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嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计
摘要：在医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域，短程无线通信工程设备设备应用日益广泛，并呈现强的增长势头。本文较为详细地从元器件选择、原理图设计、PCB板设计、接口吸系统传输距离等方面介绍嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计。关键词：短程无线通信工程 MAX1472 MAX1473 接口 通信距离
引言
在短程无线通信工程系统中，常见的有基于802.11的无线局域网WLAN、蓝牙（blueTooth）、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)。但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂，需专门的开发系统，开发成本高、周期长，最终产品成本也高。因此，这些技术在嵌入式系统中并未得到广泛应用相反，普通RF产品就不存在这些问题，加之短距离无线数据传输技术成熟，功能简单、携带方便，使得其在嵌入式短程无线产品中得到广泛应用，如医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域。这些产品一般均工作在无执照（Unlicensed）无线接入频段，如出一辙15/433/868/915MHz频段。本文讨论的嵌入式短程无线通信系统，一般包括无线射频RF前端、微控制器（MCU）、I/O接口电路及其它外围设备等。
1 元器件选择
（1）微控制器的选择
嵌入式系统选择处理器时主要需要考虑以下几个方面：处理器性能，所支持的开发工具，所支持的操作系统，过去的开发经验，处理器成本、功耗、代码兼容性及算法复杂性等。
（2） 射频芯片的选择
(本网网收集整理)
通常，射频芯片的功能框图如图形卡所示。随着无线技术的发展，无线收发芯片的集成度、性能都大幅度提供，芯片性能也各有特色。因而，无线收发芯片的选择在设计中是至关重要的。正确的选择可以减小开发难度、缩短开发周期、降低成本、更快地将产品推向市场。目前，生产此类芯片的厂家主要有Nordic、XEMICS、Chipcon、TI、Maxim等。选择无线收发芯片时，应考虑以下几个因素：功耗、发射功率、接收灵敏度、传输速度、从待机模式到工作模式的唤醒时间、收发芯片所需的外围元件数量、芯片成本等；同时还须注意当地的无线电管理规定。
（3） 分立元件的选择
所有的RF芯片制造商都在努力提高芯片的集成度但仍然有一些元件很难或者根本无法集成到芯片中去。常将这些分立元件安放在芯片外部，如晶振、PLL环路滤波器、VCO的电感等。在射频电路中，电磁波的波长已可以与分立元件的尺寸相比拟，普通应用于DC和低频集总参数系统的基尔霍夫类型的电流、电压定律已不再适用，须考虑这些分立元件的高频特性及其分布参数。因此，在详细设计时，应多参考所选用芯片资料及相关元件的数据手册。
2 系统原理图设计
嵌入式短程无线通信系统硬件的关键在于其射频电路。这里采用Maxim公司的MAX1472和MAX1473芯片进行射频电路设计。图2是发射器射频电路，图3是接收器射频电路。
MAX1472是一微型3mm×3mm的引脚SOT-23封装的VHF/UHF基于锁相环ASK发射机。当工作电压降至2.1V的脱离节锂电池工作，待机模式时仅耗电100nA。在发射过程中，MAX1472发射功率为-10dBm～+10dBm。工作电压3.3V；发射功率+10dbm时，工作电流仅9.1mA。最高数据速率达100kbps。
MAX1473是一个300～450MHz，采用28引脚，SSOP封装的超外差ASK接收机；具有-114dBm的高灵敏度，高于50dB的用户可选择中心频率镜像抑制并可选择3.3V或5V电源工作电压。在关断模式下电流低于1.5mA,接收时电流为5.2mA；数据速率达100kbps；从关断模式到有效数据输出的过渡时间小于250μs 。
MAX1473包含一个一级自动增益控制（AGC）电路，在射频输入信号功率大于-57dBm时，可降低低哭声放大器（LNA）35dB的增益。接收机使用带有接收信号强度指示（RSSI）的10.7MHz中频滤波器，内置片上集成的锁相环与VCO、基带数据恢复电路。
在原理图设计时，为提高系统的灵敏度，要特别注意天线、低哭声放大器（LNA）和晶振的适配，如图3中标有1、2、3的三处。
3 PCB板设计
高频信号很容易由于幅射而产生干扰，导致振铃（ringing）、反射（reflection）串扰(crosstalk)等；而RF电路对此又特别敏感，因此在PCB板设计时，必须加以重视。为此电源设计时，应在条件许可下采用
多层板，提供专用的电源层和地线层。如采用电源总线方式，应尽可能地加粗电源线和地线；尽量减少板上的'通孔（包括插件元件的引脚、过孔等）；多增加一些地线；分开模拟电源与数字电源；隔离敏感元件；在信号线边上可放置电源线，以最小化信号环路面积，减少环路数量。传输互布线应尽量满足以下规则：避免传输线阻抗不连续（阻抗不连续点是传输先突变点，如直拐角、过孔等，它将产生信号的反射。为此，布线时应避免走线的直拐角，可采用45°角或弧线走线，尽可能地少用孔）；不要用桩线。其次，要减少串扰。串扰是信号间产生的耦合，分容性串扰和感性串扰两种，通常感性串扰远大于容性串扰。串扰可通过一些简单的办法抑制：①由于容性串扰和感性串扰的大小随负载阻抗的增大而增大，所以应对串扰引起的干扰敏感信号进行适当的端接。②增大信号线间的距离，以减小容性串扰。③为减小容性串扰，可在相邻信号线间插入1根地线；但须注意，此地线每1/4波长要接入线层。④对感性串扰，应尽量减小环路面积，如允许，应消除次环路。⑤避免信号共用回路。最后，随着电路速度的提高，电磁干扰（EMI）越发严重，还须减小EMI。减小EMI的途径通常有：屏蔽、滤波、消除电流环路和尽量降低器件速度。滤波通常有三种选择：去耦电容、EMI滤波器、磁性元件。最常见的是去耦电容，去耦电容用于电源线路滤波。通常在电源接入电路板处放置一个1μF～10μF的去耦电容，以滤除低频噪声；在板上每个源器件的电源引脚处放置0.01μF～0.1μF的去耦电容，以滤除高频噪声。对去耦电容，要注意其放置位置。
4 RF芯片与MCU接口
通过RF芯片实现数据传输。接收端MCU采集RF芯片输出信号通常有三种办法：重复采样（over sampling）、脉冲边沿检测（edge detection）、使用MCU的通用串行通信口（UART）。
重复采样时，用一个三倍于比特率的速率对RF芯片输出信号复复采样，采用采样加权表。对噪音有抑制作用的，适合适应于距离要求较长、可靠性要求较高的场合；但时序要求严格，软件实现时较为复杂。RF芯片与MCU接口可采用MCU的输入输出口。
脉冲边沿检测使用数字信号脉冲实现同步，用RF芯片输出信号作为MCU的中断请求信号。中断程序计算每一比特的采样时间，可处理各种速率的数据流；但每比特仅采样一次，对噪音较敏感，实现算法比重复采样方式更复杂。RF芯片与MCU接口可采用MCU的中断系统及输入输出口。
为简化设计，可使用MCU的通用串行通信接口（UART）。UART对噪声较敏感，但可在软件设计中加以解决，因此通常采用这种接口形式。
5 系统传输距离
（1） 无线通信距离计算
这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法。所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
自由空间下电波传播的损耗：
Los=32.44+20lgd+20lgf
Los―传播损耗，单位dB;d―距离，单位km;f―工作频率，单位MHz。
如一个工作频率为433。92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离：①由发射功率+10dBm，接收灵敏度为-105dBm，得Los=115dB。②由Los、f计算得出d=31km。
这是理想状况下的传输距离，实际应用中会低于该值。这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗。将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB，可以计算得出通信距离为：d=1.7km。
图3
（2） 增加无线通信距离
在工作频率固定的情况下，影响通信距离的主要因素有：发射功率、接收/发射天线增益、传播损耗、接收机灵敏度等。对设计者而言，有的因素是无法选择、改变的，如传播损耗、多径损耗、路径损耗、周围环境吸收等；而有的因素是设计者可以控制的，如发射功率、接收/发射天线增益、接收机灵敏度等。通过调整这些因素，可增加无线通信系统的传输距离。为增加传输距离，设计者常会想到增加发射功率。但增加发射功率会带来一些不利因素。如：由于功率放大器的转换效率低，增加发射功率会大大增加系统的功耗，这对嵌入式系统来说是很不利的；加大发射功率会产生较大的谐波干扰和噪声，并对通信信道产生其它影响，有时反而会影响通信距离。因此，在嵌入式系统中并不提倡采用增加发射功率的办法来增加传输距离。增加传输距离的比较好的办法是，增加接收/发射天线增益一般是选用高增益天线。采用高增益天线具有集成天线、体积小、成本低，实现简单，无需增加额外功耗和元器件等优点。
结语
对一完整的无线系统而言，还有天线设计、MCU及外围电路设计等。此外，由于射频链路的可靠性、误码率（BER，Bit Error Rate）等都比常规有线系统高几个数量级，因此，嵌入式短程无线通信系统一定要加强系统测试，特别是系统误码率（BER）的测试。要把赞成过多误码的背景哭声点找出来，提高系统的性能。限于篇幅，本文不过夜此类问题。
嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计
摘要：在医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域，短程无线通信工程设备设备应用日益广泛，并呈现强的增长势头。本文较为详细地从元器件选择、原理图设计、PCB板设计、接口吸系统传输距离等方面介绍嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计。关键词：短程无线通信工程 MAX1472 MAX1473 接口 通信距离
引言
在短程无线通信工程系统中，常见的有基于802.11的无线局域网WLAN、蓝牙（blueTooth）、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)。但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂，需专门的开发系统，开发成本高、周期长，最终产品成本也高。因此，这些技术在嵌入式系统中并未得到广泛应用相反，普通RF产品就不存在这些问题，加之短距离无线数据传输技术成熟，功能简单、携带方便，使得其在嵌入式短程无线产品中得到广泛应用，如医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域。这些产品一般均工作在无执照（Unlicensed）无线接入频段，如出一辙15/433/868/915MHz频段。本文讨论的嵌入式短程无线通信系统，一般包括无线射频RF前端、微控制器（MCU）、I/O接口电路及其它外围设备等。
1 元器件选择
（1）微控制器的选择
嵌入式系统选择处理器时主要需要考虑以下几个方面：处理器性能，所支持的开发工具，所支持的操作系统，过去的开发经验，处理器成本、功耗、代码兼容性及算法复杂性等。
（2） 射频芯片的选择
通常，射频芯片的'功能框图如图形卡所示。随着无线技术的发展，无线收发芯片的集成度、性能都大幅度提供，芯片性能也各有特色。因而，无线收发芯片的选择在设计中是至关重要的。正确的选择可以减小开发难度、缩短开发周期、降低成本、更快地将产品推向市场。目前，生产此类芯片的厂家主要有Nordic、XEMICS、Chipcon、TI、Maxim等。选择无线收发芯片时，应考虑以下几个因素：功耗、发射功率、接收灵敏度、传输速度、从待机模式到工作模式的唤醒时间、收发芯片所需的外围元件数量、芯片成本等；同时还须注意当地的无线电管理规定。
（3） 分立元件的选择
所有的RF芯片制造商都在努力提高芯片的集成度但仍然有一些元件很难或者根本无法集成到芯片中去。常将这些分立元件安放在芯片外部，如晶振、PLL环路滤波器、VCO的电感等。在射频电路中，电磁波的波长已可以与分立元件的尺寸相比拟，普通应用于DC和低频集总参数系统的基尔霍夫类型的电流、电压定律已不再适用，须考虑这些分立元件的高频特性及其分布参数。因此，在详细设计时，应多参考
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嵌入式移动智能抓拍系统硬件设计研究
从移动智能抓拍系统的工作原理.各组成模块及其功能等方面介绍了一种以DSP和FPGA为基础,以DSP/BIOS为核心的'嵌入式移动智能抓拍系统的硬件设计方案,重点介绍了其电源子系统;最后通过硬件设计和软件实现了系统的总体设计.该系统目前已在南京市实际应用,取得了良好的效果.
作 者：王军华 王建华 张勇 糜长军 Wang Junhua Wang Jianhua Zhang Yong Mi Changjun 作者单位：江苏省交通科学研究院,江苏南京,210017 刊 名：现代交通技术 英文刊名：MODERN TRANSPORTATION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 6(3) 分类号：U491.116 关键词：电子警察 嵌入式 智能抓拍 electronic police embedded intelligent snap嵌入式系统硬件抽象层的建立及软件的可移植性设计
摘要：在阐述嵌入式系统软件设计方法的基础上，介绍嵌入式系统底层软件可移值性设计和硬件抽象层的建立；举例说明利用此思想的嵌入式软件的设计及测试过程。关键词：设备驱动程序 嵌入式系统 软件设计 可移植性
1 嵌入式系统设计
由于嵌入式系统有着体积小、功能集中、可靠性高等优点，已被广泛地应用到日常生活的各个方面，如移动通信、工业控制、医疗器械，家用电器等。如何缩短嵌入式系统的开发周期，降低开发成本，以及提高产品的可靠性已成为嵌入式行业普遍关注的问题。在嵌入式系统设计中，通常采用以下设计方法。
（1）瀑布模式开发过程
瀑布模式开发过程工作模式简单，任务的划分协调及人员安排、物质材料的分配管理都比较容易。如图1所示，开发过程为从硬件到软件的流水线式进行。此类开发方式有以下特点：
◇ 小系统，如利用8051控制的低速率信号采集等；(本网网收集整理)
◇ 开发所需人力、物力资源有限，一般1个或几个人即可完成；
◇ 要求开发人员对软、硬件设计和制作都比较熟悉；
◇ 对开发周期要求不高，此类开发过程无疑会使用最长的开发周期；
◇ 在开发过程中，任一环节的阻塞都会影响其它环节的开发。
（2）V模式开发过程
V模式开发过程为一种并行的工作方式，任务的划分协调及人员安排、物质材料的分配都必须考虑不同工作内容，如图2 所示。
开发过程为硬件和软件同时进行，最后联合调试。此类开发方式有以下特点：
◇ 大系统，如利用PowerPC等处理器设计的网络交换/访问设备；
◇ 开发人力、物力资源比较丰富；
◇ 开发人员分工比较明确，软件开发者可不需了解太多的硬件信息，而硬件开发人员对软件也可不做太多了解；
◇ 有利于缩短开发周期；
◇ 在开发过程中，软、硬件设计独立进行。 硬件开发的阻塞不会影响软件开发过程，同样，软件开发的阻塞不会影响硬件的开发过程。
但在V模式开发过程中，仍存在以下问题：
◇ 设备驱动程序的可移值性差，与硬件和操作系统均有密切相关性；
◇ 软件测试需要等硬件完成以后才能进行；
◇ 对于每个设备驱动程序设计人员都需有软件和硬件的知识背景；
◇ 在测试过程中，很难判断错误是由硬件还是由软件造成的。
为了克服V模式开发过程中的上述问题，本文将V模式开发过程稍作改进，增加了硬件抽象层，对系统软硬件起到隔离作用，从而提高系统软件的可移值性及有效地利用人力资源、缩短开发周期和提高产品的可靠性。
2 基于硬件抽象层的系统软件设计特性
（1）包含硬件抽象层的系统结构
比较图3和图4，硬件抽象层完全把系统软件和硬件部分隔离开来，这样就使得系统的设备驱动程序与硬件设备无关，从而大大提高了系统的可移植性。从软硬件测试角度来看，软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成，使得软硬件的测试工作的并行进行成为可能。在抽象层的定义方面，需要规定统一的软硬件接口标准，其设计工作需要基于系统需求来做，代码工作可由对硬件比较熟悉的人员来完成。抽象层一般应包含相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作、硬件设备的配置操作等功能。
（2）包含硬件抽象层的系统开发过程
如图5给出的包含硬件抽象层V模式开发过程，在系统需求分析并定义了软硬件各自的设计要求以后，就需要花费一定的时间来定义硬件抽象层的接口，以确保硬件设计和测试与软件设计和测试工作能够在相同的接口上进行，从而有利于最终的软硬件集成测试。
从图5可以看出，在基于硬件抽象层的V模式开发过程，软硬件的设计和调试具有无关性，并可完全地并行进行。硬件的错误不会影响到系统软件的调试，同样软件设计的错误也不会影响硬件的调试工作，这样就可大大缩短系统的测试周期和提高系统的可靠性。
（3）硬件抽象层的特点
硬件抽象层接口的定义和代码设计应具有以下特点：
◇ 硬件抽象层具有与硬件密切相关性；
◇ 硬件抽象层具有与操作系统无关性；
◇ 接口定义的功能应包含硬件或系统所需硬件支持的所有功能；
◇ 接口定义简单明了，太多接口函数会增加软件模拟的复杂性；
◇ 具有可测性的接口设计有利于系统的软硬件测试和集成。
3 硬件抽象层的设计示例
硬件抽象层接口的设计一般应包含以下几个步：
◇ 分析接口的数据传输特性（双向/单向数据传输，字节型/数据帧型传输模式）；
◇ 分析接口配置属性；
◇ 定义接口所需的相关函数。
下面给出以字符为单位进行数据传输的UART接口硬件抽象层的接口定义内容：
◇ 设备初始化函数
BOOL InitDevice（Device_Register *regs, Device_Attribute *attr）
① 第一个参数为指向设备寄存器结构的`指针，用来索引设备的相关寄存器。
② 第二个参数为一个设备属性的结构，用于描述设备初始化设置的属性（波特率、校验位等等）。
③ 函数返回一个布尔类型，用于描述初始化过程的正确性。
◇ 设备字符输入
BOOL ReadDevice（Device_Register *regs, unsigned char *c）
① 第一个参数为指向设备寄存器结构的指针，用来索引设备的相关寄存器。
② 第二个参数为指向字符的地址空间，用于保存设备输入的字符。
③ 函数返回一个布尔类型，用于描述设备字符输入的正确性。
◇ 设备字符输出
BOOL WriteDevice（Device_Register *regs, unsigned char c）
① 第一个参数为指向设备寄存器结构的指针，用来索引设备的相关寄存器。
② 第二个参数为设备所要输出的字符。
③ 函数返回一个布尔类型，用于描述设备字符输出的正确性。
◇ 设备属性设置
BOOL SetDevice（Device_Register *regs, Device_Attribute *attr）
① 第一个参数为指向设备寄存器结构的指针，用来索引设备的相关寄存器。
② 第二个参数为一个设备属性的结构，用于描述设备初始化设置的属性（波特率、校验位等等）。
③ 函数返回一个布尔类型，用于描述设备属性设置的正确性。
4 结 论
以上所述的是作者在多年嵌入式系统开发中所总结出的开发流程，并在实践应用中起到了很好的效果。相信在一个较为复杂的嵌入式系统开发过程中，很好地利用上述开发流程，将会有利于提高系统的可移植性、减少产品的开发和测试周期，并能很好地保证产品的可靠性。
嵌入式系统硬件抽象层的建立及软件的可移植性设计
摘要：在阐述嵌入式系统软件设计方法的基础上，介绍嵌入式系统底层软件可移值性设计和硬件抽象层的建立；举例说明利用此思想的嵌入式软件的设计及测试过程。关键词：设备驱动程序 嵌入式系统 软件设计 可移植性
1 嵌入式系统设计
由于嵌入式系统有着体积小、功能集中、可靠性高等优点，已被广泛地应用到日常生活的各个方面，如移动通信、工业控制、医疗器械，家用电器等。如何缩短嵌入式系统的开发周期，降低开发成本，以及提高产品的可靠性已成为嵌入式行业普遍关注的问题。在嵌入式系统设计中，通常采用以下设计方法。
（1）瀑布模式开发过程
瀑布模式开发过程工作模式简单，任务的`划分协调及人员安排、物质材料的分配管理都比较容易。如图1所示，开发过程为从硬件到软件的流水线式进行。此类开发方式有以下特点：
◇ 小系统，如利用8051控制的低速率信号采集等；
◇ 开发所需人力、物力资源有限，一般1个或几个人即可完成；
◇ 要求开发人员对软、硬件设计和制作都比较熟悉；
◇ 对开发周期要求不高，此类开发过程无疑会使用最长的开发周期；
◇ 在开发过程中，任一环节的阻塞都会影响其它环节的开发。
（2）V模式开发过程
V模式开发过程为一种并行的工作方式，任务的划分协调及人员安排、物质材料的分配都必须考虑不同工作内容，如图2 所示。
开发过程为硬件和软件同时进行，最后联合调试。此类开发方式有以下特点：
◇ 大系统，如利用PowerPC等处理器设计的网络交换/访问设备；
◇ 开发人力、物力资源比较丰富；
◇ 开发人员分工比较明确，软件开发者可不需了解太多的硬件信息，而硬件开发人员对软件也可不做太多了解；
◇ 有利于缩短开发周期；
◇ 在开发过程中，软、硬件设计独立进行。 硬件开发的阻塞不会影响软件开发过程，同样，软件开发的阻塞不会影响硬件的开发过程。
但在V模式开发过程中，仍存在以下问题：
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嵌入式硬件工程师个人简历模板
基本信息
姓 名： YJBYS
性 别： 女
年 龄： 23岁
婚姻状况： 未婚
政治面貌： 中共党员
现居城市： 上海
籍 贯： 上海
电 话： ×××××××××××
E-mail： ×××@yjbys.com
求职意向
工作类型： 全职
期望薪资： 3000-4000元
工作地点： 上海
求职行业： 信息产业、计算机
求职职位： 电气工程师 版图/电路设计 嵌入式硬件/软件开发 行政专员/助理 文员
教育经历
-09 - -07 上海交通大学 软件工程 本科
专业描述： 在大学期间所学的'课程主要偏重于软硬件开发方面，所学的课程有：嵌入式开发，微机原理，还有各种电气相关软件的学习如matlab，protel等。
语言水平
英语：良好 (通过了英语四级，并且会每天看英语新闻。)
自我评价
本人工作认真负责，有很强的责任心，曾经在万年县的教育局工作时，帮忙办理业务，直到最后一个同学的业务办理完成才下班。有相应的组织协调能力，曾经协助班级心理保健员举办心理座谈会。
1系统的硬件设计
1.1系统的组成本系统硬件结构如图2所示，其对应的系统电路图如图3所示。
本设计由AT89S52单片机、电源电路、光电传感器电路、报警电路和显示电路5大部分组成。
AT89S52单片机芯片及其晶振电路和复位电路构成单片机系统;电源电路将220V交流电转化为5V直流电;光电传感器部分主要由发光二极管、光敏三极管、一个普通三极管及电阻组合而成，主要实现对害虫的检测功能;报警电路由蜂鸣器驱动电路构成;显示电路则是LED数码管电路。
2.2系统的工作原理检测报警系统设计中，电源部分采用5V直流电源，为光电传感器电路、单片机系统、报警电路及显示电路提供5V直流电压。
光电传感器为检测电路，设在探头内，一旦害虫由多孔管道钻入便掉进探头，就会经过光电传感器通道，从而使光敏三级管截止，产生一个脉冲;此脉冲便可传给单片机的INT0引脚(P3.2引脚)，单片机对其编程;当AT89S52单片机的P3.2引脚接收到脉冲时，便产生1次中断，单片机每中断1次就累加1，从而对脉冲个数进行计数;单片机驱动数码管工作，对脉冲数(害虫数)进行显示。
同时，还可以通过编程对连接报警电路的P2.0引脚的电平进行设置，当产生一次中断时即置P2.0为高电平，此时便可驱动蜂鸣器鸣叫，达到报警的目的;鸣叫一定时间后，将P2.0引脚电平置零，报警完毕，接着等待下一个中断的到来。
2系统主要硬件电路设计
2.1AT89S52单片机系统AT89S52单片机系统如图4所示。
AT89S52为ATMEL公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flsah存储器，其引脚图如图4所示。
AT89S52主要性能如下[4]:1)拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash;2)晶片内部具时钟振荡器(传统最高工作频率可至12MHz);3)内部程序存储器(ROM)为8kB;4)内部数据存储器(RAM)为256字节;5)32个可编程I/O口线;6)6个中断源;7)3个16位定时器/计数器;8)3级加密程序存储器;9)全双工UART串行通道。
2.2光电传感器光电传感器电路如图5所示。
其作用相当于电子开关，当没有害虫经过光电传感器通道时，光敏三极管VT1导通，从而拉低了三极管VT2的基极电压，VT2截止;这样连接VT2集电极的INT0口(P3.2)便是高电平，单片机便不会产生中断。
当有害虫掉入时，便会经过光电传感器通道，阻挡光敏三极管吸收发光二极管的红外光线，从而光敏三极管截止[5]。
当VT1截止时，VT2的基极便变为高电平，从而使VT2导通;由于VT2导通，便产生一个脉冲，将INT0的电位下拉至低电平，从而使单片机产生中断。
2.3报警电路报警电路如图6所示。
本设计中采用有源蜂鸣器报警，通过AT89S52单片机的一接口线经晶体管驱动蜂鸣器发声;单片机的P2.0接晶体管基极输入端，因晶体管是采用NPN型，故当P2.0输出高电平时，晶体管才导通，蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫;P2.0输出低电平时，晶体管截止，蜂鸣器停止发声。
P2.0的`高低电平控制可以通过编程实现，当单片机产生中断时就输出高电平，反之则为低电平。
2.4显示电路显示电路如图7所示。
在实际检测粮食仓库害虫时，如果在检测到大量害虫才采取措施，虫害已经爆发，已为时过晚，应在检测到有一定数量害虫时及时采取预防措施。
因此，本显示电路采用两位显示。
显示电路通过7段数码管显示，采用共阳接法。
P0.0-P0.6引脚依次接数码管的a，b，…，f，g脚，控制数码管各段是否点亮。
P2.1和P2.2则控制两个数码管个位和十位的位选。
由于AT89S52的P0口内部没有上拉电阻，因此在此处外接10kΩ的上拉电阻。
3系统软件设计
本检测报警系统的软件设计采用C编程语言，目的是实现单片机对外部的中断次数进行计数、显示及发生中断时驱动蜂鸣器鸣叫。
程序流程如图8所示。
4结论
基于AT89S52单片机控制的储粮害虫检测报警系统主要由AT89S52单片机、电源、光电传感器、报警器及显示器等部分组成。
经过实际应用，该检测报警系统能有效地检测储粮害虫情况并报警，为害虫的综合防治提供可靠、科学的决策依据，将储粮损失降到最低限度，为更好进行储粮害虫检测提供了新思路。
作者：林怀蔚 李云海 胡秀霞 单位：江西农业大学 工学院 理学院
★ 无线测温系统体会
★ 教学系统设计
