應(yīng)用電子技術(shù)教育論文GSM短消息收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

PAGEPAGE1本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：GSM短消息收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名：所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：

目錄1緒論 12系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 23GSM模塊設(shè)計(jì) 23.1TC35i的控制簡介 33.2短消息AT指令 33.3收發(fā)短消息的模式 44單片機(jī)及外圍器件的設(shè)計(jì) 44.1電源電路 44.2單片機(jī)主控制電路 54.2.1SoC型單片機(jī)STC89C516RD+ 54.2.2單片機(jī)STC89C516RD+I/O接口電路 64.3單片機(jī)與TC35i的硬件接口 74.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 84.5存儲(chǔ)電路 94.5.1存儲(chǔ)電路芯片介紹 94.5.2存儲(chǔ)電路 104.6看門狗電路 114.6.1看門狗芯片介紹 114.6.2看門狗電路 125系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 145.1主程序流程 145.2PC與單片機(jī)通信部分 145.3短消息收發(fā) 156結(jié)語 16謝辭 16參考文獻(xiàn)： 17附錄系統(tǒng)總體電路圖 191緒論近些年來,由于通訊網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,移動(dòng)通信與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合使得各種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的無線監(jiān)控系統(tǒng)成為當(dāng)前遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用。另一方面,基于嵌入式概念的單片機(jī)和PC通過串行口構(gòu)成的多微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)傳輸、水利系統(tǒng)、消防治安、智能樓宇、銀行金融等方面,這些系統(tǒng)原來大多采用有線網(wǎng)絡(luò)、短距離無線網(wǎng)絡(luò)等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的場合。GSM短消息業(yè)務(wù)以其連接簡單、費(fèi)用低廉、覆蓋范圍廣、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用?；贕SM短消息業(yè)務(wù)不需要建立撥號(hào)連接，只需把待發(fā)的消息加上目的地址發(fā)送至短消息中心，再由短消息中心轉(zhuǎn)發(fā)到最終目標(biāo)。結(jié)合GSM網(wǎng)絡(luò)的短信息收發(fā)系統(tǒng)解決了上述的不足,具有低成本、可升級(jí)和易擴(kuò)展的特性,能同時(shí)滿足個(gè)體用戶和小規(guī)模用戶的需求,應(yīng)該具有更良好的應(yīng)用前景。進(jìn)入21世紀(jì)，移動(dòng)通信技術(shù)以驚人的速度迅猛發(fā)展。無論是CDMA、2.5G還是3G，移動(dòng)通信的發(fā)展目標(biāo)都是在更好的語音通信之外，向用戶提供更加豐富多彩的高速無線數(shù)據(jù)應(yīng)用。隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競爭的日益激烈，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)提到一個(gè)十分重要的位置。短消息業(yè)務(wù)(SMS)是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù)，它利用信令信道傳輸，不用撥號(hào)建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心(servicecenter)，由短消息服務(wù)中心再發(fā)給最終的信宿，是目前應(yīng)用最廣泛的一種通信方案。短信息業(yè)務(wù)以其連接簡單、費(fèi)用低廉、覆蓋范圍廣、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于短消息業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。短消息業(yè)務(wù)與語音及傳真是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，經(jīng)短消息中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能，每條短消息的信息量為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)展注入了新的活力，它改變了傳統(tǒng)的以語音為主要的通信手段，使GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信得到廣泛的應(yīng)用。目前市場上提供的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。基于這種技術(shù)，以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸平臺(tái)可以開發(fā)出多種應(yīng)用領(lǐng)域。本文對(duì)基于GSM短消息收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作了具體描述，給出了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案，對(duì)主要硬件，即GSM模塊TC35i和STC89C516RD+單片機(jī)作了重點(diǎn)介紹。給出了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括PC與單片機(jī)通信部分和短消息收發(fā)部分。最后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求及方案論證，系統(tǒng)整體電路方框圖如圖1所示。電源電路GSM模塊接口電路終端看門狗電路信息存儲(chǔ)單元電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路單片機(jī)系統(tǒng)控制器單片機(jī)系統(tǒng)電源電路GSM模塊接口電路終端看門狗電路信息存儲(chǔ)單元電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路單片機(jī)系統(tǒng)控制器單片機(jī)系統(tǒng)圖1系統(tǒng)整體硬件電路方框圖在圖1所示的方框圖中，單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)系統(tǒng)芯片STC89C516RD+、時(shí)鐘芯片DS1302、看門狗芯片MAX6865、以及擴(kuò)展的32K片外存儲(chǔ)器CY62256。CY62256通過地址鎖存器74HC573以總線的方式與單片機(jī)連接。這樣在用C語言編程的時(shí)候只需要在程序中把要使用的變量定義為外部（XDATA）變量即可。無需考慮存貯空間的分配以及尋址的方式，使程序設(shè)計(jì)有所簡化。GSM模塊采用TC35i，TC35i帶有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與單片機(jī)進(jìn)行接口。在本設(shè)計(jì)中我們的重點(diǎn)是進(jìn)行短信息的接收與PDU解碼。由于TC35i與終端都必須通過串行通信接口與單片機(jī)相連，而大多數(shù)單片機(jī)都只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的UART接口（也有少部分Soc型單片機(jī)如，C8051F系列中的一些芯片以及華邦的W79E225等有兩個(gè)UART接口，但價(jià)格相對(duì)較高），因此考慮使用模擬的串行通信口，這樣既降低了成本又充分的利用了片內(nèi)的定時(shí)器資源，事實(shí)證明這是可行的。3GSM模塊設(shè)計(jì)采用GSM的短信功能，可以使某些控制達(dá)到“零距離”。由于短信息的費(fèi)用低廉，可以取代傳統(tǒng)的主機(jī)作為服務(wù)器進(jìn)行的信息發(fā)送方式，采用GSM模塊可以為我們的終端達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，即遠(yuǎn)程控制、終端自動(dòng)控制的目的?，F(xiàn)在詳細(xì)介紹以下采用單片機(jī)（STC89C51RC/RD+系列）控制TC35i模塊（廉價(jià)的GSM模塊）進(jìn)行發(fā)送、接收GSM短信信息的方法，這也是本系統(tǒng)中比較重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。3.1TC35i的控制簡介TC35i是西門子公司推出的新一代無線通信GSM模塊，它自帶RS232通訊接口，可以方便地與PC機(jī)、單片機(jī)聯(lián)機(jī)通訊?？梢钥焖佟踩?、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)和傳真。TC35i模塊的工作電壓為3.3-5.5V，可以工作在900MHZ和1800MHZ兩個(gè)頻段，所在頻段功耗分別為2W（900MHZ）和1W（1800MHZ）。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真以及2.4K、4.8K、9.6K的非透明模式。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測功能，常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨(dú)特的40引腳的ZIP連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號(hào)及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50歐天線連接器，可以分別連接SIM卡支架和天線。TC35i模塊主要有GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。作為TC35i的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可以支持FR、HR和EFR語音信道編碼。3.2短消息AT指令A(yù)T指令集是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統(tǒng)研制的，其中包含了短信息的控制。AT指令用于由終端設(shè)備(TE)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)，發(fā)送到終端適配器(TA)或數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DCE)。設(shè)備通過發(fā)送AT命令來控制移動(dòng)臺(tái)，并與GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。通過AT命令可進(jìn)行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)等方面的控制。本文中由單片機(jī)發(fā)送AT指令來控制GSM模塊接收和發(fā)送手機(jī)短消息。

常用短消息相關(guān)AT指令及說明如表1所列。表1常用短消息AT指令說明AT指令說明AT+CMGF選擇短信格式。0，PDU模式;1,TEXT模式AT+CNMI選擇如何接受新短信指令。有新信息來到時(shí)，自動(dòng)提示“+CMTI:”SM”,<index>”AT+CMGR讀取短信息，返+CMGR:”RECUNREAD”打頭的包含發(fā)送方手機(jī)號(hào)碼、時(shí)間日期及短信息內(nèi)容的字符串AT+CMGS發(fā)送短信息，消息發(fā)送成功則顯示“+CMGS:<index>”并返回“OK”AT+CMGD刪除短信息，發(fā)送“AT+CMGD=<index>”,返回“OK”3.3收發(fā)短消息的模式GSM移動(dòng)通信中的短消息傳輸主要有以下3種類型：①分組模式（BlockMode）。該模式是最早期的短消息傳輸方式，其通信效率最低。②文本模式（TextMode）。MotorolaD15不支持該模式。③PDU（ProtocolDateUnit）模式（PDU模式）。(1)Text模式Text模式是純文本方式，可使用不同的字符集。該模式下信息傳送和接收的編碼比較簡單，但國內(nèi)手機(jī)Text模式下不支持收發(fā)中文漢字字符的手機(jī)短消息。本文通過編碼轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了GSM模塊在Text模式下收發(fā)中文短信息。(2)PDU模式PDU模式被所有手機(jī)支持，可發(fā)送中英文短信。PDU模式下可采用3種編碼方式，分別是7位、8位和UCS2編碼，分別用于發(fā)送普通的ASCⅡ字符、數(shù)據(jù)消息和Unicode字符。按照GSM07．05協(xié)議規(guī)定，手機(jī)短信息中的漢字編碼均采用Unicode碼。

如表2所列，PDU模式中畫橫線部分依次為短信息中心號(hào)碼、發(fā)送短信方手機(jī)號(hào)碼以及發(fā)送短信的日期和時(shí)間。其代碼表示為將實(shí)際數(shù)據(jù)兩兩顛倒，例如實(shí)際短信息中心號(hào)碼應(yīng)為“8613800311500”。短信內(nèi)容“你好!”均為Unicode字符“4F60597D0021”。其他各項(xiàng)的具體說明見參考文獻(xiàn)。表2PDU模式和Text模式接受短信息格式對(duì)照表PDU模式+CMGR:0,26089168310831105F0040D91685139816674F5000870708191847423064F60597D0021TEXT模式+CMGR:”RECUNREAD”,”+861593186XXXX”,”07/07/18,19:49:37+32”4F60597D0021

經(jīng)研究比較發(fā)現(xiàn)，所要提取的短信信息包括手機(jī)號(hào)碼、時(shí)間和短信內(nèi)容。在Text模式下時(shí)間和日期均為ASCII碼，可直接讀取，只需將內(nèi)容中漢字部分的Unicode碼轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼；而在PDU模式下除漢字編碼轉(zhuǎn)換外，還需將號(hào)碼、時(shí)間部分編碼進(jìn)行兩兩顛倒的轉(zhuǎn)換，才能得到所需的正確信息。故在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將GSM模塊設(shè)為Text模式，更能簡化程序設(shè)計(jì)。4單片機(jī)及外圍器件的設(shè)計(jì)4.1電源電路首先系統(tǒng)所需要的電源電壓為5V，所以電源電路設(shè)計(jì)成12V輸出。另外，電源電路還具有對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的功能?，F(xiàn)簡單介紹其工作原理：220V交流電經(jīng)變壓器J1,將電壓降到12V左右，經(jīng)二極管D1、D2整流后直接加至5V穩(wěn)壓塊7805的輸入端，由輸出端輸出5V電壓。其原理圖如圖2所示。圖2電源電路原理圖4.2單片機(jī)主控制電路由設(shè)計(jì)方案可以確定單片機(jī)主控制電路單片機(jī)選用STC89C516RD+，現(xiàn)在詳細(xì)介紹該單片機(jī)的特點(diǎn)和連接方式。4.2.1SoC型單片機(jī)STC89C516RD+STC89C516RC/RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)。元件使用方便，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)51內(nèi)核的單片機(jī)，12時(shí)鐘（機(jī)器周期），6時(shí)鐘（機(jī)器周期）可任意選擇，最新D版本內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路。STC89C516RD+單片機(jī)PQFP封裝，其單片機(jī)芯片的管腳分布圖如圖3。圖3STC89C516RD+單片機(jī)PQFP封裝管腳分布功能引腳：P0.0~P0.7P0口I/O口；P1.0~P1.7P1口I/O口；P2.0~P2.7P2口I/O口；P3.0~P3.7P3口I/O口，還可周圍特殊功能引腳；P4.0、P4.1P4口I/O口；RST硬件復(fù)位引腳；XTAL1、XTAL2時(shí)鐘引腳；EA外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化程序電壓輸入端；VCC、VSS電源引腳。STC89C516RD+單片機(jī)的特點(diǎn)：（1）增強(qiáng)型6時(shí)鐘（機(jī)器周期），12時(shí)鐘周期（機(jī)器周期）8051CPU；（2）3.4-5.5V工作電壓（5V單片機(jī)）；（3）工作頻率范圍0—80MHz；（4）用戶應(yīng)用程序空間64K；（5）片上集成1280字節(jié)RAM；（6）36個(gè)通用I/O口，P1、P2、P3、P4準(zhǔn)雙向口弱上拉，P0口開漏輸出；（7）支持ISP、IAP，無需專用編程器，可通過串口（P3.0，P3.1）直接下載用戶程序；（8）EEPROM功能支持；（9）硬件看門狗支持，可完全省去外部看門狗；（10）內(nèi)部集成專用復(fù)位電路MAX810，外部晶振20M一下時(shí)可省去外部復(fù)位電路；（11）3個(gè)16位定時(shí)器\計(jì)數(shù)器；（12）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PowerDown模式可由外部低電平觸發(fā)方式喚醒；（13）全雙工UART串行口，可用軟件模擬多個(gè)串行口；（14）特有的軟件復(fù)位功能；（15）程序加密性強(qiáng)。STC89C516RD+單片機(jī)的特殊功能寄存器在原有51內(nèi)核單片機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，新增加了一些特殊功能寄存器，軟件程序設(shè)計(jì)可以查閱STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的用戶手冊(cè)詳細(xì)資料，這里不在贅述。僅了解各管腳的功能和使用的連接方式，以設(shè)計(jì)電路原理圖。4.2.2單片機(jī)STC89C516RD+I/O接口電路前面我們已經(jīng)介紹了STC89C516RD+的功能特點(diǎn)，所以我們只需要確定單片機(jī)的I/O接口的分布即可設(shè)計(jì)電路板，單片機(jī)I/O接口分布如圖4所示。圖4單片機(jī)STC89C516RD+I/O接口分布電路從圖中所示可以知道我們主要使用了P0口作為存儲(chǔ)電路的數(shù)據(jù)輸入和輸出端口，P1、P2口作為存儲(chǔ)電路高8位的地址和控制端口，P3口是多功能端口作為復(fù)位電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路端口，還使用了串口TXD和RXD作為終端和GSM模塊的傳輸口。各部分電路原理將在下面的電路中詳細(xì)分析。4.3單片機(jī)與TC35i的硬件接口前面我們已經(jīng)介紹了TC35i的控制特點(diǎn)和用PC機(jī)來控制TC35i的方法，所以我們只需要將PC機(jī)輸出的控制命令轉(zhuǎn)化成單片機(jī)輸出的指令即可，因此我們必須要將單片機(jī)接口和TC35i接口相連。TC35i帶有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與單片機(jī)接口進(jìn)行通訊，因此只需要使用一根串口通信電纜（DB9）連接單片機(jī)的串口與TC35i的串口即可。單片機(jī)與TC35i的通信電纜連接方式如圖5所示。只需要設(shè)計(jì)一個(gè)TTL轉(zhuǎn)MAX232電平電路，連接到MCU的UART口，另一端直接連接到TC35i串口。MAX232電平轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。圖5單片機(jī)與TC35i的連接方式圖6MAX232電平轉(zhuǎn)換電路圖中僅介紹一路轉(zhuǎn)換，終端的串行通訊不再講解和TC35i相同。MAX232電平轉(zhuǎn)換電路的原理就是有單片機(jī)向RX和TX發(fā)送時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)，單片機(jī)使時(shí)鐘信號(hào)TX端置1時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)RX向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，置0時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中斷，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號(hào)RX在時(shí)鐘信號(hào)TX的控制下按字節(jié)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)信號(hào)就形成高低電平不等的數(shù)據(jù)包，因此就稱為MAX232電平轉(zhuǎn)換電路，這也是此電路的電平轉(zhuǎn)換原理。指令輸出的方法，首先將單片機(jī)串口設(shè)置成模式1（9600，N，8，1），依次將AT+XXX以ASCII碼形式輸出到UART口；接收TC35i的數(shù)據(jù)采用中斷方式發(fā)送控制指令，然后進(jìn)行控制。4.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路在本系統(tǒng)中需要顯示當(dāng)前的日期、時(shí)間提示，因此我們使用一個(gè)時(shí)鐘芯片，用來提供年、月、日、星期、小時(shí)、分鐘等信息內(nèi)容。我們選用DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的時(shí)鐘芯片DS1302，外形圖如圖7所示。圖7DS1302外形及管腳分布DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O（數(shù)據(jù)線），（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。其與單片機(jī)連接原理圖如圖8所示。圖8實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路從圖中可以看出X1、X2連接32.768MHZ的晶體振蕩器，用來產(chǎn)生DS1302的片外振蕩脈沖，VCC1腳連接一塊紐扣的電池作為備用電源，SCLK、I/O、RST腳接單片機(jī)，運(yùn)用單總線方式控制。4.5存儲(chǔ)電路4.5.1存儲(chǔ)電路芯片介紹CY62256是一種32×8的高集成度的RAM，采用單一+5V電源供電，雙列直插式28引腳SOIC封裝，它存儲(chǔ)容量大、集成度高、成本低，具有靈活的讀寫性和較好的數(shù)據(jù)非易失性等特點(diǎn)，其芯片的引腳排列如圖9所示。圖9CY62256芯片引腳排列功能引腳：A0~A1516位的地址輸入端口；I/O0~I/O78位輸入和輸出端口；CE地址鎖存使能端，用來控制鎖存器；WE、OE讀寫選通信號(hào)端，（低電平有效）VCC、GND電源引腳74HC573三態(tài)輸出的八路D透明鎖存器，雙列直插式SOJ-20封裝，用于暫存數(shù)據(jù)信息的作用，其芯片引腳排列如圖10所示。圖1074HC573芯片引腳排列功能引腳：LE鎖存器使能輸入端；OE三態(tài)允許控制端（低電平有效）；D0～D7數(shù)據(jù)輸入端；O0~O7輸出端；VCC、GND電源引腳。4.5.2存儲(chǔ)電路在控制系統(tǒng)中，采用SoC型STC系列宏晶單片機(jī)STC89C516RD+同時(shí)擴(kuò)展RAM6264用于存放與顯示屏對(duì)應(yīng)的要顯示的128B數(shù)據(jù)以及從GSM模塊讀取的信息。為了增大存放數(shù)據(jù)的容量，本設(shè)計(jì)采用了CY62256（512KB）進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。它有15條地址總線，其中低8位地址由P0口經(jīng)74HC573鎖存器后提供，而且也作為8位數(shù)據(jù)I/O，高8位地址由P2口提供。存儲(chǔ)電路原理圖如圖11所示。圖11存儲(chǔ)電路原理圖從電路圖中可以看出單片機(jī)與輸出鎖存器和存儲(chǔ)器之間的接口很簡單，采用了總線的傳輸方式，這種輸出鎖存器可以應(yīng)用于任何需要額外數(shù)字輸出的環(huán)境中。CY62256的地址輸出被用來驅(qū)動(dòng)74HCT573鎖存器使能輸入端LE（LatchEnable）。只要處理器訪問那些分配給這種設(shè)備的存儲(chǔ)區(qū)域，那么地址解碼器將會(huì)觸發(fā)鎖存器以獲取數(shù)據(jù)總線上的信息。因此，處理器會(huì)把一個(gè)字節(jié)的信息寫入到鎖存器地址區(qū)域中的任意地址上，接著這一字節(jié)的信息便會(huì)被輸出到終端。采用動(dòng)態(tài)掃描方式，用74HC573三態(tài)輸出的八D透明鎖存器進(jìn)行16行的逐行掃描，利用人眼的視覺暫留效果，在顯示屏上可以減少發(fā)熱量，而且可以節(jié)省I/O資源。4.6看門狗電路4.6.1看門狗芯片介紹看門狗電路采用MAX6865作為控制。MAX6865是美信公司納安級(jí)功耗的微處理器監(jiān)控電路，帶有手動(dòng)復(fù)位及看門狗定時(shí)器，MAX6865為SOT235的封裝，其芯片的引腳排列如圖12所示。圖12MAX6865引腳排列功能引腳：VCC、GND電源引腳；RSET軟件復(fù)位端；MR硬件復(fù)位端；WDI軟件信息控制端。4.6.2看門狗電路在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中終端是工作在無人值守的情況下，由程序自行控制和執(zhí)行的，因此必須防止程序跑飛而造成的死機(jī)，系統(tǒng)崩潰等。STC89C516RD+單片機(jī)內(nèi)部集成了硬件看們狗可以滿足系統(tǒng)安全性的需求。另外我們還使用了一個(gè)外部看門狗芯片MAX6865備用。STC89C516RD+單片機(jī)通過向特殊功能寄存器WDT_CONTR寫入指定的數(shù)據(jù)，來啟動(dòng)或復(fù)位內(nèi)部看門狗。WDT_CONTR寄存器的各位及其功能如表3所示。表3WDT_CONTR寄存器MnemonicADDName76543210ResetValueWDT_CONTRE1hWDTcontrolregister--EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2PS1PS0XX00,000表中各位描述：（1）EN_WDT看門狗允許位，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，看門狗啟動(dòng)。（2）CLR_WDT看門狗清“0”位，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，看門狗重新計(jì)數(shù)，硬件將自動(dòng)清“0”此位。（3）IDLE_WDT看門狗“IDEL”模式，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，看門狗定時(shí)器在“空閑模式”計(jì)數(shù)。當(dāng)該位清“0”時(shí)，看門狗計(jì)數(shù)器在“空閑模式”不計(jì)數(shù)。（4）PS2、PS1、PS0看門狗定時(shí)器預(yù)分頻設(shè)置控制位?？撮T狗預(yù)分頻值如表4所示。看門狗溢出時(shí)間計(jì)算。看門狗溢出時(shí)間=（N×Pre_scale×32768）/Oscillatorfrequency，例如，當(dāng)系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，12時(shí)鐘模式，則看門狗溢出時(shí)間=（12×Pre_scale×32768）/12000000。了解了看門狗定時(shí)器特殊功能寄存器各位的功能，我們就可以使用匯編語言或者C語言來操作該寄存器。下面是使用C語言操作單片機(jī)內(nèi)部看門狗的子程序。表4看門狗定時(shí)器預(yù)分頻值PS2PS1PS0預(yù)分頻（Pre_scale）看門狗定時(shí)器溢出時(shí)間（ms）（12MHz晶振，12時(shí)鐘模式）000265.50014131.00108262.101116524.2100321048.5101642097.11101284194.31112568388.6voidReset_Wdt(void){ WDT_CONTR=0x3f; //復(fù)位看門狗}voidInit_Wdt(void){ WDT_CONTR=0x3f; //看門狗初始化，使用18.432MHz晶振，設(shè)置為256分頻，溢出時(shí)間大約5.46s}有了這兩個(gè)子程序，在使用STC89C516RD+的內(nèi)部看門狗的時(shí)候，在程序的開始處調(diào)用Init_Wdt函數(shù)，然后在主程序的適當(dāng)位置調(diào)用Reset_Wdt函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)以及復(fù)位看門狗。一旦程序跑飛或者死機(jī)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（例如本程序中的5.46s）沒有調(diào)用Reset_Wdt函數(shù)，看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出，同時(shí)發(fā)復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。MAX6865的使用與單片機(jī)內(nèi)部看門狗的使用相同，只是MAX6865的定時(shí)器清“0”是通過把單片機(jī)的P4.2腳（P4.2腳與MAX6865的WDI腳相連）置“1”來實(shí)現(xiàn)的。MAX6865的看門狗電路如圖13所示。圖13MAX6865看門狗電路5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的主要設(shè)備是GSM無線通信模塊TC35i，通過AT命令進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)傳輸主要采用短消息方式。軟件設(shè)計(jì)包括中心站系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和基站系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。其軟件包括界面設(shè)計(jì)及初始化程序、短消息的收發(fā)程序?；境绦蛟O(shè)計(jì)中包括單片機(jī)初始化、主程序、定時(shí)信號(hào)采集中斷程序、通過串口的短消息收發(fā)程序。完成對(duì)應(yīng)用程序的編寫及調(diào)試。5.1主程序流程主程序主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化，包括單片機(jī)時(shí)鐘設(shè)置、端口工作方式設(shè)置、串口設(shè)置(波特率、中斷允許等)、默認(rèn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的恢復(fù)(如時(shí)間設(shè)置、標(biāo)志位清零等)、GPRS模塊的初始化、中斷初始化等。然后反復(fù)查詢SIM卡網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)情況，直到注冊(cè)成功。最后進(jìn)入低功耗模式，等待中斷。流程如圖14所示。開始開始硬件初始化數(shù)據(jù)初始化GPRS模塊初始化中斷初始化SIM卡注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)成功進(jìn)入低功耗模式等待中斷YN圖14系統(tǒng)主程序流程5.2PC與單片機(jī)通信部分該部分包括機(jī)組工作數(shù)據(jù)的采集和反向控制命令的發(fā)送，由串口RXD/TXD完成。PC控制器通過RS-232總線傳送多幀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、全部溫度數(shù)據(jù)和輸入/輸出狀態(tài)信息，以及故障信息等。短消息控制器內(nèi)的單片機(jī)在串口RXD/TXD接收中斷過程中判斷并處理接收到的數(shù)據(jù)。5.3短消息收發(fā)本部分要實(shí)現(xiàn)的功能有：接收控制方發(fā)來的短消息并提取有效命令詞、組裝控制幀;采集到緊急故障信息時(shí)，或是需要反饋執(zhí)行結(jié)果時(shí)，向控制方發(fā)送短消息。主要通過串口RX/TX進(jìn)行通信，以AT命令來實(shí)現(xiàn)接收及發(fā)送的功能。用到的AT命令主要有:查詢注冊(cè)狀態(tài)AT+CREG;短消息列表AT+CMGL;短消息發(fā)送AT+CMGS;短消息刪除AT+CMGD。圖15為串口RX/TX的接收和發(fā)送中斷流程。\接受中斷接受中斷本幀數(shù)據(jù)接收完？新短消息通知？讀取內(nèi)容處理中斷返回繼續(xù)接收其他命令反饋信息發(fā)送中斷有數(shù)據(jù)發(fā)送？發(fā)送完畢？處理中斷返回繼續(xù)發(fā)送NYNYYNYN圖15串口RX/TX接收/發(fā)送中斷流程6結(jié)語本文在提出總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序的編寫及調(diào)試，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，取得了滿意的效果。就目前的測試結(jié)果而言，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控的優(yōu)勢，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。對(duì)軟硬件作適當(dāng)擴(kuò)充修改后，還可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、石油開采設(shè)備的監(jiān)測與控制、農(nóng)作物生長狀況的監(jiān)測、交通管理系統(tǒng)及安防系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。謝辭這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是由我們?cè)谥笇?dǎo)老師的精心指導(dǎo)和耐心鼓勵(lì)下完成的。從課題選定到方案確定，從理論指導(dǎo)到實(shí)際操作指導(dǎo)老師為我作出了認(rèn)真的分析和耐心的講解，給我們提供了極大的幫助。同時(shí)指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。也讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)知識(shí)和解決問題時(shí)感到無比的輕松和愉快，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的進(jìn)行下去。至此論文定稿之際，向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。在這里我還要感謝我的同學(xué)對(duì)我的鼎力幫助，他們給我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了不少建議，使設(shè)計(jì)更實(shí)用和完美。在這里向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝！參考文獻(xiàn)：1莫雷（Mouly,M）,帕特（Pautet,M.B.）.GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)[Ｍ].北京.電子工業(yè)出版社.1996:20-242JohnScourias.OverviewoftheGlobalSystemforMobile