畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于8051單片機的來電顯示記錄器

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書題 目： 基于8051單片機的 來電顯示記錄器 院 （系）： 通信與信息工程 專 業(yè)： 微 電 子 學(xué) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教 授 助 教 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2006年 06 月 05 日摘 要本文主要介紹了一種以單片機AT89S51和雙音多頻解碼集成電路MT8870為核心的來電顯示記錄器，通過 機輸入被叫號碼撥打記錄器模擬 網(wǎng)絡(luò),在液晶上顯示所撥打的 號碼,同時將主叫號碼寫入到EEPROM,通過RS232傳輸?shù)絇C機中。該系統(tǒng)實用,方便查詢。如果用戶開通了來電顯示業(yè)務(wù),在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上,對電信來電顯

2、示數(shù)據(jù)包進行分析,可以將用戶 進一步擴展成來電顯示 。此外還可以用來擴展家用電器的局域控制,可以廣泛的應(yīng)用于家用電器或者其它場所的各種控制設(shè)備。系統(tǒng)程序用c語言編寫，并固化在 AT89S51內(nèi)。本文給出了系統(tǒng)的各部分硬件結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)的功能: DTMF編解碼電路完成多音雙頻信號的解碼與信號音檢測；液晶顯示電路用來顯示當前查看的號碼和號碼的總數(shù)；EEPROM存儲電路保存最多10個 記錄；RS232串口通信電路將主叫號碼傳輸?shù)絇C機。另外還有PC機上軟件界面的編寫。本系統(tǒng)設(shè)計簡單，成本低，組織靈活,可擴展性強。經(jīng)試用效果良好，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能。關(guān)鍵詞：雙音頻；來電顯示；串口通信；EEPROMAbs

3、tract This article mainly introduces a telephone with caller ID recorder whose cores are single - chip computer AT89S51 and dual - tone multifrequency decoding integrated circuit MT8870, which simulates the telephone network through dailing the recoder with the telephone, displays dialed number on t

4、he LED, meanwhile writes the calling number into EEPROM and transmits it into personal computer through RS232.The system is practical and convenient to inquiry. If the user has the telephone with caller ID service, on the basis of this system, he or she can expand his telephone into telephone with c

5、aller ID through analysing the telephone with caller ID data package. The system can also expand the local area control of the household electric appliances,and can be widely used in the household electric appliances and other kinds of control equipments.The program of this system is written in the

6、c language,which is solidified in the AT89C51. This article shows every part hardware structure of the system and the function the system can achieve: the DTMF coding and decoding circuit completes the decoding of the multi- sounds double frequency signal and the examination of the signal; the Liqui

7、d crystal display circuit displays the current telephone number and the amount of the telephone numbers; EEPROM storage circuit stores 10 telephone records at most; RS232 serial communication circuit can transmit the calling number into the personal computer. Moreover this article displays the writi

8、ng of the software interface of the personal computer. Of this system,its design is simple, cost is low, organization is flexible and augmentability is strong. After test ,this system is effective and can achieve the expected function.Keywords：Double Audio Frequency; Telephone with Caller ID; Serial

9、 Communications; EEPROM目 錄引言 11 系統(tǒng)概述與方案設(shè)計22 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計32.1 系統(tǒng)框圖 32.2 系統(tǒng)硬件電路原理圖 3 直流5V穩(wěn)壓電源3 單片機系統(tǒng)電路4 液晶顯示電路10 EEPROM接口電路 13 RS232接口電路 14 雙音頻檢測電路 163 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計 193.1 軟件的主程序流程圖 193.2 軟件中斷服務(wù)程序流程圖 203.3 各模塊電路的驅(qū)動程序設(shè)計21 液晶驅(qū)動程序設(shè)計 21 EEPROM接口程序 23 串口數(shù)據(jù)傳輸程序 24 雙音頻檢測程序 254 系統(tǒng)調(diào)試 264.1 系統(tǒng)模塊調(diào)試26 液晶顯示電路26 EEPROM接口電路

10、26 RS232串口通信電路27 雙音頻檢測電路 274.2 整體調(diào)試 285 結(jié)論 28謝辭29參考文獻30引言隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提高，來電顯示功能的需求也日益高漲起來。主叫號碼信息識別及傳送是由交換機將主叫號碼及呼叫的日期、時間等信息傳送給被叫用戶，由被叫用戶具有來電顯示功能的固定 顯示并存儲。以便用戶摘機前就知道是誰打 來，或外出回來后查閱誰來過 。他是由具有主叫號碼信息識別服務(wù)功能的交換機與具有主叫號碼顯示服務(wù)功能的終端相配合來實現(xiàn)，在終端上可以顯示主叫 機的號碼、呼叫時間等信息。美國貝爾通信研究室（Bellcore）在1990年提出了相關(guān)技術(shù)建議（TRTS 000031，ISUE

11、3），該建議經(jīng)過多次修改后被稱為Bell202協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送采用了移頻鍵控（Frequency Shift Key,FSK）方式，通常稱為頻移鍵控方式。歐洲以瑞典為代表的研究機構(gòu)為能 在自己生產(chǎn)的交換機上方便地實現(xiàn)主叫號碼傳送（calling number delivery）業(yè)務(wù)， 終端與交換機之間采用雙音多頻號碼傳送方式作為解決方案，通常稱雙音多頻（Double Tone Multifrequency,DTMF）方式?，F(xiàn)在的交換機一般都有FSK和DTMF兩種制式；FSK傳送速度大約1 200 b/s，規(guī)定時間內(nèi)的信息量最大為600 b；DTMF傳送速度大約是字符/s，規(guī)定時間內(nèi)的信息量為38

12、 b。目前，我國已具備程控交換機開放多種新業(yè)務(wù)的條件：首先有發(fā)達的公眾通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；其次有先進的傳輸技術(shù)和交換技術(shù)；再次有社會需求的增長和提高。這幾年我國電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展很快， 普及率逐年提高。調(diào)查顯示，用戶迫切需要利用 來傳遞更多的信息，其中包括主叫信息的顯示等。在信息發(fā)送格式上一般有DTMF和FSK兩種.本設(shè)計簡單,實用,利用 AT89S51和雙音多頻解碼集成電路MT8870，通過 機輸入模擬 網(wǎng)絡(luò),在液晶上顯示所撥打的 號碼,同時將主叫號碼寫入到EEPROM,通過RS232傳輸?shù)絇C機中。1 系統(tǒng)概述本設(shè)計由單片機構(gòu)成主控部分，進行主要的信息處理，接收 機輸入的雙音頻信號,進行相應(yīng)的

13、譯碼處理與記錄；接口電路提供單片機與 外線的接口即雙音頻(DTMF)識別電路,液晶顯示電路,EEPROM存儲器電路,以及與PC機通信的串口電路等。本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分是雙音頻(DTMF)的解碼. DTMF作為實現(xiàn) 號碼快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù)，具有很強的抗干擾能力和較高的傳輸速度，因此，可廣泛用于 通信系統(tǒng)中。但絕大部分是用做 的音頻撥號，也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中用來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語音等信息的遠程傳輸。DTMF（雙音多頻）信號是 網(wǎng)中常用的信令，無論是家用 、移動 還是程控交換機上，多采用DTMF信號發(fā)送接收號碼。DTMF技術(shù)還可以用于電力線載波通信等場合?？梢?，DTMF撥號和解碼在通信系統(tǒng)及其

14、它方面有著廣泛的應(yīng)用。通常DTMF信號的檢測采用專用芯片或DSP來實現(xiàn)，雙音多頻是指DTMF(Dual Tone MultiFrequency)，DTMF用2個特定的單音頻組合信號代表數(shù)字信號，以實現(xiàn)其功能的一種編碼技術(shù)。2個單音頻的頻率不同，代表的數(shù)字或?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。D T M F 信號由8 個頻率兩兩組合而成。這8 個頻率又分為低頻群和高頻群兩組。低頻群的4 個頻率依次為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz；高頻群的4 個頻率依次為1209Hz、1336Hz、1477Hz、1336Hz。在通信領(lǐng)域應(yīng)用中，D T M F 主要用于 機撥號信號和C I D ( C a l l e

15、 rIdentification，來電顯示)信號的傳送。在應(yīng)用于 機的撥號信號中，按照國家電信標準， 其信號持續(xù) 時間和間隔時間都不小于4 0 m s，而頻率偏差不大于 1 . 5 %。這種 機中通常有16個按鍵，其中有10個數(shù)字鍵09和6個功能鍵*，#，A，B，C，D。按照組合原理，一般應(yīng)有8種不同的單音頻信號。因此可采用的頻率也有8種，故稱之為多頻，又因他從8種頻率中任意抽出2種進行組合編碼，所以又稱之為“8中取2”的編碼技術(shù)。根據(jù)CCITT的建議，國際采用的多種頻率為687 Hz，770 Hz，852 Hz，941 Hz，1 209 Hz，1 336 Hz，1 477 Hz和1 633

16、Hz等8種。用這8種頻率可形成16種不同的組合，從而代表16種不同的數(shù)字或功能鍵，具體組合見表1.1。2 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)的要求,所設(shè)計的系統(tǒng)原理框圖如圖2.1 所示 本系統(tǒng)是一個雙工通訊裝置，在同一塊電路板既有發(fā)送部分又有接收部分。液晶用于單片機的數(shù)據(jù)的顯示,，按鍵和液晶LCD構(gòu)成一個簡單的人機交換裝置，便于對電路的調(diào)試,EEPROM用來存儲數(shù)據(jù),重新上電后,仍舊可以顯示掉電前的數(shù)據(jù)。整個電路通過MAX232芯片與PC機串行口相連接，交換數(shù)據(jù)。2.2 系統(tǒng)硬件電路原理圖 直流5V穩(wěn)壓電源 5V直流穩(wěn)壓電源的電路圖如圖由于本系統(tǒng)使用小容量直流電源,所以選用線性電源LM7

17、805比選用開關(guān)電源更合適。當然應(yīng)注意LM7805的保護：1)LM7805輸入端與地應(yīng)跨接2201000F電解電容；2)LM7805輸入端與輸出端反接1N4007二極管；3)LM7805輸出端與地應(yīng)跨接4701000F電解電容和104pF獨石電容并反接1N4007二極管；4)輸入電壓以810V為佳，最大允許范圍為6.524V?？蛇x用TI的PT5100替代LM7805，以實現(xiàn)938V的超寬電壓輸入。 單片機系統(tǒng)電路 SW1,SW2為人機接口按鍵.因為51系列單片機的P0口內(nèi)部沒有上拉電阻,所以系統(tǒng)設(shè)計過程中在P0口端接了一個10k的排阻.本設(shè)計過程中,用到了51單片機的串口和中斷,以及一些IO口

18、,下面簡要介紹下:(1)單片機的基本構(gòu)成中央處理器（CPU）：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）： 8051芯片共有256個RAM單元，其中后128單元被專用寄存器占用，能作為寄存供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存器就是指前128單元，簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為00HFFH（256B）。是一個多用多功數(shù)據(jù)存儲器，有數(shù)據(jù)存儲、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。內(nèi)部程序存儲器（ROM）： 8051內(nèi)部有4KB的ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。因此稱之為程序存儲器簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為0000HFFFFH（64KB）。定時器/計數(shù)器 8051共有2個16位

19、的定時器/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，其定時或計結(jié)對計算機進行控制。定時時靠內(nèi)部分頻時鐘頻率計數(shù)實現(xiàn)，做計數(shù)器時，對P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低電平脈沖計數(shù)。并行I/O口 MCS-51有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。具體能后面章節(jié)中將會詳細論述。串行口 MCS-51有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳該串口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為移位器使用。RXD（ P3.0）腳為接收端口，TXD（P3.1）腳為發(fā)送端口。中斷控制系統(tǒng) MCS-51單片機中斷功能較強，以滿足不同控制應(yīng)用的需要。共有5個中斷源

20、，即中斷2個，定時中斷2個，串行中斷1個，全部中斷分為高級和低級共二個優(yōu)先級別。時鐘電路 MCS-51芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時鐘電路為單片產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率為12MHZ。(2)內(nèi)部控制器在51單片機內(nèi)部有一個CPU用來運算、控制，有四個并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時/計數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個內(nèi)部的時鐘電路。對并行I/O口的讀寫只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng)I/O口的鎖存器就可以了，對于定時/計數(shù)器，串行I/O口等，在單片機中有一些獨立的存儲單元是用來控制這些器件的，

21、被稱之為特殊功能寄存器（SFR）。表2.1 單片機內(nèi)部控制寄存器符號 地址 功能介紹B F0HB寄存器 ACCE0H 累加器 PSW D0H 程序狀態(tài)字 IP B8H 中斷優(yōu)先級控制寄存器 P3 B0H P3口鎖存器 IE A8H 中斷允許控制寄存器P2 A0H P2口鎖存器SBUF 99H串行口鎖存器 SCON 98H串行口控制寄存器 P1 90HP1口鎖存器 TH1 8DH定時器/計數(shù)器1（高8位）TH0 8CH 定時器/計數(shù)器1（低8位）TL1 8BH 定時器/計數(shù)器0（高8位）TL0 8AH 定時器/計數(shù)器0（低8位）TMOD 89H定時器/計數(shù)器方式控制寄存器 TCON 88H 定時

22、器/計數(shù)器控制寄存器 DPL 82H 數(shù)據(jù)地址指針（低8位）SP 81H 堆棧指針 P0 80H P0口鎖存器PCON 87H電源控制寄存器(3)輸入/輸出引腳P0.0P0.7,P1.0P1.7,P2.0P2.7和P3.0P3.7:P0端口(P0.0P0.7)：P0是一個8位漏級開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7）：P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動

23、（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P1作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在對Flash編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。P2端口（P2.0P2.7）：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存

24、儲器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。P3端口（P3.0P3.7）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在AT89C51中，P3端口還用于一些復(fù)用功能。復(fù)用功能如表所列，在對Flash編程或程序校驗時，P3還接收一些控制信號。表 2.2 P3各端口引腳與復(fù)用功能表端口引腳復(fù)用功能RXD（串行輸入口

25、）TXD（串行輸入口）INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時器0的外部輸入）T1（定時器1的外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）(4)定時器和計數(shù)器定時器計數(shù)器簡稱定時器，其作用主要包括產(chǎn)生各種時標間隔、記錄外部事件的數(shù)量等，是微機中最常用、最基本的部件之一。803l單片機有2個16位的定時器計數(shù)器：定時器0(T0)和定時器1(T1)。T0由2個定時寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1則由TH1和TL1構(gòu)成，它們都分別映射在特殊功能寄存器中，從而可以通過對特殊功能寄存器中這些寄存器的讀寫來實現(xiàn)對這兩個定時器的操作。作定時器時，每一個機器周期定時寄存器自動

26、加l，所以定時器也可看作是計量機器周期的計數(shù)器。由于每個機器周期為12個時鐘振蕩周期，所以定時的分辨率是時鐘振蕩頻率的112。作計數(shù)器時，只要在單片機外部引腳T0(或T1)有從1到0電平的負跳變，計數(shù)器就自動加1。計數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的l24。(5)串行傳輸接口串行口的內(nèi)部包含：串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF有接收緩沖器SBUF和發(fā)送緩沖器SBUF，以便80C51能以全雙工方式進行通信。它們在物理上是隔離的，但是占用同一個地址(99H) 。串行發(fā)送時，從片內(nèi)總線向發(fā)送緩沖器SBUF寫入數(shù)據(jù)；串行接收時，從接收緩沖器SBUF中讀出數(shù)據(jù)。串行口控制寄存器：SCON。串行數(shù)據(jù)輸入輸出引腳接收方式

27、下，串行數(shù)據(jù)從RXD（P30）引腳輸入，串行口內(nèi)部在接收緩沖器之前還有移位寄存器，從而構(gòu)成了串行接收的雙緩沖結(jié)構(gòu)，可以避免在數(shù)據(jù)接收過程中出現(xiàn)幀重疊錯誤，即在下一幀數(shù)據(jù)來時，前一幀數(shù)據(jù)還沒有讀走。在發(fā)送方式下，串行數(shù)據(jù)通過TXD（P31）引腳輸出。 串行口控制邏輯：接受來自波特率發(fā)生器的時鐘信號TXCLOCK（發(fā)送時鐘）和RXCLOCK（接收時鐘）；控制內(nèi)部的輸入移位寄存器將外部的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；控制內(nèi)部的輸出移位寄存器將內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出；控制串行中斷（RI和TI）。串行傳輸模式串行傳輸模式0此模式基本上是做串行傳送I/O控制，而非真正的串行通信應(yīng)用，工作于此模式時，由

28、TXD引腳送出移位同步脈沖，由RXD引腳送出或接收串行數(shù)據(jù)。而串行數(shù)據(jù)的形式如何呢？它不具有起始及結(jié)束位，純粹為8位數(shù)據(jù)，至于同步脈沖的寬度是固定的，為系統(tǒng)工作振蕩周期的112，等于是8051一個機器周期的時間。當做串行輸出時，可將TXD、RXD引腳接到串行輸入并行輸出(SIPO)轉(zhuǎn)換IC，如74LSl64，做額外的硬件輸出擴充用，當I/0的輸出控制位不夠用時，便可應(yīng)用此技巧做額外輸出端口的應(yīng)用。做串行輸入時，則將TXD、RXD引腳接到并行輸入串行輸出(PISO)轉(zhuǎn)換IC，如74LS165，做額外的硬件功能擴充。串行傳輸模式1此為經(jīng)常使用的串行傳輸工作模式，串行數(shù)據(jù)位由TxD引腳傳送出去，由E

29、L)tD引腳將對方送來的串行數(shù)據(jù)接收進來。而數(shù)據(jù)格式共有10個位，包括前方的起始位，8位串行數(shù)據(jù)位及最后的停止位。至于傳輸率(波特率)快慢則由計時器1來規(guī)劃，只要將不同的計數(shù)初值載入計時器中，可以做不同的波特率值設(shè)定。串行傳輸模式2此傳輸模式與模式1十分類似，不過數(shù)據(jù)一共送出了11個位，包括1個起始位，8個數(shù)據(jù)位及1個可編程設(shè)定的第9個數(shù)據(jù)位和停止位。此第9個可編程設(shè)定的數(shù)據(jù)位是位于特殊功能寄存器SCON今的位3中(TB8)，8051可以利用此一特殊位來做多處理機的系統(tǒng)連接控制。此外在通信協(xié)議中的校驗位檢查也可以此位來做處理。至于傳送速度只有2種，分別為系統(tǒng)工作時鐘頻率的1/32或l/64。串

30、行傳輸模式3模式3的傳輸方式與模式2幾乎完全一樣，同樣是傳送11個位串行數(shù)據(jù)，差別在于其傳輸速度是可變酌，如同模式1一樣是由80511內(nèi)部計時/計數(shù)器1所控制。串行口狀態(tài)控制寄存器 SCON串行口狀態(tài)控制寄存器SCON用來控制串行通信的方式選擇、接收，指示串行口的中斷狀態(tài)。寄存器SCON既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為98H，位地址為98H9FH。表2.3 SCON 結(jié)構(gòu)位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位功能SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0(SCON.7)，SM1(SCON.6)串行口工作方式選擇位 。各位的意義如表2.4：表2.4 串口工作方式SM2

31、(SCON.5)允許方式2、3中的多處理機通信位。方式0時，SM20。方式1時，若SM2l，只有接收到有效的停止位，接收中斷RI才置1。而當SM20時，則不論接收到的笫九位數(shù)據(jù)是”0” 或”1” ，都將前八位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并申請中斷。方式2和方式3時，若SM21，則只有當接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為1時，才將接收到的前八位數(shù)據(jù)送入緩沖器SBUF中，并把RI置1、同時向CPU申請中斷；如果接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為0，RI置0，將接收到的前八位數(shù)據(jù)丟棄。這種功能可用于多處理機通信中。REN(SCON.4)允許串行接收位。REN1時，允許串行接收；REN0時，禁止串行接收。用軟件置位清

32、除。TB8(SCON.3)方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。在通信協(xié)議中，常規(guī)定TB8作為奇偶校驗位。在80C51多機通信中，TB8用來表示數(shù)據(jù)幀是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。用軟件置位清除。RB8(SCON.2)方式2和方式3中接收到的第9位數(shù)據(jù)。方式1中接收到的是停止位。方式0中不使用這一位。TI（SCON1）發(fā)送中斷標志位。方式 0中，在發(fā)送第 8位末尾置位；在其它方式時，在發(fā)送停止位開始時設(shè)置。由硬件置位，用軟件清除。RI（SCON0）接收中斷標志位。方式 0中，在接收第 8位末尾置位；在其它方式時，在接收停止位中間設(shè)置。由硬件置位，用軟件清除。系統(tǒng)復(fù)位后，SCON中所有位都被清除。(6)電源

33、控制寄存器 PCON電源控制寄存器PCON僅有幾位有定義，其中最高位SMOD與串行口控制有關(guān)，其它位與掉電方式有關(guān)。寄存器PCON的地址為87H，只能字節(jié)尋址。其格式如下：表2.5 PCON 結(jié)構(gòu) SMOD(PCON.7)串行通信波特率系數(shù)控制位。當SMOD1時，使波特率加倍。復(fù)位后，SMOD0。 (7)串行數(shù)據(jù)寄存器SBUF串行數(shù)據(jù)寄存器SBUF包含在物理上是隔離的兩個8位寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器，但是它們共用一個地址99H。其格式如下：表2.6 SBUF結(jié)構(gòu)讀SBUF（MOV A，SBUF），訪問接收數(shù)據(jù)寄存器；寫SBUF（MOV SBUF，A），訪問發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器。 液晶顯

34、示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計中用到的液晶為LCM1302, 這個字符型液晶模塊是一種常用的2行16個字的1602液晶模塊。1602采用標準的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。

35、當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳圖2.4 液晶顯示電路1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表2.6,這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就

36、能看到字母“A”1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2.7所示它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標復(fù)位到地址00H位置指令2：光標復(fù)位，光標返回到地址00H 指令3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令5

37、：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置 指令8：DDRAM地址設(shè)置 指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù) 指令11：讀數(shù)據(jù)表2.7 1602內(nèi)置字符表2.8 1602的控制指令液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不

38、忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2.9是1602的內(nèi)部顯示地址.表2.9 1602的內(nèi)部顯示地址比如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) EEPROM接口電路EEPROM接口電路如下圖2.5 EEPROM接口電路存儲器AT24C02采用I2C總線技術(shù). I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。它通過SDA

39、（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時鐘線）兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件：不管是單片機、存儲器、LCD驅(qū)動器還是鍵盤接口。I2C總線接口器件目前在視頻處理、移動通信等領(lǐng)域采用I2C總線接口器件已經(jīng)比較普遍。另外，通用的I2C總線接口器件，如帶I2C總線的單片機、RAM、ROM、A/D、D/A、LCD驅(qū)動器等器件，也越來越多地應(yīng)用于計算機及自動控制系統(tǒng)中。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在I2C總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(R/W)讀寫控制。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1

40、”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號后，系統(tǒng)中的各個器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(R/W)確定。在I2C總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為8位，而且每個傳送的字節(jié)后面必須跟一個應(yīng)答位（ACK）,ACK信號在第9個時鐘周期時出現(xiàn)。數(shù)據(jù)的傳送過程如圖3所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個字節(jié)后都會作出響應(yīng)，即釋放SCL線返回高電平，準備接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個實時事件而不能接收數(shù)據(jù)時，（例如正在處理一個內(nèi)部中斷，

41、在這個中斷處理完之前就不能接收I2C總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時鐘SCL線保持低電平，從器件必須使SDA保持高電平，此時主器件產(chǎn)生1個結(jié)束信號，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當從器件處理完畢時將釋放SCL線，主器件繼續(xù)傳送。當主器件發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對應(yīng)于SCL線上的一個時鐘（ACK）認可位，在此時鐘內(nèi)主器件釋放SDA線，一個字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號結(jié)束后，SDA線返回高電平，進入下一個傳送周期。I2C總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個器件不需要廣播呼叫尋址中

42、所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對地址作出響應(yīng)，其表現(xiàn)為一個接收器。AT24C02是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬（2.55.5V）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點。AT24C02的封裝引腳如圖所示，圖中的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。第8腳和第4腳分別為正、負電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送。第6腳SCL為串行時鐘輸入線。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個5.1K的電阻上拉。

43、第7腳WP為寫保護（Write Protect），高電平有效。24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù) RS232接口電路RS-232-C串口標準(1)RS-232-C概述串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有多種。但都是RS-232-C標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。RS-232C標準是有美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)并于1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)庫傳輸速率在020000bit/s范圍內(nèi)的通信。遠程工業(yè)協(xié)

44、會（TIA）1997年公布了最新的一個版本，命名為TIA/EIA-232-F。ITU(國際電信聯(lián)盟)和CCITT(國際 與電報顧問委員會)發(fā)布了一個類似的標準V.28。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都做了明確規(guī)定。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用，它不僅已被內(nèi)置于每一臺計算機，同時也已被內(nèi)置于從微控制器到主機的多中類型的計算機及其相連接的設(shè)備。(2)RS-232有幾個優(yōu)點： RS-232應(yīng)用廣泛。每一臺PC都有一個或多個RS-232端口。更新的計算機現(xiàn)在支持其他諸如USB這樣的串行口，但是R

45、S-232可以做很多USB無法進行的工作。在微控制器中，接口芯片使得一個5V串口轉(zhuǎn)換成RS-232變的非常容易。連接遠距離可以達到1015英尺，或者利用IEEE-1284B型驅(qū)動器可以達到30英尺。如果RS-232端口與Modem相連，則可以在世界范圍內(nèi)接受和傳送數(shù)據(jù)。對于雙向連接，只需要3條導(dǎo)線。而并行連接一般需要8條數(shù)據(jù)線、兩條或者更多的控制線信號線和幾條接地線。(3) RS-232協(xié)議標準電氣特性RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都做了規(guī)定。在TXD和RXD上： 邏輯1(MARK) = -3V -15V。 邏輯0(SPACE) = +3V +15V。在RTS、CTS、DS

46、R、DTR和DCD等控制線上: 信號有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓) = +3V +15V。 信號無效(斷開，OFF狀態(tài)，負電壓) =-3V -15V。RS-232C與TTL轉(zhuǎn)換: EIA-RS-232C用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關(guān)系的變換。實現(xiàn)這種變化的方法可用分立元件，也可用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489、SN75154可實現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完

47、成TTLEIA雙向電平轉(zhuǎn)換。為了讓來自不同制造廠家的設(shè)備相互兼容，各種各樣的標準相繼出臺。最廣泛使用的是RS232C，它是在1969年由電子工業(yè)協(xié)會(E1ectric Industry Association)公布的。Rs232c標準是最初的終端設(shè)備和調(diào)制解調(diào)之間的連接規(guī)定。它規(guī)定了兩設(shè)備之間的電氣特性并給出了所需連線的名稱以及編號。RS232c命名的電路名稱(AAP AB等等)是很難記住的，在實際中它們常常被功能暗語所取代。例如線2在正式場合被稱作DA，通常稱之為發(fā)送數(shù)據(jù)(TxD)。根據(jù)RS232標準，線2將數(shù)據(jù)從終端設(shè)備發(fā)往調(diào)制解調(diào)器。為了正確實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，終端設(shè)備必須在線2上發(fā)送數(shù)據(jù)，而

48、調(diào)制解調(diào)器須在線2接收數(shù)據(jù)。這樣對某些設(shè)備線2是傳送線而對另一些設(shè)備線2是接收線。當僅僅一個通信設(shè)備使用線2傳送，另一個通信設(shè)備使用線2接收時，這兩個通信設(shè)備就可以直接相連接。否則兩個通信設(shè)備都想沿著一條線路傳送數(shù)據(jù)時，則數(shù)據(jù)成功傳輸是不可能的。為了防止通信設(shè)備試圖沿著同一條線路相互交談，人們把通信設(shè)備分成兩種類型。像終端這樣使線2輸出數(shù)據(jù)的通信設(shè)備，稱為D12 (Data Terminal Equipment)；像調(diào)制解調(diào)器這樣的將線2做輸入的通信設(shè)備，稱為DCE (Data Communication Equipment)。單片機與PC機串口連接電路圖:圖2.6 PC機與單片機串口連線 雙

49、音頻檢測電路本系統(tǒng)采用MITEL公司生產(chǎn)的MT8870 DTMF接受器作為DTMF信號的解碼核心器件。MT8870主要用于程控交換機、遙控、無線通信及通播系統(tǒng),實現(xiàn)DTMF信號的分離濾波和譯碼功能,輸出相應(yīng)16種頻率組合的四位并行二進制碼。MT8870具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調(diào)功能,所以在設(shè)計MT8870 DTMF解碼電路時,只需外加一些阻容元件即可。DTMF解碼電路如圖2.7所示。 發(fā)送的DTMF信號,經(jīng)搞合電容的隔直流作用后,由MT8870接收并進行譯碼,輸出的四位并行二進制數(shù)據(jù)直接與AT89C51單片機的P1.3P1.0連接,MT8870在DTMF信號碼變換完成后,發(fā)送中斷信號IN

50、T0,通知AT89C51數(shù)據(jù)準備好。音多頻DTMF信號解碼電路由MT8870主要承擔(dān)。MT8870的連線如圖2.7所示，它的2、3腳接收來自 機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1114腳）輸出相對應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4 Q1連到AT89C51的P1口的P1.4 P1.7，CPU經(jīng)P1口識別4位代碼。 按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4Q1）輸出見附錄。其中，A，B，C，D 4個按鍵常被當作R/P，R

51、EDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。注意，需要特別指出的是，對于“0”號碼，MT8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字號碼，MT8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。有些技術(shù)資料會出現(xiàn)錯誤，包括比較權(quán)威的手冊，所以我是在實驗中，記錄下測量的每一組數(shù)據(jù)后，才把這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于程序當中。為了使單片機AT89C51獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的STD有效端經(jīng)反相后接CPU的/INT0引腳。當MT8870獲取有效雙音多頻信號后，STD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示P1口接收有效二進制代碼。而無效的雙音頻信號（

52、線路雜音、人們的語音信號等）是不會引起MT8870的STD端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖2.2 所示。其中，接在電源處的電容對抗干擾有一定的作用。在實際應(yīng)用中，存在這樣一個問題：MT8870的使能控制端不允許中斷時，將使MT8870的STD端中斷關(guān)閉。 可以將TOE端接電源來避免。圖2.7 雙音頻譯碼電路 機撥碼方式有兩種，即脈沖撥碼和雙音頻撥碼，雙音頻撥碼方式具有撥號速度快，誤碼率低等優(yōu)點，這是脈沖撥碼方式所不能比擬的。國際電報 咨詢委員會CCITT和我國的標準規(guī)定雙音頻信號由8個頻率組合，分為高低頻兩組，采用8中取2原則，它可根據(jù)不同的按鍵產(chǎn)生一組雙音頻信號此部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。使用 專用的雙音頻編解碼芯片進行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機讀取。一般常用的 雙音頻編解碼集成電路有8870、8880、8888等， 本設(shè)計使用雙音頻解碼集成片MT8870來完成此功能模塊。 MT8870是CMOS大規(guī)模集成電路芯片，它主要由濾波器譯碼器和控制電路三部分組成