1、编 号本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目：静电放电（ESD）器件的模拟与研究物联网工程 学 院 微电子学 专 业学 号 0301100124 学生姓名 刘素珍 指导教师 梁海莲 二一四年六月摘 要ESD(静电放电)是影响集成电路可靠性的主要因素之一，存在于生产到使用的每一个环节，已经成为开发新一代工艺技术的难点，对 ESD 的研究也因而越来越受到重视，仿真工具在 ESD 领域的应用使得 ESD 防护设计的研究便得更为便利，大大缩短了研发周期。本文详细阐述 ESD 的来源、造成的危害以及讨论如何测试集成电路的防静电冲击能力，又基于 Sentaurus TCAD 平台，展开了对 ESD
2、 防护器件的研究，研究内容包括：1.研究了网格定义在工艺仿真中的重要性。2.深入分析器件仿真中的物理模型及模型函数，并对描述同一物理机制的的各种不同模型展开对比分析。3.深入分析了 ESD 过程中的物理机制及其 ESD 仿真中描述这些物理机制所要用到的物理模型。4.分析 ESD 仿真中各种收敛问题的产生原因，针对每一种不收敛状况提出相应的解决方案。关键词：静电放电，Sentaurus TCAD，静电放电模型，网格，器件仿真，双击型晶体管，可控硅ABSTRACTESD is one of the most important reliability problems of IC products
3、 which lies in every flow of IC production，and it is also one of the most difficult problems of developing new generation technology，therefore ，the research on ESD protection design has attracted more and more attention. The applications of simulation tools on ESD area make the design of ESD protect
4、ion devices more convenient,and greatly shorten the development cycle.This paper particularly explain show ESD comes from，what harm will bring， how to test the integrated circuits ability to prevent from the static，also concentrates on the simulation of ESD protection devices ,based on the Sentaurus
5、 TCAD platform.And the main content of this paper include:First,this paper points out the importance of mesh definition in process simulation.Second,physical models and functions used in device simulation are analyzed.Third,the physical mechanisms related are investigated when ESD happens ,and the r
6、elevant physical models which should be chosen in device simulation are listed.Forth,convergence problems caused by different reasons are discussed,and the solutions are presented.Keyword: ESD； Sentaurus TCAD； ESD models；Grid；Device simulation；BJT；SCR目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题的研究背景及意义 .11.2 国内外概况 .11.3 本课
7、题的研究内容 .21.4 课题的研究方法和步骤 .2第 2 章 总体方案设计及设计软硬件环境概述 .32.1 总体设计方案 .32.2 单片机概述 .32.3 AT89S52 单片机简介 .42.3.1 AT89S52 单片机概况 .42.3.2 AT89S52 引脚功能 .42.4 软件编程环境 .62.4.1 keil 软件开发系统介绍 .62.4.2 Keil C51 开发系统的主要功能 .62.4.3 Keil 运行界面及操作步骤 .7第 3 章 GSM 模块 TC35 概述 .113.1 GSM 网络介绍 .113.2 TC35 模块 .113.2.1 TC35 模块概述 .113.
8、2.2 TC35 主要技术指标及引脚功能 .123.2.3 TC35 数据接口 .123.2.4 TC35 系统结构 .133.3 AT 指令及 PDU 工作模式 .133.3.1 AT 指令简介 .133.3.2 短消息工作模式.143.3.3 PDU 包协议格式 .143.3.4 短消息的编码方法.15第 4 章 系统软件设计 .174.1 程序编写思路 .174.2 程序流程图 .174.2.1 主程序流程图.184.2.2 LCD1602 显示屏的初始化流程图 .184.3 程序中涉及的 AT 指令及短信编码的说明 .204.4 串口的定义初始化及串口中断处理函数 .204.4.1 串
9、口初始化函数.204.4.2 串口中断处理函数.214.5 向固定号码发送报警信息的实现程序 .224.5.1 向 GSM 网络发送字符串数据.224.5.2 向固定目的手机发送中文报警信息.224.6 向临时键入号码发送短信的程序实现 .234.6.1 向 GSM 网络发送字符数据函数.234.6.2 LCD 显示及向临时键入号码发送报警短信函数 .234.6.3 按键扫描及键值处理的实现.244.7 接收报警信号及控制向哪种号码发送短信的程序的实现 .25第 5 章 系统硬件设计及设计功能验证 .275.1 硬件简介 .275.2 模块介绍 .275.2.1 单片机模块.275.2.2 T
10、C35 模块 .275.2.3 LCD1602 模块 .285.2.4 按键模块.295.2.5 串口模块.305.3 功能实现的验证 .31第 6 章 结论与展望 .356.1 结论及不足之处 .356.2 未来展望 .35参考文献 .37致 谢 .39附录 A： 完整的程序 .41第 1 章 绪论随着经济和电子科技的发展，人们的生活水平不断提高，住房条件逐渐改善，家庭防盗、防火和自身安全等问题越来越受到人们的重视为了满足人们的需求，智能家居、安全防盗系统、家庭安防系统等产品逐渐上市家庭安防成为当今社会备受关注的热点之一GSM 网络是基于时分多址技术和频分多址技术的通信网络体系，主要提供语音
11、、短消息、数据等多种业务，具有传输快、费用低等优点，因此在远程控制中得到了广泛的应用 1本系统使用单片机 AT89S52 和 GSM 模块 TC35 实现家庭安防短信报警功能1.1 课题的研究背景及意义近些年来，随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，许多现代化的住宅小区在全国范围内兴建我国工业的快速发展、城市外来人口的增加、煤气和大量家用电器设备使用等生活环境中存在的一些不安全因素，对小区居民的生命和财产造成了很大的威胁其威胁主要包括两大方面，一方面是不法分子趁居民外出不在家中时入室偷窃；另一方面就是当居民不在家时发生意外火灾，或者煤气泄漏等危险情况因此，人们越来越迫切要求能够有有效的措施
12、可以满足他们日益增长的对安全防范程度和强度上的要求 为了更有效地保证居民的生命和财产安全，在家中和小区内引入智能化的手段家庭安防系统来进行安全防范管理已经成为广大住户的迫切希望家庭安防系统是指通过各种报警探测器、报警主机、摄像机、读卡器、门禁控制器、接警中心及其它安防设备为住宅提供入侵报警系统服务的一个综合性系统该安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成为社会治安的一个重要组成部分 2 随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机
13、与用户之间进行即时通讯目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等但它们有各自的缺点：（1） 固定电话拨号容易被盗贼在入室偷窃之前就切断电话线或恶意占线（2） 以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及（3） 集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要购买固定的频点1.2 国内外概况在网络经济时代的大潮中，智能社区的安防建设显得越来越重要，国外的许多大公司已进入到该领域中，如微软公司投资一家 ltran 公司，专门从事家庭安防和家庭自动化方式的开发设计；IBM 公司与建筑商合作，为用户提供装备有先进的安防系统的智能化住宅 “安全技术防范”作为一个专业领域
14、，在国内也已经历了二十多年的发展历程它的发展历程分为三个阶段：1979-1983 年为起步阶段：1984-1996 年为发展阶段；1997 年以后为提高阶段，即探索安全技术防范的发展规律和方向的阶段近两年来，安防行业又有了进一步的发展在我国加入 WTO 的形势下，积极探讨安防行业的发展问题，对于维护社会治安稳定，促进经济的繁荣，保障人民生活的幸福，具有非常重要而深远的意义 1.3 本课题的研究内容无线通讯不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移动网络，不需要担心切断电话线、恶意占线、维修复杂且价格昂贵等问题无线通讯可以通过GSM 网络用最直观的中文短消息方式直接把报警信息
15、反映到手机屏幕上针对有线、无线通信方式的优、缺点，本文设计了一个基于 GSM 短信模块的家庭无线防盗报警系统 本设计基于 AT89S52 单片机通过串口控制 GSM 无线收发模块实现家庭安防系统中的手机短信报警功能通过传感系统检测到家中的异常情况，向单片机传送一个报警信号，单片机收到该报警信号后通过 AT 指令控制 TC35 模块向指定的号码发送报警信息让家庭防盗更及时、使用更方便 本设计还在 GSM 演示模块上，扩展了键盘和显示器，通过编程可以模拟手机交互界面，在键盘上输入号码，同时在 LCD 上显示，并能向这些实时键入的号码发送报警短信1.4 课题的研究方法和步骤在课题的前期，进行大量的知
16、识积累：通过查阅文献掌握 GSM 网络和 TC35 模块的基础知识和研究现状，了解其原理与机制，了解手机模块的结构、功能及使用方法等，然后建立开展课题的切入点与思路同时，学习相关软件，熟悉单片机操作步骤，查阅相关开发板使用说明书，做到能够熟练地对单片机进行操作在课题的中期阶段，围绕课题进行以下几个方面的研究：（1）对 GSM 网络的基础知识，及手机模块的结构、工作原理等理论知识深入了解；（2）分析电路，根据所需功能使用 keil 软件进行编程并验证；（3）根据验证结果对程序实现功能进行修改，直到达到课题预期结果在课题的后期，再次对所完成的作品进行功能演示及验证以满足课题要求最终完成论文书写、进行答辩
