基于GPRS无线传输系统研究

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? 两个UART模块：支持RS.232、RS.485和LIN 1.2：利用片上硬件编码解码器支持

IrDA； 起始位自动唤醒；自动波特率检测；4级FIFO缓冲器。 ? 并行主/从端口(PMP/PSP)：支持8位或16位数据；支持16条地址线。 ? 硬件实时时钟/日历；最多5个外部中断源。

? 5个带可编程预分频器的16位定时器/计数器；5个16位捕捉输入；5个16位比较

PWM输出。

? 某些I/O引脚上的最高灌/拉电流为18 mA/18 mA：数字I/O引脚可配置为漏极开路

输出。

（5）节能特性

? 动态时钟切换：在器件工作过程中，器件时钟可在软件控制下切换为Timer l时钟源

或内部低功耗RC振荡器，允许用户把节能理念融入到软件设计中去。

? 打盹模式：当那些对时间要求很高的应用(如串行通信)要求外设不间断地工作时，

该模式可以适当降低CPU时钟速度，从而可在不丢失数据的前提下进一步节约功耗。

? 基于指令的节能模式：通过在软件中使用一条指令，单片机可以暂停所有的操作或

仅关闭内核，而让外设处于活动状态[8]。

PIC24FJl28GA006单片机支持在线编程和调试，并且有在线调试和编程接口，开发人员只需在其编程引脚引出相应的接口，实现与调试器相接，便可在电路板上进行相应的调试和编程工作。而且PIC单片机现在全球销量第一，比较容易购买，且性价比较高。

PIC24FJl28GA006是本系统中的主控MCU。为了支持和丰富系统功能，在该单片机外围设计的电路有：最小系统电路，键盘电路，程序下载线电路，LCD电路，串口电路等。PIC24FJl28GA006是具有64引脚的高性能单片机，采用表面贴TQFP封装，原理图设计之中都是采用网络标号来连接各个模块的接口。单片机外围的接口总体来说包括如下几方面：

? 电压电流温度参数接口：系统板上实现该接口的电路； ? ICSP接口：擦写和烧录单片机程序；

? 数据采集扩展接口：预留接口，供以后数传系统做升级开发准备；

? 晶振接口、复位接口：主辅晶振口，系统外接主晶振；复位方式：手动上电综合复

位；

? 串口接口：双串口源端控制口； ? LCD接口：LCD的控制端口；

? GPRS模块控制接口：GPRS模块是采用串口同单片机连接的，而控制口(如复位口，

状态检测口)则是采用此接口的。

? 键盘接口：系统小键盘以及控制按键接口；

? SPI、IIC预留接口：系统预留有外接SPI，IIC芯片的接口。

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各个接口与单片机的整合如图4-9所示[9]。

图4-9 系统模块接口与单片机的整合电路图

4.3.2 PIC24系列ICSP电路设计

PIC24FJl28GA系列器件包含内部闪存程序存储器，用于存储和执行应用代码。在整个VDD范围内，闪存程序存储器在正常工作状态下都是可读写并可擦除的。闪存存储器有两种编程方式：在线串行编程(ICSP)和运行时自编程(RTSP)。

ICSP允许在最终应用电路中对PIC24FJl28GA系列器件进行串行编程。只需要使用

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五根线就可以完成编程，它们分别是编程时钟(PGCx)、编程数据(PGDx)、电源(VDD)、地线(VSS)和主复位(MCLR)信号线。

在本系统中，采取了ICSP的方式来进行单片机程序的下载。在整个下载线电路中，只用到了5根线，即PGCx，PGDx，VDD，VSS，MCLR。由于PIC24FJl28GA006单片机具有两组PGC，PGD，我们选取PGC2，PGD2用来做下载线口。该接口同ICD2(或MCD2)的下载线口通过一条专线即可连接，可以很方便的同该电路ICD2(或MCD2)相连。下载线接口电路图如4-10所示：

图4-10 ICSP下载线接口电路原理图

4.3.3 系统人机交互电路概述

在本系统中，人机交互电路包括：LCD电路，键盘电路和双串口电路。由于篇幅限制，在本文中，对人机交互电路部分将只做相应文字叙述。

（1）LCD电路：本系统硬件模块中，LCD液晶显示模块采用的是+5V供电的，而PIC24FJl28GA006单片机电平标准：+3.3V为高电平，这就导致两个器件电平不匹配。解决两个器件电平不匹配的方式有：一是起用电平转换芯片；二是改换元器件，使两器件电平标准匹配；三是单片机管脚开漏输出。考虑到成本和开发难度出发，选择了易于实现的控制LCD的IO管脚进行开漏输出。

（2）键盘电路：在本系统中，我们设定了可以现场设定和修改数据中心的P地址，端口号，发送到手机号码等参数值，可以解决在现场无PC机来配置本模块的参数的问题在本系统中集成了键盘电路，键盘电路分为主控按钮(4个)，以及数字键盘，数字。键盘采用了4×3行列扫描的方式，以行为固定，对列的状态进行扫描。4个主控按钮实现确定，取消，拨号，挂机等功能，仿真了手机键盘。数字键盘则采用行列扫描的方式，以节省IO口的占用，且考虑到了程序的运行优化性。键盘扫描程序部分只在设置了配置方式以后才将扫描程序打开，而无配置方式，则关掉该程序，避免了因扫描程序而耗

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掉大量的MCU运行资源，提高了程序执行效率。其实，GPRS模块上提供了键盘接口，但是该键盘接口对AT指令支持程度不高，况且对键盘扫描程序编码难度比较大，因此我们考虑到接口的方便性在单片机外围添加键盘电路。

（3）双串口电路：PIC24FJl28GA006单片机具有双串口接口，这对现今串口通信普遍的电子领域来说，选择该芯片来进行硬件开发是最好不过的。在本系统中，很好的运用了该单片机的双串口，其中将一个串口用作与GPRS模块进行连接(GPRS模块与单片机的通信接口是采用串口进行的)；另外一个串口则设计成同PC机接口的预留口，该串口对于系统作为短信猫，无线上网模块是一个很好的桥接窗口。 4.4 数据采集电路的设计

数据采集电路同单片机的接口通常是与单片机的AD转换口直接相连的，对于PIC24FJl28GA006单片机具有16路l0位A/D转换器。根据特定器件的引脚配置，10位A/D转换器最多可以有16个模拟输入引脚，即AN0到ANl5。此外，还有两个可用于连接外部参考电压的模拟输入引脚(即AVDD，AVSS引脚)。在电路设计中则需要设定好这两个引脚，我们在本系统中，采用的参考电压是+3.3V。因此在AVDD引脚上直接同+3．3V电压源相连，而AVSS引脚则通过接0欧姆电阻与电源地相连。系统板上集成了3路DEMO数据采集电路模块：电压采集模块，电流采集模块和温度采集模块。 4.4.1 电压采集电路设计

在电压采集电路设计的思想中，由于我们要采集的数据，在本系统的Demo板上实现的是能够检测12V以内的电压。在检测12V电压时，该模拟量不能直接接在PIC24FJl28GA006的AD口上，AD口输出的电压高电平在3.3V内。故要采用此AD口采集高于3.3V的电压则要对模拟量进行转换设置。在采集系统中，常常用到的是运算放大器来进行模拟量的放大和缩小处理。在本系统中，我们采用LM324所组成的运放电路对模拟量进行缩小倍数处理。根据预测定的电压范围，将缩小倍数设定为4。电压采集模块原理图如图4-11所示。其中LM324是四运放集成电路，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同个1700PF的电容进行相位补偿。

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。同时在

原理图中还分别采用了HCNR200线性光耦来对运放电路进行滤波和调节作用以及了两

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