基于gsm病人求助器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　病人求助系統(tǒng)在目前還是一個(gè)比較新型的應(yīng)用，仍然處于推廣階段。但它在現(xiàn)實(shí)生活中確實(shí)是一個(gè)值得推廣的產(chǎn)品。在現(xiàn)代社會(huì)中，年輕人的工作壓力是越來越大，家中老人小孩也無法隨身照看。若老人或者小孩在無人照看的情況下出現(xiàn)緊急情況后無法及時(shí)通知家人或報(bào)警，那將釀成更大的悲劇。所以，在這樣的環(huán)境下，病人求助系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。</p>

2、<p>　　本文闡述了基于GSM的病人求助系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案比較、論證以及軟件和硬件的設(shè)計(jì)。其中對(duì)軟硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，如GSM模塊的使用，GPS的使用、液晶屏12864的使用，加速度傳感器MMA7455的使用，微處理器STC12C5A08S2單片機(jī)的使用等。針對(duì)該設(shè)計(jì)的原件都為數(shù)字模塊，相互之間的電磁干擾小的特點(diǎn)，在硬件設(shè)計(jì)中把各個(gè)模塊盡量緊密的布置在一起甚至架空疊合在一起。以此減小電路板的面積，節(jié)約成本

3、。在程序調(diào)試過程中采用了各個(gè)模塊分別調(diào)試，最后在主程序進(jìn)行調(diào)用的方式。程序的模塊化易于調(diào)試，分析及移植。</p><p>　　本文給出了設(shè)計(jì)電路及程序并對(duì)本系統(tǒng)的使用做了相應(yīng)的介紹。系統(tǒng)可以通過檢測使用者的軀體狀態(tài)來判斷使用者是否出現(xiàn)需要報(bào)警的險(xiǎn)情，如果需要報(bào)警，系統(tǒng)通過GSM模塊向事先設(shè)定好的手機(jī)發(fā)送帶有GPS信息的求救短信息。在系統(tǒng)的使用測試中表明，本系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。</p>

4、<p>　　關(guān)鍵詞：GSM；GPS；MMA7455；STC12C5A08S2；液晶12864；短信求助</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The patient help system at the present is still a relatively new application, still in the

5、 promotion phase.But in reality it is worth promoting products.In the modern society, young people's work pressure is more and more big, the old person in the home can not take care.If the elderly or children under t

6、he condition of unattended emergency unable to promptly notify the family or the alarm, it will lead to greater tragedy.Therefore, in this environment, the patient help system emerge as the time</p><p>　　In

7、this paper based on the GSM patient help-seeking system principle, system design scheme comparison, demonstration and the design of hardware and software.The hardware and software design are introduced in detail, such as

8、 the use of GSM module, GPS use, LCD 12864, acceleration sensor using MMA7455, STC12C5A08S2 chip microprocessor application.The design of the original for the digital module, the mutual electromagnetic interference of sm

9、all features, in the design of the hardware modules as cl</p><p>　　This paper gives the design of circuit and program for the use of the system and make the corresponding introduction.The system can be detec

10、ted via the user's physical state to judge whether the user needs the alarm point, if the alarm is required, the system through GSM module to the preset mobile phone with GPS information for sending short message.In

11、the system using the test indicates, the system performance has reached the design requirements of the standard.</p><p>　　Keywords: GSM; GPS; MMA7455; STC12C5A08S2; LCD 12864; short message for help</p>

12、;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言6</b></p><p>　　1 基于GSM病人求助系統(tǒng)原理6</p><p>　　1.1 系統(tǒng)組成6</p><p>　　1.2 本章小結(jié)7</p><p>　　2 方案

13、的對(duì)比與選擇7</p><p>　　2.1 GSM模塊的對(duì)比選擇8</p><p>　　2.1.1 華為GTM900-C簡介8</p><p>　　2.2 GPS模塊的對(duì)比與選擇8</p><p>　　2.2.1長天GPS模塊GR-85的簡介10</p><p>　　2.3 人機(jī)接口的對(duì)比與選擇10<

14、/p><p>　　2.3.1顯示模塊12864的簡介11</p><p>　　2.4 加速度傳感器的對(duì)比與選擇11</p><p>　　2.4.1加速度傳感器MMA7455模塊簡介11</p><p>　　2.5 微處理器的對(duì)比與選擇12</p><p>　　2.5.1STC12C5A08S2單片機(jī)的簡介13&l

15、t;/p><p>　　3 開發(fā)軟件平臺(tái)介紹14</p><p>　　3.1 Keil C51簡介14</p><p>　　3.2 Protel99簡介15</p><p>　　3.3 Keil C的使用16</p><p>　　3.4 Protel99的使用16</p><p>　　3.

16、5 本章小結(jié)16</p><p>　　4 硬件電路的設(shè)計(jì)與制作16</p><p><b>　　4.1 信16</b></p><p>　　4.1.1 數(shù)16</p><p>　　5 軟件的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試17</p><p>　　5.1 顯示模塊12864的軟件調(diào)試17</p

17、><p><b>　　5.1.117</b></p><p>　　5.2 4*4矩陣鍵盤的軟件調(diào)試17</p><p><b>　　5.2.117</b></p><p>　　5.3 GPS模塊程序調(diào)試17</p><p>　　5.4 GSM模塊程序調(diào)試17</p

18、><p>　　5.5 加速度傳感器模塊程序調(diào)試17</p><p>　　5.6 系統(tǒng)調(diào)試17</p><p>　　6 系統(tǒng)性能17</p><p><b>　　7 結(jié)論17</b></p><p>　　7.1 本文總結(jié)18</p><p>　　8.2 展望及改進(jìn)

19、18</p><p><b>　　謝 辭19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代社會(huì)生活，工作的節(jié)奏加快，越來越多的老人、小孩或者病人處于無人照看的的情況，在這樣的情況下如果老

20、人、小孩或者病人出現(xiàn)危急情況而無法及時(shí)發(fā)出警報(bào)求救，將會(huì)釀成無可挽回的損失。如果老人、小孩或者病人的家人能夠在第一時(shí)間獲知危急情況的發(fā)生并采取相應(yīng)的救助措施，可以避免一些不必要的悲劇發(fā)生。例如，現(xiàn)在社會(huì)上經(jīng)常聽到有老人在街上摔倒無人幫忙，小孩連續(xù)被數(shù)輛車碾壓無人問津的情況。所以，我們的設(shè)計(jì)—基于GSM病人求助系統(tǒng)，是一個(gè)非常有實(shí)用價(jià)值的設(shè)計(jì)。</p><p>　　基于GSM病人求助系統(tǒng)是應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的移動(dòng)通信無線

21、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、可編程器件為社會(huì)上老弱病殘?jiān)械热巳禾峁┮粋€(gè)智能、快捷的求助系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過判斷按鍵或通過重力加速度傳感器MMA7455檢測G值判斷使用者的身體狀態(tài)，當(dāng)需要報(bào)警求助時(shí)通過GSM模塊向設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)出求助信息，信息中將包含病人所處位置的GPS信息。</p><p>　　目前，在國內(nèi)外的市場上均未有該產(chǎn)品銷售，但類似功能的產(chǎn)品已經(jīng)有少量出現(xiàn)了。說明隨著移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、衛(wèi)星定位技

22、術(shù)、傳感器技術(shù)、可編程器件技術(shù)的不斷成熟，各種相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)也在不斷的被研發(fā)出來，但由于是剛開始出現(xiàn)，所以使用費(fèi)用暫時(shí)還比較高，產(chǎn)品的功能還比較單一，沒有統(tǒng)一的操作平臺(tái)讓操作比較復(fù)雜。</p><p>　　目前國內(nèi)研究生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的公司不多，其中有深圳安防集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的“電子保姆” 、“老年呼救器” 、“緊急呼救器” 等產(chǎn)品。但這些產(chǎn)品的智能程度均不高，有比較大的改進(jìn)空間，這也是我們研究該項(xiàng)目的一個(gè)意義。

23、并且隨著世界社會(huì)老齡化的趨勢不斷加強(qiáng)，社區(qū)數(shù)字化養(yǎng)老服務(wù)成為國際日益關(guān)注的重要課題，在政府的重視與推進(jìn)下相關(guān)的項(xiàng)目將得到快速的進(jìn)展。</p><p>　　1 基于GSM病人求助系統(tǒng)原理</p><p>　　基于GSM病人求助系統(tǒng)是一個(gè)通過加速度傳感器MMA7455模塊采集G值，通過微處理器STC12C5A08S2單片機(jī)判斷使用者的身體狀態(tài)，或者通過檢測按鍵來判斷是否需要發(fā)出求助信息。當(dāng)需

24、要發(fā)送求助信息時(shí)，微處理器通過GSM模塊發(fā)送包含有使用者所處位置GPS信息的求助短息到事先設(shè)定好的號(hào)碼的手機(jī)上。求助者的家人通過短息的內(nèi)容可以快速對(duì)使用者進(jìn)行救助。</p><p><b>　　1.1 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　為了滿足對(duì)本設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)需由以下7個(gè)部分組成：單片機(jī)部分；加速度傳感器部分；鍵盤部分；電源部分；顯示模塊部分；GSM模塊部分

25、；GPS模塊部分。（如下示意圖所示）</p><p><b>　　圖1-1 系統(tǒng)組成</b></p><p><b>　　各個(gè)模塊的作用：</b></p><p>　　*單片機(jī)部分：負(fù)責(zé)收集處理加速度傳感器、鍵盤、GPS的信息，控制液晶屏的顯示，控制GSM模塊發(fā)送短信。</p><p>　　*加速度

26、傳感器部分：測量加速度值并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)等待微處理器讀取。</p><p>　　*矩陣鍵盤部分：人機(jī)接口輸入部分?？梢酝ㄟ^鍵盤啟動(dòng)求助信息發(fā)送；通過鍵盤設(shè)置目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼；測試模型下可以通過鍵盤切換菜單。</p><p>　　*電源部分：提供外部電源接口及穩(wěn)壓濾波，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定干凈的電源。</p><p>　　*顯示模塊部分：人機(jī)接口輸出部分。顯示系統(tǒng)的的各種數(shù)據(jù)及

27、狀態(tài)。</p><p>　　* GSM模塊部分：通過移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短信息。</p><p>　　* GPS模塊部分：通過衛(wèi)星定位計(jì)算出使用者所在經(jīng)緯度并發(fā)送給微處理器。</p><p><b>　　1.2 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了本系統(tǒng)由哪些部分組成，并分別介紹了各個(gè)部分的功能。</p

28、><p>　　2 方案的對(duì)比與選擇</p><p>　　前面第一章對(duì)系統(tǒng)的組成以及框架有了初步的方案，但是這個(gè)方案是否合理，需要選擇什么樣的器件才能滿足設(shè)計(jì)的要求，還需要做進(jìn)一步的研究。本章將針對(duì)該問題提出討論并最終確定出實(shí)際可行的方案。</p><p>　　2.1 GSM模塊的對(duì)比選擇</p><p>　　目前在市面上的GSM模塊有很多。比較

29、常見的有西門子的TC35/TC35I、明基的M23A、中興的ME3000、華為的GTM900系列等。介于目前國內(nèi)的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了我們的應(yīng)用要求，也為了滿足日后推廣后大批量生產(chǎn)時(shí)原件的供應(yīng)要求。我們決定使用國內(nèi)的產(chǎn)品。這樣也方便了技術(shù)資料的收集已經(jīng)可以獲得國內(nèi)廠商的專業(yè)技術(shù)支持。同時(shí)也希望我們的國貨走得更遠(yuǎn)。</p><p>　　目前國內(nèi)做GSM 模塊的廠家挺多，如 華為( HUAWEI ), 中興( ZTE ),

30、 龍尚, 廣和通等?；谌A為的知名度和口碑比較好，所以，我們經(jīng)過挑選后決定使用華為GTM900-C的GSM模塊。</p><p>　　2.1.1 華為GTM900-C簡介</p><p>　　1、GTM900-C為華為GPRS模塊。 </p><p>　　2、GTM900-C的推出是為替代停產(chǎn)后的華為GTM900-B模塊。 </p><p>

31、　　3、工作頻段 EGSM900/GSM1800 雙頻 最大發(fā)射功率 EGSM900/GT800 Class4(2W) </p><p>　　4、GSM1800 Class1(1W) </p><p>　　5、接收靈敏度 <-106dBm 正常工作溫度：-20°C～+70°C </p><p>　　6、電源電壓 3.3V～4.8V（推薦值3

32、.8V ） </p><p>　　7、平均待機(jī)電流 TBD 關(guān)機(jī)漏電流 TBD </p><p>　　8、協(xié)議 兼容GSM/GPRS Phase2/2+ 支持華為GT800 協(xié)議 </p><p>　　9、AT命令 GSM 標(biāo)準(zhǔn)AT 命令 V.25 AT命令華為擴(kuò)展的AT 命令 </p><p>　　10、40PIN FPC 連接器 UART

33、 接口（最大串口速率可達(dá)115200bit/s） UART 接口（最大串口速率可達(dá)115200bit/s） </p><p>　　12、標(biāo)準(zhǔn)SIM 卡接口（1.8或3V）兩路模擬音頻接口電源接口 GSC 射頻天線連接器 50&brvbar;? GSC 射頻天線連接器 語音業(yè)務(wù) 支持FR、EFR、HR 和AMR 的語音編碼支持免提通話，提供回聲抑制功能 短消息業(yè)務(wù) 支持MO 和MT 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和小區(qū)廣播短消息模

34、式支持TEXT 和PDU GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) GPRS CLASS 10 編碼方式CS 1，CS 2，CS 3，CS 4 最高速率可達(dá)85.6Kbit/s 支持PBCCH 內(nèi)嵌TCP/IP 協(xié)議：支持多鏈接，提供ACK 應(yīng)答，提供大容量緩存 電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 支持CSD 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)14.4Kbit/s 支持傳真：Group3 ，Class2.0 支持USSD 補(bǔ)充業(yè)務(wù) 來電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待、三方通話等 集群功

35、能 組呼，廣播，私密呼叫等 STK功能 通過增強(qiáng)的AT命令支持STK功能 ROHS環(huán)保符合ROSH環(huán)保認(rèn)證要求</p><p>　　2.2 GPS模塊的對(duì)比與選擇</p><p>　　GPS(Global Positioning System)是全球定位系統(tǒng)的簡稱，能提供全天候的定位、授時(shí)、測速功能。</p><p>　　核心芯片是GPS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，核心芯片

36、的優(yōu)劣在很大程度上決定了不同GPS產(chǎn)品的性能差異，目前已有十余家廠商推出了GPS芯片。2005年7月，西安華迅公司推出了國內(nèi)第一塊GPS芯片，2006年中國科學(xué)院微電子研究所也成功開發(fā)出了兩款GPS基帶SoC芯片。但國內(nèi)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)的GPS芯片在性能上與國外產(chǎn)品有很大差距，現(xiàn)有的芯片市場基本上還是國外幾大廠商占據(jù)，這其中影響較大的有SiRF、Garmin、u-blox、摩托羅拉、索尼、富士通、NXP、Nemerix、uNav等廠商，S

37、iRF、u-blox尤其引人注目。而其中SiRF又比u-blox更勝一籌。SiRF比u-blox誕生的早，甚至u-blox的GPS模塊曾經(jīng)使用過SiRF的芯片。所以，在本設(shè)計(jì)中，我們將選擇使用SiRF的芯片的GPS模塊。</p><p>　　下面，我們將介紹SiRF公司的產(chǎn)品以供選型。</p><p>　　1997年底，SiRF公司推出了SiRFstarI/LX芯片集。SiRFstarI/

38、LX芯片集的快速重捕時(shí)間僅僅在0.1s，這對(duì)于汽車導(dǎo)航十分重要，因?yàn)樵诔鞘兄校l(wèi)星信號(hào)會(huì)暫時(shí)丟失，衛(wèi)星信號(hào)恢復(fù)后大約4～5s后很有可能又會(huì)丟失，這樣重捕時(shí)間越短，在有限時(shí)間內(nèi)給出的定位數(shù)據(jù)就越多。</p><p>　　1999年SiRF公司研制出第二代芯片結(jié)構(gòu)SiRFstarII，在此結(jié)構(gòu)上推出了首款芯片產(chǎn)品SiRFstarIIe，2002年推出了SiRFstarIIe/LP和SiRFstarIIt芯片產(chǎn)品。Si

39、RFstarIIe/LP是SiRFstarIIe低功耗版，SiRFstarIIe/LP的最大電流只有60mA，在TricklePower模式下電流只有20mA。SiRFstarII有1920個(gè)并行相關(guān)器，提高了捕獲靈敏度，縮短了首次定位時(shí)間(TTFF)，冷啟靈敏度為-142dBm。</p><p>　　2004年2月，SiRF公司推出了第三代芯片架構(gòu)SiRFstarIII。2005年2月，SiRF推出基于SiRF

40、starIII的產(chǎn)品GSC3f和GSC3，其中前者包含一塊閃存。2006年11月，SiRF推出90nm的基于SiRFstarIII的產(chǎn)品GSC3LT和GSC3Lti， SiRFstarIII能接收來自2G、2.5G、3G網(wǎng)絡(luò)的輔助數(shù)據(jù)，并能在室內(nèi)進(jìn)行定位。SiRFstarIII有等效于超過200 000個(gè)相關(guān)器的硬件結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步縮短了首次定位時(shí)間。</p><p>　　由上我們可以看出第三代的SiRFstar

41、III芯片是定位最快的。但是也是價(jià)格最高的，由于本設(shè)計(jì)對(duì)GPS模塊的要求不是很高以及成本的考慮，我們選擇第二代的芯片。由于本系統(tǒng)為移動(dòng)設(shè)備，采用蓄電池供電。SiRFstarIIe/LP正好滿足本設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　由于目前國內(nèi)內(nèi)地的GPS模塊的質(zhì)量及速度都比較不如人意，國外的模塊在價(jià)格上又比較高。臺(tái)灣的產(chǎn)品在質(zhì)量與速度上都比國內(nèi)的產(chǎn)品好，并且價(jià)格適中。所以，我們選擇了臺(tái)灣的產(chǎn)品——長天GPS模塊GR-

42、85。</p><p>　　2.2.1長天GPS模塊GR-85的簡介</p><p>　　HOLUX　GR-85智慧型衛(wèi)星接收模組，采用美國瑟孚（SiRF）公司所設(shè)計(jì)的第二代低號(hào)電量衛(wèi)星定位接收晶片，是一個(gè)完整的衛(wèi)星定位接收器。具備全方位功能，能滿足專業(yè)定位的嚴(yán)格要求與個(gè)人消費(fèi)需求。適用范圍從汽車導(dǎo)航、保全系統(tǒng)、地圖制作、各種調(diào)查到農(nóng)業(yè)用途等。使用的基本需求只有適當(dāng)?shù)碾娫垂?yīng)和面對(duì)天空。藉

43、由　RS-232、或TTL相容介面，與其它電子設(shè)備溝通，并以內(nèi)建充電電池（內(nèi)建電池為選用功能），儲(chǔ)存衛(wèi)星資料如衛(wèi)星訊號(hào)狀態(tài)、上次使用的最后位置、日期及時(shí)間。其耗電量低，且能同時(shí)追蹤12顆定位衛(wèi)星的訊號(hào)，每0.1秒接收一次，每秒更新一次定位資訊。提供省電模式（TricklePower）每秒鐘只工作部分時(shí)間，其余時(shí)間則處在節(jié)省電力的關(guān)閉狀態(tài)。更提供更節(jié)省電力的定時(shí)定位（Push–to–Fix）功能?！?特色　GR-85提供一系列完整功能，

44、讓您輕松的使用，或是與其它系統(tǒng)結(jié)合。　 　　1、使用SiRF第二代低耗電量（LP），高效能晶片，大大降低耗電量?！?　　2、快速定位及追蹤12顆衛(wèi)星的能力。　 　　3、晶片內(nèi)建1920次／頻率硬體，　提高接收傳送搜尋衛(wèi)星訊號(hào)?！?　　4、內(nèi)建WASS</p><p>　　2.3 人機(jī)接口的方案對(duì)比與選擇</p><p>　　人機(jī)接口分為輸入接口和輸出接口。</p>&

45、lt;p>　　輸入接口有多種方式，如按鍵、各種觸摸板、鼠標(biāo)、CCD傳感器等等。本系統(tǒng)需要輸入的信息主要為設(shè)置短信目標(biāo)號(hào)碼，所以對(duì)輸入設(shè)備的要求并不高，產(chǎn)用簡單的按鍵即可。由于需要輸入的信息有0~9的數(shù)字，所以，按鍵數(shù)應(yīng)該大于10個(gè)。但是，同時(shí)還考慮到單片機(jī)I\O口資源不富裕。因此，本設(shè)計(jì)將采用4*4方式的矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備。</p><p>　　輸出設(shè)備也是多種多樣，如打印機(jī)、揚(yáng)聲器、指示燈、顯示器等等。

46、本設(shè)計(jì)初步擬定使用1602液晶顯示器作為輸出設(shè)備。因?yàn)?602液晶顯示器價(jià)格低，使用廣泛，技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，操作相對(duì)簡單。但是，它也有它的不足之處，一次能夠顯示的信息量太小，不方便使用者在使用過程中查看信息。所以，我們將使用單屏信息量更大的12864液晶顯示模塊。</p><p>　　2.3.1顯示模塊12864的簡介</p><p>　　12864是128*64點(diǎn)陣液晶模塊。 <

47、/p><p><b>　　液晶屏類型：STN</b></p><p>　　模塊顯示效果：藍(lán)底白字</p><p><b>　　視角： 6點(diǎn)鐘 </b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)方式： 1/9 BIAS </p><p>　　背光： LED白色 </p><p&

48、gt;　　控制器 ：KS0108 </p><p><b>　　數(shù)據(jù)總線：串口 </b></p><p>　　溫度特性：工作溫度：-20℃~+70℃ </p><p>　　儲(chǔ)藏溫度：-30℃~+80℃ </p><p>　　點(diǎn)陣格式：128 x 64</p><p>　　2.4 加速度傳感器的對(duì)比

49、與選擇</p><p>　　在本系統(tǒng)中對(duì)于加速度傳感器的頻率、靈敏度的要求不是很高。測量范圍只需要在正負(fù)2g內(nèi)。測量軸數(shù)量為3軸。</p><p>　　目前，市場上的加速度傳感器種類繁多。從信號(hào)輸出形式分類有電荷輸出型的、電壓輸出型的。也有一些傳感器模塊內(nèi)部集成了微處理器，把采集到的加速度信息轉(zhuǎn)換后通過數(shù)字信號(hào)傳輸。以數(shù)字信號(hào)輸出的加速度傳感器模塊能夠方便的與其他數(shù)字處理邏輯器件連接，使系

50、統(tǒng)開發(fā)更加簡單且集成度更高。</p><p>　　從技術(shù)制作的角度分類，加速度傳感器又可分為電容型和壓阻型。電容型（隨加速度變化，由檢測質(zhì)量塊引起電容變化）加速度傳感器在當(dāng)今是最通用的。在某些領(lǐng)域無可替代，如安全氣囊，手機(jī)移動(dòng)設(shè)備等。高的產(chǎn)量使得該類傳感器成本低廉。壓阻型加速度傳感器的工作頻率可達(dá)5000Hz。由于具有寬的頻率響應(yīng)能力。壓阻型加速度傳感器適合做脈沖、碰撞測試，在這些測試中頻率和加速度通常都很高。出

51、于對(duì)測量范圍不需要很大以及成本的考慮，將選擇電容型的加速度傳感器。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇了飛思卡爾 MMA7455 三軸數(shù)字加速度傳感器模塊</p><p>　　2.4.1加速度傳感器MMA7455模塊簡介</p><p>　　MMA7455是一款數(shù)字輸出（I2C/SPI）、低功耗、緊湊型電容式微機(jī)械加速度計(jì)，具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波器、溫度補(bǔ)償、

52、自測、可配置通過中斷引腳（INT1 或INT2）檢測0g、以及脈沖檢測，偏置和靈敏度是出廠配置，無需外部器件?？蛻艨墒褂弥付ǖ?g寄存器和g-Select量程選擇對(duì)0g偏置進(jìn)行校準(zhǔn)， 量程可通過命令選擇3個(gè)加速度范圍（2g/4g/8g）。MMA7455L系列具備待機(jī)模式，使它成為以電池為電源的手持式電子器件的理想選擇。</p><p>　　MMA7455數(shù)字三軸加速度傳感器模塊核心為飛思卡爾公司的MMA7455L

53、數(shù)字三軸加速度傳感器，該模塊設(shè)計(jì)使用官方推薦設(shè)計(jì)，板卡線路經(jīng)過高電磁兼容設(shè)計(jì)和優(yōu)化，具有輸出精確，體積小，工作可靠，各種標(biāo)識(shí)清晰，擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。MMA7455L芯片安裝在帶DIP插腳的印刷電路板（PCB）上，它允許客戶將其集成到特定的設(shè)計(jì)應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。這樣客戶就能夠在他們自己硬件和軟件環(huán)境內(nèi)靈活地評(píng)估器件。</p><p>　　模塊主要參數(shù)1.Z 軸自測2.低壓操作：2.4V – 3.6V3.用于偏

54、置校準(zhǔn)的用戶指· 定寄存器4.可編程閥值中斷輸出5.電平檢測模式運(yùn)動(dòng)識(shí)別（沖擊、震· 動(dòng)、自由下落）6.脈沖檢測模式單脈沖或雙脈沖識(shí)別7.靈敏度64 LSB/g @ 2g /8g 10位模式8.8位模式的可選靈敏度（±2g、±4g、±8g）9.可靠的設(shè)計(jì)、高抗震· 性（5000g）10.環(huán)保型產(chǎn)品12.低成本</p>

55、<p>　　2.5 微處理器的對(duì)比與選擇</p><p>　　上面介紹了各個(gè)的功能以及接口，最后我們來看看什么樣的微處理器可以滿足本設(shè)計(jì)的要求而且成本最低。</p><p>　　首先，我們排除了普通使用普通的51單片機(jī)。因?yàn)槠胀ǖ膯纹瑱C(jī)串口資源、程序存儲(chǔ)器資源以及RAM資源都有限，而且處理速度慢。而本系統(tǒng)中的GPS模塊GSM模塊都需要用到串口通信。而且，由于系統(tǒng)的程序比較大(Pr

56、ogram Size: data=38.1 xdata=219 code=4531),所以普通的單片機(jī)根本無法滿足本設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　而高端一下的ARM單片機(jī)完全可以滿足我們的系統(tǒng)資源要求，但是，成本也高了很多，且提高了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。</p><p>　　綜合考慮，我們選擇了與51指令兼容的STC12C5A08S2單片機(jī)。它與普通單片機(jī)相比較，在相同的晶振頻率下，執(zhí)行速度

57、要快10倍，可以滿足我們對(duì)程序處理速度上的要求。STC12C5A08S2單片機(jī)自帶有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙串口，可以滿足體統(tǒng)同時(shí)與GPS模塊和GSM模塊同時(shí)通信的要求。并且STC12C5A08S2單片機(jī)有8K的程序存儲(chǔ)空間，1280字節(jié)的RAM。完全可以滿足本系統(tǒng)的要求。而且，由于STC是中國大陸本土獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，價(jià)格與ATMEL普通51單片機(jī)的相差不大，甚至使用成本更低。因?yàn)镾TC單片機(jī)不需要專門的下載器，只需要使用普通的串口下載就可以

58、了。所以使用很方便，成本也很低。</p><p>　　2.5.1STC12C5A08S2單片機(jī)的簡介</p><p>　　STC單片機(jī)是中國大陸?yīng)毩⒆灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)處于全球領(lǐng)先水平的產(chǎn)品。</p><p>　　STC12C5A60S2系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超?抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8

59、051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。</p><p>　　1.增強(qiáng)型8051CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051</p><p>　　2.工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V - 3.5V（5V單片機(jī)）</p><p>　　3.工作頻率范圍：0～35MHz，相當(dāng)于

60、普通8051的0～420MHz</p><p>　　4.用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)......</p><p>　　5.片上集成1280字節(jié)RAM</p><p>　　6.通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）

61、可設(shè)置成四種模式。開漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過120mA</p><p>　　7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)?即可完成一片</p><p><b>　　9.看門狗</b></p><p>　　10.外

62、部掉電檢測電路:在P4.6口有一個(gè)低壓門檻比較器5V單片機(jī)為1.33V，誤差為±5%,3.3V單片機(jī)為1.31V，誤差為±3%</p><p>　　11.共4個(gè)16位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再?上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器</p><p>　　12.

63、 STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過寄存器設(shè)置到P4.3)</p><p>　　13.工作溫度范圍：-40 ~ +85℃(工業(yè)級(jí))/0 ~ 75℃(商業(yè)級(jí))</p><p>　　14.封裝：LQFP-48, LQFP-44, PDIP-40, PLCC-44, QFN-40I/

64、O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來擴(kuò)展I/O口</p><p>　　3 開發(fā)軟件平臺(tái)介紹</p><p>　　本文是基于FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在本章節(jié)中將介紹FPGA芯片、Quartus II軟件及其設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　3.1 Keil C51簡介</p><p>　　Keil C

65、51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。Keil公司制造和銷售種類廣泛的開發(fā)工具，包括ANSI C編譯器、宏匯編程序、調(diào)試器、連接器、庫管理器、固件和實(shí)時(shí)操

66、作系統(tǒng)核心(real-time kernel)。有超過10萬名微控制器開發(fā)人員在使用這種得到業(yè)界認(rèn)可的解決方案。其Keil C51編譯器自1988年引入市場以來成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并支持超過500種8051變種。</p><p>　　Keil μVision3</p><p>　　2006年1月30日ARM推出全新的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具，集成Keil μVision3的Re

67、alView MDK開發(fā)環(huán)境。 RealView MDK開發(fā)工具KeilμVision3源自Keil公司。 RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)，包括Keil μVision3集成開發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成Flash燒寫模塊，強(qiáng)大的 Simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版

68、本可將性能改善超過20%。</p><p>　　KeilμVision4</p><p>　　2009年2月發(fā)布Keil μVision4，Keil μVision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口，提供一個(gè)整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應(yīng)用程序。新版本支持更多最新的A

69、RM芯片，還添加了一些其他新功能。</p><p>　　3.2 Protel99簡介</p><p>　　Protel99SE是Protel公司近10年來致力于Windows平臺(tái)開發(fā)的最新結(jié)晶，能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。因而今天的Protel最新產(chǎn)品已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)

70、物理設(shè)計(jì)。 最新版本的Protel軟件可以毫無障礙地讀Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司設(shè)計(jì)文件，以便用戶順利過渡到新的EDA平臺(tái)。</p><p>　　Protel99 SE共分5個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。 以下介紹一些Protel99SE的部分最新功能：</p><p>　　◆可生成

71、30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；</p><p>　　◆強(qiáng)大的全局編輯功能；</p><p>　　◆在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB中同樣的器件也將被選中； 　　 ◆同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) </p><p>　　◆既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由PCB到原理

72、圖），以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上的一致性； 　　</p><p>　　◆滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國標(biāo)庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）；</p><p>　　◆支持用CUPL語言和原理圖設(shè)計(jì)PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件； * PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層；</p><p>

73、　　◆強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； 　</p><p>　　◆智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； 　　 </p><p>　　◆提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 　</p><p>　　◆放置漢字功能； 　　</p><p>　　◆可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交

74、換； 　　</p><p>　　◆智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的PGA、BGA封裝很有用）； 　　</p><p>　　◆方便的打印預(yù)覽功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印結(jié)果； 　</p><p>　　◆獨(dú)特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果； 　　</p><p>　　◆強(qiáng)大的CAM處理使您輕松實(shí)現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔

75、文件、貼片機(jī)文件、測試點(diǎn)報(bào)告等； 　　 </p><p>　　◆經(jīng)過充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法，信號(hào)完整性分析直接從PCB啟動(dòng)； 　　</p><p>　　◆反射和串?dāng)_仿真的波形顯示結(jié)果與便利的測量工具相結(jié)合； 　　</p><p>　　◆專家導(dǎo)航幫您解決信號(hào)完整性問題。</p><p>　　3.3 Keil C的使用

76、</p><p>　　3.4 Protel99的使用</p><p><b>　　3.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　4 硬件電路的設(shè)計(jì)與制作</p><p><b>　　4.1 信</b></p><p><b>　　本</b></p

77、><p><b>　　4.1.1 數(shù)</b></p><p><b>　　從</b></p><p>　　5 軟件的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試</p><p><b>　　信</b></p><p>　　5.1 顯示模塊12864的軟件調(diào)試</p>&l

78、t;p><b>　　。</b></p><p><b>　　5.1.1 </b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　5.2 4*4矩陣鍵盤的軟件調(diào)試</p><p><b>　　。</b></p><p&

79、gt;<b>　　5.2.1 </b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　5.3 GPS模塊程序調(diào)試</p><p><b>　　。</b></p><p>　　5.4 GSM模塊程序調(diào)試</p><p><b>　　

80、。</b></p><p>　　5.5 加速度傳感器模塊程序調(diào)試</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　5.6 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　6

81、 系統(tǒng)性能</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　7 結(jié)論</b></p><p><b>　　7.1 本文總結(jié)</b></p><p><b>　　本論文主要對(duì)。</b></p><

82、p><b>　　8.2 展望及改進(jìn)</b></p><p>　　由于時(shí)間和成本等條件的限制，本設(shè)計(jì)還有很多不完善的地方，還有要進(jìn)一步改進(jìn)的方面，主要有：</p><p><b>　　1、</b></p><p>　　下一步目標(biāo)是朝著產(chǎn)品化的方向發(fā)展，設(shè)計(jì)更加人性化的顯示、控制界面等。并且進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)理論，進(jìn)行更深入

83、的研究，使系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定、可靠，功能更加強(qiáng)大。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　四年的大學(xué)生活很快就要結(jié)束了，大學(xué)生活是忙碌充實(shí)、幸?？鞓返摹Ｔ诠痣姴粌H學(xué)到了專業(yè)知識(shí)、思想修養(yǎng)，最重要的是自己的動(dòng)手能力得到了加強(qiáng)。桂電非常重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，不僅安排許多實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)訓(xùn)等，還積極組織學(xué)生參加各種科技競賽，特別是大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

84、。而我就是其中一個(gè)受益者，剛進(jìn)入桂電，學(xué)院的科協(xié)就為我們大一新生進(jìn)行入門培訓(xùn)，指導(dǎo)我們?nèi)绾问褂脤I(yè)軟件，如何制作電路板等等。除了學(xué)校和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，也分不開老師們的指導(dǎo)和關(guān)懷。畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師符強(qiáng)老師從我們還是大一新生的時(shí)候就開始指導(dǎo)我們進(jìn)行電子設(shè)計(jì)，可以說是我們電子設(shè)計(jì)的啟蒙老師，特別是在單片機(jī)和程序方面的幫助最大。符強(qiáng)老師為人和藹，容易近人，當(dāng)我們有問題請(qǐng)教符強(qiáng)老師解疑時(shí)能夠耐心、詳細(xì)地解釋。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到難題，

85、符強(qiáng)老師都能夠耐心的幫我分析，給出指導(dǎo)意見并鼓勵(lì)我大膽創(chuàng)新，從另一個(gè)角度去解決問題。</p><p>　　在此還要感謝龔開月、莫榮和童有為等老師，他們都在我的大學(xué)生活期間給予了各種各樣的幫助。除了老師們的幫助也離不開周圍同學(xué)的關(guān)心和幫助。在這里對(duì)所有關(guān)心、愛護(hù)和幫助我的老師同學(xué)和朋友表示最衷心的感謝。</p><p>　　最后，感謝在百忙之中抽出寶貴時(shí)間對(duì)我的畢業(yè)論文進(jìn)行評(píng)閱的專家、老師們

86、，感謝你們?yōu)閷忛啽疚乃冻龅男燎趧趧?dòng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳淑靜, 馬天才.《DDS多波形信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》[J].天中學(xué)刊，2009, 5</p><p>　　[2] 郭麗麗.《基于FPGA的DDS信號(hào)源設(shè)計(jì)》[J].中國水運(yùn)，2010, 5</p><p&

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