基于GSM短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)

1、基于GSM短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)摘 要：本文是提出了一種基于 GSM 短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，在給出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件軟件，并對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域作了一些探討和研究。利用GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線智能控制報(bào)警系統(tǒng)的信息傳輸平臺(tái)是一種很有效的方法，其原理相對(duì)簡(jiǎn)單，安全保密性高，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比有著其相對(duì)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號(hào)的傳輸平臺(tái)，通過手機(jī)向設(shè)備發(fā)送特定指令的短信，設(shè)備根據(jù)短信內(nèi)容進(jìn)行外圍部件控制。本文對(duì) GSM 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的講解，并且著重講述對(duì)于本課題相對(duì)重要的短消息業(yè)務(wù)的通信原理。數(shù)據(jù)的傳輸方式最主要是短消息方式，短消息的發(fā)

2、送和接收是通過 AT 指令來實(shí)現(xiàn)的，本文講述了常見的 AT 指令及其使用方法。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，對(duì)主要硬件 TC35i 和單片機(jī)ATMEGA8及其外圍電路進(jìn)行了比較詳細(xì)的講述。系統(tǒng)硬件包括 GSM 通信單元 TC35i，經(jīng)過信息處理單元ATMEGA8 單片機(jī)，電源單元，顯示單元，報(bào)警系統(tǒng)等。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)初始化、模塊初始化、短信提取、報(bào)警電路、顯示。論文的最后的部分以 GSM 短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出了一套基于 GSM 短消息的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)，并給出了此系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的一些探討和研究。關(guān)鍵字：GSM ATMEGA8 遠(yuǎn)程控制 AT指令Remote Monitoring

3、 Rlarm System Based On GSM Short MessageUndergraduate：Yang LijiaoSuperviso：Chen HaoAbstract：In this paper, a remote control system based on the GSM short message, given the overall system design based on the design of the system hardware and software and its applications made to explore and study. G

4、SM network as the platform of the remote signal transmission. Made on the GSM network architecture in detail, and highlighted the plight of the Communication Theory of the Short Message Service is very important for this topic. Data transmission, short message, the receiving and sending of short mes

5、sages through AT commands, about the common AT commands and their use. The system hardware design, detail about the major hardware TC35一 and the ATMEGA8 microcontroller and its peripheral circuits. The system hardware consists of GSM communication unit TC35一, the information processing unit the ATME

6、GA8 single-chip, power supply unit, display units, isolation control unit. System software design, including chip initialization, module initialization, SMS extraction, relay control, display. The last part of the paper-based remote control system of the GSM Short Message to design a remote control

7、system based on the GSM short message, and gives some applications of this system to explore and study. Keywords：GSM ATMAGE8 Remote Control AT command目錄1緒論11.1 研究背景及其意義11.2基于短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展22系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案32.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.2 GSM模塊選擇42.3控制單元模塊的選擇42.4電源模塊的選擇43硬件設(shè)計(jì)53.1 電源模塊53.2 單片機(jī)控制模塊63.3 GSM模塊63.3.1 GSM模塊簡(jiǎn)介63.

8、3.2 GSM模塊接口73.3.3 GSM模塊指示燈83.3.4 SIM卡電路83.3.5 GSM模塊開關(guān)機(jī)93.4顯示模塊93.5外圍模塊9 3.6 傳感器模塊10 4基于短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 軟件初始化114.2 短信操作115基于短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試126結(jié)論137參考文獻(xiàn)14致 謝15附錄：161緒論1.1 研究背景及其意義短消息業(yè)務(wù)(SMS)作為 GSM(Global System for Mobile communication)網(wǎng)絡(luò)的一種業(yè)務(wù)，以其相對(duì)簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低廉、覆蓋范圍廣、實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。 得到了許多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于短消息業(yè)務(wù)的

9、各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來了。短消息業(yè)務(wù)和語(yǔ)音及傳真是 GSM 網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，它通過無線控制信道進(jìn)行傳輸，在經(jīng)過短消息中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能上，每條短消息的信息量140bit。在短消息的可靠傳遞基礎(chǔ)上，GSM 專業(yè)調(diào)制解調(diào)器的出現(xiàn)給 GSM 的發(fā)展注入了更加新的活力，它改變了傳統(tǒng)的以語(yǔ)音為主的通信手段，讓GSM 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信得到了廣泛的應(yīng)用。目前市場(chǎng)上提供的GSM 調(diào)制解調(diào)器和模塊提供了 RS232 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，采用 AT指令控制，符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) GSM0707 和 GSM0705?；谶@種技術(shù)，以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸平臺(tái)可以開發(fā)出了多種應(yīng)用領(lǐng)域。目前的遠(yuǎn)程控制主要是以下幾

10、種方式：短距離長(zhǎng)線控制；通過市話網(wǎng)；通過 Internet 網(wǎng)絡(luò)；通過自組網(wǎng)絡(luò)(CDPD 網(wǎng))；通過數(shù)傳電臺(tái)方式。短距離長(zhǎng)線控制與通過自組網(wǎng)絡(luò)(CDPD網(wǎng))首先要自行建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，建網(wǎng)初期投資比較巨大，運(yùn)營(yíng)期間自主維護(hù)耗費(fèi)人力物力也較大，信號(hào)質(zhì)量得到了保證，效果好，相對(duì)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高；通過市話網(wǎng)和 Internet 方式以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)為主要依托，無需自行組建通信網(wǎng)絡(luò)，但是由于市話網(wǎng)和 Internet 難以達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)覆蓋面，接入網(wǎng)絡(luò)受到限制，局限性相對(duì)大，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效果取決于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，線路安全不能得到保證，其通信效果較好，信號(hào)量相對(duì)大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相對(duì)低廉；數(shù)傳電臺(tái)出現(xiàn)比較早，應(yīng)用很廣泛，是一種比較不

11、錯(cuò)的無線數(shù)傳方式，但是建網(wǎng)初期投資相對(duì)巨大，數(shù)傳電臺(tái)的傳輸范圍有限，而且更加容易受到空間無線信號(hào)的干擾，信號(hào)不能得到保障，但數(shù)傳電臺(tái)信號(hào)傳輸實(shí)時(shí)性好，運(yùn)行費(fèi)用低廉。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，遍及了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域，而目前這些控制系統(tǒng)無論從成本、可靠性、穩(wěn)定性、使用方便性、還是維護(hù)的難易程度等很多方面都不能最大限度的讓人滿意。因此本文把 GSM網(wǎng)絡(luò)引入到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，提出了基于 GSM 短消息的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)。GSM 網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)在基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中最成熟完善的、覆蓋面最廣的、功能最強(qiáng)的、用戶最多的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，GSM 短消息業(yè)務(wù)不再需要建立撥號(hào)連接，只需要把待發(fā)的消息加上目的地

12、址發(fā)送到短消息中心，再把短消息中心轉(zhuǎn)發(fā)成最終目標(biāo)。運(yùn)用 GSM 短消息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制可靠性高、信號(hào)傳播距離比較遠(yuǎn)、覆蓋面積廣，而且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，運(yùn)營(yíng)期間不需維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行費(fèi)用低。1.2基于短消息的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展基于GSM的短信息服務(wù)，是一種對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳送簡(jiǎn)短信息的無線應(yīng)用,是一種信息對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)寄的過程。由于GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)和漫游,具有網(wǎng)絡(luò)能力比較強(qiáng)的特點(diǎn),用戶無需另外組建網(wǎng)絡(luò),在極大的提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了更加昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用3。同時(shí),它對(duì)用戶的數(shù)量也沒有得到限制,克服傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本較大,維護(hù)費(fèi)用相對(duì)高,且網(wǎng)

13、絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍面積和用戶數(shù)量有限的缺陷等。比起傳統(tǒng)集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法相比的優(yōu)勢(shì),加上GSM的SMS本身就具備的數(shù)據(jù)傳送功能,都使得這些應(yīng)用得到了迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行的無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?性能相對(duì)穩(wěn)定,為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信中提供一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)?；贕SM和AVR單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)正是利用GSM短信息系統(tǒng)的通信平臺(tái)。基于短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)經(jīng)常用于智能家居報(bào)警控制。智能家居控制從上世紀(jì)80年代興起于歐美與日本，并在90年代末的時(shí)候進(jìn)入國(guó)內(nèi)，經(jīng)過十多年的孕育與發(fā)展，特別是跟著住宅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，小區(qū)智能化系統(tǒng)在已經(jīng)在中國(guó)顯現(xiàn)出風(fēng)雨欲來的征

14、候。尤其是近幾年以來，隨著房地產(chǎn)業(yè)的火爆，同時(shí)給國(guó)內(nèi)智能領(lǐng)域帶來發(fā)展的機(jī)遇。眾所周知，伴隨著中國(guó)人口眾多，城市住宅建設(shè)也大多選擇密集型的住宅小區(qū)方式，所以很多房地產(chǎn)商就會(huì)站在整個(gè)小區(qū)的角度來看呆智能化，也就出現(xiàn)了現(xiàn)在一統(tǒng)天下、無所不涉及的“智能小區(qū)”的模式?；谶@種短消息的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)“智能家居”是以住宅為平臺(tái)的，集服務(wù)、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理、控制為一體，利用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、電力自動(dòng)化技術(shù)、無線電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，將同居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來，再通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理家中設(shè)備，來創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保、安全、便利、節(jié)能、舒適、健康的居住生活環(huán)境空間?；诙滔⒌倪h(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)

15、的智能家居在保持傳統(tǒng)的居住功能等的基礎(chǔ)上，擺脫被動(dòng)模式，成為了具有能動(dòng)性智能化的現(xiàn)代化工具。它不僅提供全方位的信息交換功能，而且還優(yōu)化了人們的生活方式與居住環(huán)境，幫助了人們有效地安排時(shí)間、節(jié)約等的各種能源，實(shí)現(xiàn)家電（如空調(diào)、熱水器等）控制、窗簾自控、照明控制、防盜報(bào)警、定時(shí)控制及電話遠(yuǎn)程控制、計(jì)算機(jī)控制室內(nèi)外遙控等4?；诙滔⒌倪h(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)的智能化家居給人們創(chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)便的生活方式、舒適的生活環(huán)境的家居控制手段這樣一種智能化家庭生活平臺(tái)。這種智能化家庭生活平臺(tái)采用了智能家居網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，操作相對(duì)非常簡(jiǎn)便，用一個(gè)手持無線遙控器，甚至是任何一個(gè)電話和計(jì)算機(jī)就能控制家中所有的燈、家電，調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫

16、度，設(shè)置不同的時(shí)間窗簾開關(guān)控制等。甚至是在外出的汽車上，還是在遙遠(yuǎn)的外地等都能通過這種系統(tǒng)達(dá)到想控制家中的任何系統(tǒng)目的。基于短消息的遠(yuǎn)程控制報(bào)警系統(tǒng)的智能家居控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的電力線載波通訊技術(shù)等，在其產(chǎn)品部件安裝時(shí)不須對(duì)家中已有的居住環(huán)境進(jìn)行比較大幅度的改造，不需要復(fù)雜的布線及其添置新的設(shè)備材料，只要讓產(chǎn)品模塊接入家中220V電力線網(wǎng)絡(luò)就可形成控制系統(tǒng)5。此系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計(jì)，使用簡(jiǎn)單的編碼指令，可輕松進(jìn)行控制。以較低廉的價(jià)格安裝了基本系統(tǒng)之后，再根據(jù)所需要擴(kuò)展增加更多的功能設(shè)置，再進(jìn)行系統(tǒng)功能添加，達(dá)到人們的需求。該系統(tǒng)擴(kuò)充性非常之強(qiáng)大?；诙滔⒌倪h(yuǎn)程報(bào)警控制系統(tǒng)的智能家居是住宅房屋智

17、能化的最核心部分。從嚴(yán)格意義上講，智能家居報(bào)警系統(tǒng)也是智能小區(qū)系統(tǒng)中的一部分。和智能小區(qū)相似，智能家居在房屋住戶內(nèi)部同樣也是一種多功能的系統(tǒng)，眾多子系統(tǒng)可協(xié)同配合。目前最為流行，也是比較實(shí)用的功能子系統(tǒng)有：智能照明系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、智能電器控制系統(tǒng)、電動(dòng)窗簾系統(tǒng)等。本設(shè)計(jì)是為了設(shè)計(jì)一個(gè)基于GSM模塊的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)方案模塊此設(shè)計(jì)是一個(gè)基于GSM模塊的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，GSM就是global system for mobile communications 【電信】全球通, 全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (也稱“泛歐數(shù)字式移動(dòng)通信系統(tǒng)”, 是一種根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版GSM

18、 技術(shù)規(guī)范建造的國(guó)際無線蜂窩網(wǎng)) 。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、存儲(chǔ)器、功放器件基帶處理芯片集成在一塊線路板上，具有相對(duì)獨(dú)立的操作系統(tǒng)、基帶處理、GSM射頻處理并且提供了標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。本設(shè)計(jì)是一個(gè)利用手機(jī)短信息對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備比如交通路燈，家庭里的門鎖、家用電器、報(bào)警裝置等進(jìn)行智能控制或者是信息采集交流的設(shè)計(jì)思路等。系統(tǒng)的開發(fā)是基于自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)短信息技術(shù)、及加密技術(shù)，系統(tǒng)是利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與控制器，以短信息為基本控制的指令和數(shù)據(jù)信息傳送方式等，實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)無線遙控和數(shù)據(jù)傳送的，通過了專設(shè)的短信控制中心和服務(wù)中心，為遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備提供了全方位的數(shù)字化服務(wù)等

19、。本設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)控制GSM模塊采集和監(jiān)控報(bào)警設(shè)備信息無線通信控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)是由GSM模塊、電源模塊、控制模塊與外圍模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)的方案框圖如下圖1-1GPRS模塊傳感器（紅外）聲光報(bào)警顯示電源鍵盤天線單片機(jī)圖1-1總設(shè)計(jì)框圖2.2 GSM模塊選擇我們?cè)O(shè)計(jì)此系統(tǒng)的前提是基于短信方式，簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低的實(shí)用性系統(tǒng)，而且不需要大批量數(shù)據(jù)通信使用的GPRS通信功能。因此我們有兩種選擇，TC35模塊和TC35i模塊。TC35和TC35i功能相似，但是隨著西門子公司對(duì)TC35系列產(chǎn)品的發(fā)展和創(chuàng)新，TC35i在很多相同的技術(shù)領(lǐng)域相對(duì)TC35更勝一籌。 TC35i是

20、Siemens公司推出的新一代的無線通信GSM模塊，它可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、短消息服務(wù)(SMS) 、語(yǔ)音傳輸和傳真。模塊工作電壓是3.348 V，可以工作在900 MHz與1800 MHz兩個(gè)頻段。它具有AT命令集接口，支持文本與PDU模式的短消息傳真。除此之外，此模塊還具有漫游檢測(cè)功能、電話簿功能、多方通話等。 此模塊功能上和TC35i兼容，而且設(shè)計(jì)緊湊，體積大大地縮小了。通過40PIN的ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、數(shù)據(jù)、指令、語(yǔ)音信號(hào)以及控制信號(hào)的雙向傳輸?shù)取ＤK集射頻電路和基帶成為一體，其組成結(jié)構(gòu)主要分為6個(gè)部分：GSM射頻模塊、GSM基帶處理器、閃存、供電模塊(ASI

21、C)、ZIF連接器及天線接口。作為 TC35i的核心，基帶處理器主要是處理GSM終端內(nèi)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并且涵蓋蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能等2.3 控制單元模塊的選擇AT89S52作為普通的51單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡(jiǎn)單，方便使用，且功能相對(duì)強(qiáng)大，所以本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為控制芯片。2.4電源模塊的選擇由于TC35i模塊工作電壓為3.7V到4.5V，I/O最大電壓4.2V，單片機(jī)選擇低壓工作模式，電源電壓為3.5V到5V，系統(tǒng)采用串聯(lián)二極管方式將5V電壓降為4.2V為TC35i供電，再用二極管將4.2V降為3.5V為單片機(jī)供電。TC35II在發(fā)送和接收時(shí)的工作

22、電流峰值可以達(dá)到1.5A，選用普通的線性電源可能造成電源被突然拉低，因此系統(tǒng)選用LM2576開關(guān)電源模塊。LM2676最大可輸出3A，且電源效率維持在75%以上。電源模塊設(shè)計(jì)如圖2.4-1。圖2.4-1電源設(shè)計(jì)框圖3硬件設(shè)計(jì)通過圖1-1可知，硬件系統(tǒng)主要包括傳感器、電源模塊、單片機(jī)控制模塊、GSM模塊、顯示模塊、外圍模塊。下面對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。3.1 單片機(jī)控制模塊AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可

23、編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)

24、中斷或硬件復(fù)位為止。圖3.2-1 單片機(jī)控制模塊3.2 GSM模塊3.2.1 GSM模塊簡(jiǎn)介TC35i模塊是支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊,電源范圍為直流3.34.8V ,電流消耗休眠的狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)時(shí)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，峰值2.5A。SIM的電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)可通過AT指令可雙向傳輸命令與數(shù)據(jù),可選波特率在300b/s115kb/s , 自動(dòng)波特率1.2kb/s到115kb/s。數(shù)據(jù)信號(hào)與可傳輸語(yǔ)音, 功耗在GSM1800(1類)和EGSM900(4類)分別為1W 與2W,通過天線連接器和接口連接器分別連接SIM卡讀

25、卡器與天線。支持Text與PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通過AT命令或者和故障恢復(fù)關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)其重啟。3.2.2 GSM模塊接口 TC35i主要是通過串口和單片機(jī)進(jìn)行連接的，單片機(jī)對(duì)TC35i模塊的控制。雖然TC35i的串口提供了許多控制線，考慮到設(shè)計(jì)接口的簡(jiǎn)單性，而且對(duì)單片機(jī)的UART進(jìn)行連接，所以采用兩線（TXD、RXD）進(jìn)行連接。對(duì)TC35i模塊通信的控制可通過對(duì)軟件來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，采用軟件實(shí)現(xiàn)控制對(duì)其具有使用靈活的特點(diǎn)，很好地避免了過多硬件信號(hào)的檢測(cè)7。對(duì)于TC35i其它管腳在不使用的時(shí)候，當(dāng)該管腳為輸出時(shí)，一般將該管腳進(jìn)行懸空。另外由于/I

26、GT管腳是控制TC35i模塊工作的管腳，所以需將該管腳上拉，并且將該管腳再與單片機(jī)進(jìn)行連接，可通過單片機(jī)來控制TC35i的工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)需要考慮TC35i的電源管腳并且連在一起，TC35i是一個(gè)功能比較完全的模塊，所以這里不需要做任何的射頻處理和信號(hào)處理。TC35i還需要連接SIM卡座，這樣才可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整獨(dú)立GSM終端。以下是TC35i的接口設(shè)計(jì)。圖3.3.2-1 GSM模塊接口由上圖可以看出，TC35i接口電路設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。進(jìn)行串口設(shè)計(jì)時(shí)候，TC35i模塊串口管腳的工作電平為CMOS電平，單片機(jī)串口管腳工作電平是TTL電平，串聯(lián)2K的電阻。IGT是TC35i模塊的工作狀態(tài)的控制管腳，

27、該管腳首先是通過一個(gè)電阻拉高，平時(shí)該管腳是高電平，處在不工作狀態(tài)。另外該管腳同時(shí)還和單片機(jī)的一般I/O端口進(jìn)行連接，這樣再通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)TC35i模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，當(dāng)單片機(jī)拉低該管腳時(shí)，則TC35i工作。TC35i的SYNC管腳用來指引GSM模塊的工作狀態(tài)，連接一個(gè)指示燈來指示工作狀態(tài)3.2.3 GSM模塊指示燈TC35i 有一個(gè)同步信號(hào)腳SYNC（32腳 synchronization signal )，該引腳是一個(gè)同步信號(hào)輸出端，該引腳輸出的信號(hào)，反應(yīng)了模塊的工作情況。本系統(tǒng)在該端通過一個(gè)三級(jí)管接入LED燈，如圖 3.3.3-1 所示。LED受到該引腳信號(hào)控制，可以顯示 TC35

28、I模塊運(yùn)行的狀態(tài)。圖3.3.3-1 GSM模塊指示燈TC35i的狀態(tài)有：1LED燈熄滅時(shí)：表示TC35I 處于關(guān)閉、休眠、報(bào)警或者充電狀態(tài)；2LED燈 600ms 亮600ms暗：表示SIM卡沒有插入，或者正在搜索網(wǎng)絡(luò)，或者正在認(rèn)證用戶，或者正在注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)；3LED燈75ms亮3S暗：表示已經(jīng)注冊(cè)上網(wǎng)，處于待機(jī)狀態(tài)； 4LED燈75ms亮75ms暗75ms亮3S暗：表示一個(gè)或多個(gè)GPRS文件被激活；5LED燈閃爍：表示 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)GPRS 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在交換一個(gè)數(shù)據(jù)包后，LED燈將會(huì)在一秒內(nèi)點(diǎn)亮。閃爍的持續(xù)時(shí)間約為0.5秒。3.2.4 SIM卡電路SIM卡工作電壓為3O V，從TC

29、35i的第28腳引出，其接地端(第4腳CCGND)需與TC35i的第29腳連接，如圖1所示。如果接地端直接與印刷電路板的GND相連，不作任何信號(hào)的隔離保護(hù)，則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行語(yǔ)音通信時(shí)音量很小，十分不清晰，還可能導(dǎo)致模塊不能正常登陸網(wǎng)絡(luò)?？紤]到設(shè)計(jì)中的電磁兼容和靜電保護(hù)等因素，為了達(dá)到最佳的通話效果，采用在SIM支架下，在印刷電路板的頂層敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與S-IM卡的CCGND引腳相連，CCGND與電路板的GND之間通過兩個(gè)并聯(lián)的電容和電感耦合。此舉為SIM卡構(gòu)成了一個(gè)隔離地，屏蔽了其他信號(hào)線對(duì)SIM卡的干擾。 3.3顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶做顯示用，1602液晶也叫1602字符型液

30、晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。1.LCD1602特性1) +5V電壓，對(duì)比度可調(diào) (和單片機(jī)一樣用USB供電)；2) 內(nèi)含復(fù)位電路；3) 提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 ；4) 有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM。2.液晶顯示電路：液晶的8個(gè)數(shù)據(jù)端口和52單片機(jī)的P1口相連用于數(shù)據(jù)的傳輸。液晶顯示器的控制端口RS,WR,和EN分別與單片機(jī)的P35，P36, P37相連，便于單片機(jī)對(duì)液晶的初始化和讀寫操作。3.4外圍模塊自動(dòng)報(bào)警電路包括蜂鳴器電路，工作指示電路，監(jiān)控器電路。由于條件限制本論文用一LED燈模擬監(jiān)控器，燈的亮滅狀態(tài)表示監(jiān)

31、控器的開關(guān)。蜂鳴器電路采用的是PNP三極管的基極與單片機(jī)的I/O口相連接，集電極接上5V電壓后與直流蜂鳴器串聯(lián)，發(fā)射極直接接地。當(dāng)P1.3為高電平時(shí)，PNP不導(dǎo)通，蜂鳴器兩端電壓相等。當(dāng)P1.3為低電平時(shí)PNP管導(dǎo)通，蜂鳴器導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫。工作指示電路和監(jiān)控器模擬電路采用的是電阻和發(fā)光二極管相串聯(lián)并和單片機(jī)的I/O口相連接，發(fā)光二極管的正極接上5V電壓。當(dāng)P1.0和P1.1為高電平時(shí)，電路不導(dǎo)通，發(fā)光二極管管兩端電壓相等。當(dāng)P1.0和P1.1為低電平時(shí)，電路工作，LED點(diǎn)亮。自動(dòng)報(bào)警如圖3.4所示。圖3.4 單片機(jī)控制報(bào)警電路3.5 電源模塊LM2576系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流

32、輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：最大輸出電流：3A；轉(zhuǎn)換效率：75%88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）； 控制方式：PWM；工作溫度范圍：-40 +125 ；工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制；工作模式控制：TTL電平兼容；器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制。電源設(shè)計(jì)由LM2576提供5V總電源，在經(jīng)過兩個(gè)二極管分壓得到4.2V和3.5V。如圖3.1-1。圖3.1-1 電源模塊3.6紅外對(duì)管傳感器（1）紅外發(fā)光二極管的特性紅外發(fā)光二極管（IRED）發(fā)出的光波是不可見的，它發(fā)出的峰值波長(zhǎng)為940nm左右，屬紅外波段，與一般半導(dǎo)體硅光敏器件的峰值波長(zhǎng)900nm相近，甚為匹配。從波長(zhǎng)角度看，選用紅外發(fā)光管來觸發(fā)