST脚为高电位经二个机器周期，器件即复位。这个引脚在EPROM编程时，也接收12.75V编程电源电压（Vpp）。XTAL1反相振荡器的放大器输入端和内部时钟工作电路的输入端。XTAL2反相振荡器的放大器输出端。引脚功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INTO（外部中断0）P3.31NT1（外部中断1）P3.4TO（定时器0外部输入端）P3.5T1（定时器1外部输入端）三、 系统硬件设计1.整个系统分为两个部分，即主叫部分，和被叫部分。下图是主叫电路原理图。主叫电路：键盘电路、显示电路、拨号电路被叫电路：铃流检测、显示电路开关量、模拟量输入通道四、 系统软件设计本文主要介绍主叫装置的软件设计。软件设计采用多任务软件设计思想，即宏观上并行，微观上串行。主程序的任务调度程序根据各任务激活标志以及时间分片原理轮流调用相应的任务。系统任务主要有键处理、显示、通信任务、故障诊断任务。通信任务主要在键处理程序中完成。在主叫方完成拔号后等待被叫传来应答数据期间，应当开串行中断，从而及时接收被叫传来的应答数据。单片机的定时器0作为系统时钟，为高优先级中断，定时器T1作为串行通信的波特率发生器。在键处理任务中，当按下数字键时，应当根据通信双方是否握手成功来区分该按下的数字代码电话号码还是要传输的数据。在握手成功后，连机指示灯点亮后，主叫每按一个数字键，则发送一位数据，若在握手成功后按下任何一个功能键，则挂机结束本次通信。键处理程序流程图如图4所示。HT9200A的数据输入口是与单片机的并行I/O口线相连，单片机每次输入的数据以5位二进制编码形式输入。以下为专用于HT9200A的拔号子程序的C51源代码。voidcall_number（void）/*拔号子程序*//*入口参数:my_data。每调用一次，拔一位数字，即为my_data代表的数字*/{unsignedcharj;HT9200_CE=0;//HT9200A使能HT9200_CLK=1;//时钟信号高电平delay（3）;//延时3msfor（j=0;j<5;j++）//待拔数字的5位编码串行输入HT9200A{if（my_data&0x01）HT9200_DATA=1;elseHT9200_DATA=0;HT9200_CLK=0;

delay();HT9200_CLK=1;my_data=my_data>>1;//串行数据右移一位}delay_t(15);HT9200_CE=1;}五、数据传输的工作过程欢迎访问http://www.51kai£读禳盘状态延时去抖动再读键盘状态读禳盘状态延时去抖动再读键盘状态当主叫单片机检测到开始传输数据的触发信号后，通过Mo