《基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì) 大學(xué)畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì) 大學(xué)畢業(yè)論文（75頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄 1前言 1 2總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 2.2方案比較 2 2.3方案選擇 2 3 硬件部分設(shè)計(jì) 4 3.1單片機(jī)及外圍基本電路設(shè)計(jì) 4 3.1.1單片機(jī)電源電路 5 3.1.2單片機(jī)時(shí)鐘電路 5 3.1.3單片機(jī)復(fù)位電路 6 3.2單片機(jī)與LCD顯示電路的設(shè)計(jì) 6 3.3單片機(jī)與DS18B20溫度采集電路的設(shè)計(jì) 7 3.4單片機(jī)與MXA232串行通信電路的設(shè)計(jì) 8 3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì) 8 3.6報(bào)警電路設(shè)計(jì) 9 3.7單片機(jī)與GSM模塊電路設(shè)計(jì) 10 3.7.1GSM系統(tǒng)介紹 11 3.7.2

2、GSM短消息業(yè)務(wù) 14 3.8特殊器件的介紹 15 3.8.1DS18B20器件介紹 15 3.8.2GSM模塊TC35i介紹 16 4軟件設(shè)計(jì) 19 4.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 19 4.1.1設(shè)計(jì)原理 19 4.1.2KeilC軟件介紹 19 4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖及其功能 20 4.3主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)明 20 4.3.1串口GSM模塊流程框圖 20 4.3.2DS18B20初始化 21 4.3.3LCD模塊的軟件設(shè)計(jì) 23 4.3.4按鍵設(shè)定電路設(shè)計(jì) 24 5系統(tǒng)調(diào)試 25 6系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù) 31 6.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能 31 6.2

3、系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試及分析 31 7結(jié)論 32 8總結(jié)與體會(huì) 33 8.1設(shè)計(jì)小結(jié) 33 8.2設(shè)計(jì)體會(huì) 33 8.3設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議 33 9謝辭 34 10參考文獻(xiàn) 35 附錄1：電路原理圖 36 附錄2：設(shè)計(jì)程序 37 附錄3：外文資料翻譯 62

4、 1前言 GSM系統(tǒng)是歐洲在20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)并在1992年開(kāi)通的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，其作為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。我國(guó)目前已建成了覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，是我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。隨著時(shí)代科技的進(jìn)步，現(xiàn)代通信新技術(shù)的應(yīng)用，使通信在速度、帶寬上有所大提高，同時(shí)也增加許多業(yè)務(wù)，逐漸邁向3G時(shí)代。而GSM的短消息業(yè)務(wù)SMS它通過(guò)無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，為GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，是GSM通信網(wǎng)所特有的，它的傳遞是可靠的。因此，選用GSM的短消息業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸是可行的。在短消息業(yè)務(wù)快速發(fā)展的背景下，短消息在無(wú)線監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)

5、用作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究課題就有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際價(jià)值。 GSM模塊是GSM無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備。GSM模塊在短信息方面的應(yīng)用廣等特點(diǎn)，特別適用數(shù)據(jù)的雙向傳送、無(wú)線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制等。短消息是GSM系統(tǒng)中提供的一種GSM終端之間，通過(guò)服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，GSM模塊作為一種主要的GSM網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，己得到越來(lái)越多的系統(tǒng)制造商和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的重視，基于它的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。 本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控，主要工作：完成主板硬件設(shè)計(jì)，即單片機(jī)及其外圍電路、LCD顯示電路、

6、DS18B20采集溫度電路、串行通信口電路；完成GSM模塊的硬件設(shè)計(jì)；軟件編程即單片機(jī)模塊、顯示模塊、采集溫度、按鍵、串口，GSM模塊的軟件設(shè)計(jì)。再通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，總結(jié)出系統(tǒng)塊存在的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。完成以上工作就可以使用單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送AT指令控制GSM模塊發(fā)送短消息，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。 2總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要內(nèi)容：以溫度為監(jiān)控對(duì)象，監(jiān)控的實(shí)時(shí)溫度在LCD上顯示，當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警溫度，自動(dòng)發(fā)送短消息完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。具體的要求： 1、能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)

7、溫度，并能在LCD上顯示出來(lái)； 2、組建4*4按鍵電路； 3、報(bào)警電路當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超過(guò)設(shè)定報(bào)警溫度時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲，并可發(fā)送短消息通知，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控。 2.2方案比較 為完成短消息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，目前為實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送主要有以下幾種方法： 方案一、網(wǎng)關(guān)方式：通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息發(fā)送，編輯短信內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)短消息發(fā)送，該方法不要額外的設(shè)備，但要要到相關(guān)的電信部門去申請(qǐng)網(wǎng)關(guān)，成本高，軟件復(fù)雜； 方案二、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)軟件提供的短信發(fā)送功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如騰訊、飛信都提供這方面的服務(wù)，這種方法是這3種方法中實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單，所需資源最少的，但是對(duì)于網(wǎng)站的依賴性太強(qiáng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴同樣無(wú)法避免，重要的是不適用于

8、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)； 方案三、終端方式：通過(guò)GSM 模塊向手機(jī)以及其他終端通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短消息，掌握AT指令及其協(xié)議和串口編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制GSM模塊，這是目前比較適合于小項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一種方法。 2.3方案選擇 通過(guò)以上的方法比較，本設(shè)計(jì)選用第3種方案，采用此方法編碼簡(jiǎn)單，硬件電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需對(duì)AT指令和串口編程比較熟悉就可以實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)硬件需求不高，并能自動(dòng)收發(fā)短消息，對(duì)于自動(dòng)采集數(shù)據(jù)后發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)該方法最為簡(jiǎn)單實(shí)用。 本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)和GSM模塊，實(shí)現(xiàn)了一款具有短信收發(fā)功能的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以GSM網(wǎng)絡(luò)為紐帶，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示：

9、 圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計(jì)的主要流程是溫度傳感器采集好溫度，存入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)分別使用I/O口來(lái)控制LCD液晶顯示屏顯示，組建4*4的矩陣按鍵，控制報(bào)警電路，單片機(jī)通過(guò)RS232串口與GSM模塊聯(lián)機(jī)，使用串口發(fā)送AT指令來(lái)控制GSM模塊發(fā)送短消息。 3 硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件部分主要由單片機(jī)及外圍電路、溫度采集電路、顯示電路LCD、串行通信電路以及GSM無(wú)線通信模塊組成。本章節(jié)主要介紹系統(tǒng)各個(gè)單元模塊的硬件部分、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及單元模塊之間的連接電路設(shè)計(jì)。 3.1單片機(jī)及外圍

10、基本電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的外圍電路：電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路圖如圖3.1所示： 圖3.1 單片機(jī)及外圍電路圖 下面分別介紹單片機(jī)正常工作的外圍電路： 3.1.1單片機(jī)電源電路 電源電路為單片機(jī)提供直流電。單片機(jī)的供電電壓為+5V，單片機(jī)的Vcc(40引腳)接+5V電源，Vss(20引腳)接地，圖中J16插槽接USB接口，經(jīng)USB接口提供+5V電壓，經(jīng)過(guò)濾波電路，開(kāi)關(guān)S1控制電源是否導(dǎo)通，導(dǎo)通LED燈亮，單片機(jī)上電，顯示單片機(jī)供電正常。電阻R10起到限流的作用，保護(hù)LED燈。電路圖如圖3.2 圖3.2單片機(jī)電源電路

11、 3.1.2單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)的內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。各種時(shí)序均與時(shí)鐘周期有關(guān)，時(shí)鐘周期是單片機(jī)的基本時(shí)間單位，與時(shí)鐘晶振有關(guān)。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種方式為外部時(shí)鐘方式，本次設(shè)計(jì)選用內(nèi)部時(shí)鐘方式，電路圖如圖3.3，電路中，晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，在此次設(shè)計(jì)中之所以選擇11.0592M的晶振是因?yàn)樗軌驕?zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，與UART(通用異步接收器/發(fā)送器) 量常見(jiàn)的波特率相關(guān)，波特率為9600b/s消除誤差外接的。圖中X1和

12、X2分別連接單片機(jī)的時(shí)鐘引腳XTAL1和XTAL2。 圖3.3時(shí)鐘電路 3.1.3單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除此之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤時(shí)使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需復(fù)位重新啟動(dòng)。單片機(jī)的復(fù)位由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位電路。 本設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位電路，單片機(jī)復(fù)位高電平有效，通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，RST端接地，當(dāng)按鍵按下，VCC與R22導(dǎo)通，分壓后RST為高電平，RST端加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平完成復(fù)位。 圖3.4復(fù)位電路 3.2單片機(jī)與LCD顯示電路的設(shè)計(jì)

13、 LCD顯示電路是用LCD12864芯片與單片機(jī)STC89C52RC共同完成的。LCD12864能顯示數(shù)字、英文、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)以及圖形，可以分行顯示，顯示8*4行的漢字，其與單片機(jī)的電路連接原理圖如圖3.5。圖中8引腳EN使能端接P2.0口，7引腳RW讀寫端接P2.1口，6引腳RS復(fù)位端接P2.2口，數(shù)據(jù)端引腳9—16分別接單片機(jī)P0.0—P0.7口。由于P0口內(nèi)部沒(méi)有固定的上拉電阻，數(shù)據(jù)端外接上拉電阻，來(lái)讓引腳保持高電平。片選端1引腳CS1接P2.3，片選端2引腳CS2接P2.4；片選信號(hào)控制屏幕選擇左右屏顯示。 圖3.5LCD12864插槽引腳圖 3.3單片機(jī)與DS18B20溫度采集電

14、路的設(shè)計(jì) 三針插孔用來(lái)插DS18B20的芯片，DS18B20的數(shù)據(jù)端二腳接到單片機(jī)的P3.7 管腳，用單片機(jī)來(lái)控制DS18B20，實(shí)現(xiàn)電路對(duì)溫度的監(jiān)控。DS18B20為單總路線芯片，單片機(jī)通過(guò)對(duì)芯片二管腳的讀寫時(shí)序控制，來(lái)啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換和寫入溫度上下限，讀出溫度轉(zhuǎn)換值等一系列操作，該模塊的電路圖如圖3.6所示。 圖3.6溫度采集電路 3.4單片機(jī)與MXA232串行通信電路的設(shè)計(jì) 使用MAX232作為串行通信的電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行通信功能，硬件電路簡(jiǎn)單，通過(guò)9針串口與GSM模塊實(shí)現(xiàn)聯(lián)

15、機(jī)通信。MAX232是標(biāo)準(zhǔn)串行總線，也是常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。 MAX232 串行接口總線適用于：設(shè)備之間的通訊距離不大于15m， MAX232 協(xié)議以-5V～-15V表示邏輯1；以+5V～15V 表示邏輯0。 MAX232串行通信接口電路圖如圖3.7所示。 圖3.7 MAX232串口通信原理圖 3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì) 行列式鍵盤用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列交叉點(diǎn)上，也稱矩陣鍵盤，相對(duì)于獨(dú)立式鍵盤更加節(jié)省硬件資源。下面介紹常用的按鍵設(shè)定方法： 采用掃描法來(lái)判定按鍵主要方法有行掃描和列掃描： 行掃描：列初始化電平為1

16、，行初始化電平為0。檢查各列線輸入電平是否為全“1”。如果不是全“1”，則有鍵按下。然后逐行置零電平，其余各行為高，檢查列線的電平是否變?yōu)榱悖?，則該行列交叉的按鍵判斷為按下。 列掃描：行初始化電平為1，列初始化電平為0。檢查各行線輸入電平是否為全“1”。如果不是全“1”，則有鍵按下。然后逐列置零電平，其余各列為高，檢查行線的電平是否變?yōu)榱?，有，則該行列交叉的按鍵判斷為按下。 本設(shè)計(jì)4*4的矩陣鍵盤采用“線反接法”其處理速度快，程序簡(jiǎn)短。通過(guò)兩個(gè)步驟就可以獲得按鍵所在的行列值，比掃描法快。通過(guò)以下2個(gè)步驟確定按鍵位置： 1、將行線編程為輸入線，列線為輸出線，并使輸出線全為高電平，則列線中

17、電平由高變低所在列為按鍵所在列。 2、同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，并使輸出線全為高電平，則行線中電平由高變低所在行為按鍵所在行。 本設(shè)計(jì)使用16個(gè)按鍵，即4*4的一個(gè)矩陣鍵盤。各個(gè)按鍵功能是： S2—S11 數(shù)字鍵0—9； S12小數(shù)點(diǎn)； S13空格； S14發(fā)送； S15清除鍵； S16確定鍵； S17菜單。 電路圖中使用單片機(jī)的P1口控制，P1.0-P1.3口分別接J5.1-J5.4，控制行輸出P1.5-P1.7口分別接J5.5-J5.8，控制列輸出。其電路圖如圖3.8所示： 圖3.8按鍵電路 3.6報(bào)警電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器越限報(bào)方式，采用報(bào)警

18、設(shè)置一是當(dāng)采集到的實(shí)時(shí)溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，將P3.3口引腳置為低電平，使蜂鳴器警報(bào)，二是自動(dòng)讓GSM模塊發(fā)送短消息通知遠(yuǎn)程。其電路原理圖如圖3.9所示。 圖3.9報(bào)警電路 3.7單片機(jī)與GSM模塊電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)直接采用GSM開(kāi)發(fā)板，其集成GSM模塊（TC35i）、GSM天線、+5V開(kāi)關(guān)電源，自帶RS232通訊接口,可以方便地與PC機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊?？梢钥焖?、安全、可靠地 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(wù)。GSM模塊是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與GSM無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備。其實(shí)物圖如圖3.10： 圖3.10 GSM開(kāi)發(fā)板 單片

19、機(jī)與GSM模塊連接通過(guò)一個(gè)TTL轉(zhuǎn)RS232電平電路,連接到串口,另一端直接連接到GSM模塊串口。 下面介紹本設(shè)計(jì)用到的AT指令，其中與短信相關(guān)的指令主要在GSM07.05中規(guī)定,主要包括: AT+CMGF：設(shè)置編碼模式：有以下2種模式：AT+CMGF=1 設(shè)置為TEXT格；AT+CMGF=0 設(shè)置為PDU格式； AT+CSCA：設(shè)置短信中心號(hào)碼； AT+CMGS：發(fā)送短信； AT+CMGL：列出短信； AT+CMGR：讀短信； AT+CMGD：刪除短信。 3.7.1GSM系統(tǒng)介紹 GSM的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1.GSM的移動(dòng)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游，為了實(shí)現(xiàn)漫游功能，G

20、SM為用戶定義了三個(gè)識(shí)別碼，它們分別是DN碼、MSRN碼和IMSI碼。DN碼是公用電話號(hào)碼簿上可以查到的統(tǒng)一的電話的號(hào)碼；MSRN碼是由VLR（訪問(wèn)位置寄存器）臨時(shí)指定，并根據(jù)此號(hào)碼將呼叫接至漫游的移動(dòng)臺(tái)，在呼叫漫游用戶時(shí)使用的號(hào)碼；國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼IMSI在無(wú)線信道上使用，用來(lái)尋呼和識(shí)別移動(dòng)臺(tái)。上述三個(gè)號(hào)碼存在著相對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用它們的關(guān)系可以準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出某個(gè)移動(dòng)臺(tái)。 當(dāng)公有用戶要呼叫某漫游移動(dòng)臺(tái)時(shí)，該用戶通過(guò)電話機(jī)撥打移動(dòng)臺(tái)DN碼，DN碼首先經(jīng)由公用交換網(wǎng)接至最靠近的本地GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（GSMC），GSMC利用DN碼訪問(wèn)母局位置登記器，從中取得漫游臺(tái)的MSRN碼，GSMC根據(jù)此

21、碼將呼叫接至被訪問(wèn)的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（VMSC），VMSC接到MSRN號(hào)碼后，進(jìn)一步訪問(wèn)來(lái)訪者登記器，證實(shí)漫游臺(tái)是否仍在本區(qū)工作，經(jīng)確認(rèn)后，VMSC把MSRN碼轉(zhuǎn)換成國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼（IMSI），通過(guò)當(dāng)?shù)鼗?，在無(wú)線信道上向漫游移動(dòng)臺(tái)發(fā)出尋呼，從而建立通話。 若某地方的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入另一個(gè)地方時(shí)，只有經(jīng)過(guò)位置登記后才能使用。自動(dòng)檢測(cè)該地基站的廣播公共信道，以獲得它的位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)收到與自己原來(lái)地方不同時(shí)的區(qū)域識(shí)別碼，漫游的移動(dòng)臺(tái)會(huì)向當(dāng)?shù)鼗景l(fā)出信號(hào)，通知VLR，并將此號(hào)碼通過(guò)CCITT No.7信令，VLR即指定一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼MSRN，通知移動(dòng)臺(tái)所在業(yè)務(wù)區(qū)備案。這樣，一個(gè)漫游用戶位置登記就完成了。

22、 2.GSM可以提供多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GSM可提供新業(yè)務(wù)包括300～9600bps雙工異步數(shù)據(jù)通信、1200～9600bps雙工同步數(shù)據(jù)通信、異步300～9600bps的PAD（分組打包拆包）接入電路、分組數(shù)據(jù)和話音數(shù)字信號(hào)、可視圖文以及對(duì)ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）終端的支持等。 3.GSM具有較好的保密功能。GSM可以向用戶提供以下三種保密方式： (1)對(duì)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼的加密，可以讓竊聽(tīng)者無(wú)法確定用戶的移動(dòng)臺(tái)電話號(hào)碼，從而起到對(duì)用戶位置保密的作用； (2)將用戶的識(shí)別碼、信令數(shù)據(jù)和話音加密，使非法竊聽(tīng)者無(wú)法收到通信的具體內(nèi)容； (3)利用“詢問(wèn)—響應(yīng)”過(guò)程啟動(dòng)“用戶鑒別”單元來(lái)鑒別用戶。在通

23、信過(guò)程開(kāi)始時(shí)，首先由網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)收到這個(gè)號(hào)碼后，連同內(nèi)部的“電子密鑰”，共同來(lái)啟動(dòng)“用戶監(jiān)別”單元，隨之輸出信息，返回網(wǎng)絡(luò)的固定方，網(wǎng)絡(luò)固定方在發(fā)出號(hào)碼的同時(shí)，也啟動(dòng)自己的“用戶鑒別”單元，產(chǎn)生相應(yīng)的信息，與移動(dòng)臺(tái)返回的信息比較，若相同則確認(rèn)為合法用戶，否則確認(rèn)為非法用戶，從而確保了用戶的使用權(quán)。 4.越區(qū)切換功能在微蜂窩區(qū)運(yùn)動(dòng)著的移動(dòng)臺(tái)，高頻度的越區(qū)切換是不可避免問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，GSM采取主動(dòng)參與越區(qū)切換的策略，其工作原理如下：移動(dòng)臺(tái)在通話期間，不斷向所在工作區(qū)基站報(bào)告本區(qū)和相鄰區(qū)無(wú)線環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)，當(dāng)需要越區(qū)切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)主動(dòng)向本區(qū)基站（BS）發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求

24、，固定方（MSC和BS）根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)，查找是否存在替補(bǔ)信道，以接收越區(qū)切換，如果不存在，則選擇第二替補(bǔ)信道，直到選中一個(gè)空閑信道，使移動(dòng)臺(tái)切換到該信道上繼續(xù)通信。 5.其他特點(diǎn)GSM系統(tǒng)容量大、通話音質(zhì)好、便于數(shù)字傳插、可與今后的ISDN兼容，還具有電子信箱、短消息業(yè)務(wù)等功能。 GSM安全： GSM系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用共享密鑰用戶認(rèn)證。UMTS的發(fā)展提供了一個(gè)選擇，就是USIM，用戶與基站之間的通訊可以被加密。它使用更長(zhǎng)鑒別密鑰保證更好的安全以及網(wǎng)絡(luò)和用戶的雙向驗(yàn)證。 GSM為了安全使用多種加密算法。但是系統(tǒng)支持多個(gè)不同算法，這樣運(yùn)營(yíng)商就可以換一個(gè)安全等級(jí)更強(qiáng)的。 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要

25、由MS、NSS、BSS和OSS四部分組成,如圖3.11所示： 圖3.11GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 基站子系統(tǒng)（BSS）在MS與NSS之間管理和提供傳送通道，特別是包括了MS和GSM系統(tǒng)的功能實(shí)體之間的無(wú)線接口管理。MS、BSS和NSS是GSM的實(shí)體部分，操作支持子系統(tǒng)（OSS）則為運(yùn)營(yíng)部門提供維護(hù)實(shí)體部分。NSS它負(fù)責(zé)所有和移動(dòng)用戶有關(guān)的呼叫移動(dòng)性管理、接續(xù)處理、用戶設(shè)備及保密性等等功能, 是整個(gè)GSM系統(tǒng)的控制和交換中心，并提供GSM系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的連接。 移動(dòng)臺(tái)(MS)包括移動(dòng)臺(tái)物理設(shè)備和智慧部件SIM卡兩部分。移動(dòng)臺(tái)是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的GSM系統(tǒng)

26、中的唯一設(shè)備。 移動(dòng)終端(TE)：指終端設(shè)備本身，與用戶個(gè)人無(wú)關(guān)，它多種編碼信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)射和接收等。 SIM卡：代表移動(dòng)用戶個(gè)人，存有認(rèn)證用戶的信息，并執(zhí)行與用戶安全信息有關(guān)的重要信息。 NSS主要完成用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性、安全性的管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能和交換功能。 NSS中各功能實(shí)體介紹如下： MSC：即移動(dòng)交換中，是網(wǎng)絡(luò)的核心，對(duì)在它所覆蓋的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體。 VLR：即訪問(wèn)位置寄存器，是存儲(chǔ)MSC處理來(lái)訪移動(dòng)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，呼叫對(duì)所需數(shù)據(jù)庫(kù)信息的檢索。 HLR：是管理的有關(guān)部門用于存儲(chǔ)移動(dòng)用戶管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)著進(jìn)入該

27、控制區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。 AUC：主要是用來(lái)確定用戶的身份和產(chǎn)生對(duì)保密呼叫所需鑒權(quán)和加密的三中參數(shù)的功能實(shí)體。 EIR：是來(lái)確保移動(dòng)設(shè)備的安全性玉唯一性，存儲(chǔ)設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。 OMC：操作與維護(hù)中心(OMC)用于對(duì)GSM系統(tǒng)的集中操作與維護(hù)， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理與監(jiān)控。 OMC對(duì)基站分系統(tǒng)和交換網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)分別進(jìn)行操作和維護(hù)(如監(jiān)視、 狀態(tài)報(bào)告、 故障診斷等)。 無(wú)線基站分系統(tǒng)是在某個(gè)無(wú)線區(qū)域中由MSC控制，與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線收發(fā)和無(wú)線資源管理等功能。它的功能實(shí)體可分為基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)和基站控制器(BSC)。 BSC：具有對(duì)一個(gè)或多個(gè)BT

28、S進(jìn)行控制的功能。它的任務(wù)主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理、小區(qū)數(shù)據(jù)配置管理、功率、定位和切換控制等，是一個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。 BTS：是基站分系統(tǒng)的無(wú)線部分，由BSC控制。它主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道的加密、跳頻等功能。 3.7.2GSM短消息業(yè)務(wù) 短消息業(yè)務(wù)和語(yǔ)音傳輸以及傳真同為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要的電信的業(yè)務(wù)，它通過(guò)信道傳輸，通過(guò)服務(wù)中心完成前轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)功能。短消息業(yè)務(wù)包括兩種：一種是廣播短消息，即由廣播短消息中心收集所需的信息給用戶。另一種是點(diǎn)到點(diǎn)的短消息發(fā)送，即通過(guò)一個(gè)使用者發(fā)給另一個(gè)，內(nèi)容包含少量的文字和數(shù)據(jù)的信

29、息：這兩種方式都可以在網(wǎng)絡(luò)因某種錯(cuò)誤暫時(shí)無(wú)法將短消息傳給移動(dòng)臺(tái)的情況下，就將信息在網(wǎng)上保存記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)可達(dá)時(shí)，通知對(duì)應(yīng)的實(shí)體重新傳送短消息，故而，短消息就具有了較高的可靠性。 在電路交換中點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中包含的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的協(xié)議在電路交換的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)中，通過(guò)移動(dòng)交換中心,移動(dòng)臺(tái)就接入移動(dòng)網(wǎng)中。移動(dòng)用戶被叫的點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中，首先，短消息服務(wù)中心發(fā)送短消息給SMS．GMSC，通過(guò)詢問(wèn)HLR后獲得目標(biāo)MS所在的MSC號(hào)碼，先將短消息先傳給MSC。MSC之后就詢問(wèn)VLR中存儲(chǔ)的與用戶有關(guān)的信息，并對(duì)用戶鑒權(quán)后，又再次將短消息傳給目標(biāo)MS。然后，MS返回報(bào)告給MSC；那么在移動(dòng)用戶主叫點(diǎn)

30、到點(diǎn)的短消息業(yè)務(wù)中，用戶請(qǐng)求接入通過(guò)鑒權(quán)后，將短消息傳遞給MSC。 由以上介紹的SMS工作原理可看出，短消息作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種主要的電信業(yè)務(wù)，其傳遞的可靠性很高以及保密性好。GSM網(wǎng)絡(luò)在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，相對(duì)于傳統(tǒng)在無(wú)線覆蓋面上具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，更加突顯了它在無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，為基于它的各類數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)而可靠的基礎(chǔ)。 3.8特殊器件的介紹 本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件： DS18B20、GSM模塊TC35i。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說(shuō)明。 3.8.1DS18B20器件介紹 技術(shù)性能描述： ●測(cè)溫范圍為-55～

31、+125℃(-67～+257℉) ●獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 ●在-10～+85℃范圍內(nèi)精確度為0.5℃ ●溫度計(jì)分辨率可以被使用者選擇為9～12位 ●最多在750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字 ●簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用 ●用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ●可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電。供電范圍為3.0V到5.5V。 ●與DS1822兼容的軟件 ●獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 ●每個(gè)器件有唯一的64位的序列號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器

32、中 ●無(wú)需外部器件 應(yīng)用范圍： 1該產(chǎn)品適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域； 2軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制； 3汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等； 4供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制。 引腳說(shuō)明： 1引腳GND接地引腳 2引腳DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。 3引腳VDD電源引腳 DS18B20實(shí)物圖如圖3.12所示： 圖3.12DS18B20實(shí)物圖 3.8.2GSM模塊TC35i介紹 TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個(gè)支持中文短信息的

33、工業(yè)級(jí)GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3～4.8V ,休眠電流消耗為3.5mA，空閑電流消耗為25mA，發(fā)射電路消耗平均為300mA；可以傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù), 功率消耗分別在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)為2W和1W ,通過(guò)使用接口和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線，完成組件的安裝。SIM的電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)通過(guò)AT命令可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率的范圍為300b/s～115kb/s , 自動(dòng)波特率的范圍為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text文本和PDU格式的短消息,可通過(guò)AT

34、命令來(lái)打開(kāi)或者關(guān)斷信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)，實(shí)物圖如圖3.13 圖3.13TC35i實(shí)物圖 TC35i由天線接口、閃存、供電模塊(ASIC)、ZIF連接器等6部分組成。TC35i硬件設(shè)計(jì)：通過(guò)一個(gè)零阻力插座連接器，引出TC35i模塊共有40個(gè)引腳。這40個(gè)引腳可以劃分為5類，即數(shù)據(jù)輸入/輸出、電源、音頻接口和控制、SIM卡。 電源的引腳：TC35i的1～5引腳是的電源輸入為4.2V，6～10引腳是接地引腳。11、12引腳是外接的充電引腳，可外接的鋰電池，13引腳為對(duì)外輸出電壓，14引腳用于控制充電保護(hù)。15腳是啟動(dòng)腳IGT，上電后為了讓TC35i進(jìn)入工作狀態(tài),必須給IGT外加如一個(gè)不

35、小于100ms脈沖,電平下降不可超過(guò)1ms。 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：16～23引腳，數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是串行異步收發(fā)器，符合ITU-T RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。其中的16引腳為DSR0、17引腳為RING0、18引腳為RxD0、19引腳為TxD0、20引腳為CTS0、21引腳為RTS0、22引腳為DTR0 和23引腳為DCD0。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位，波特率的范圍300bps~115kbps之間，默認(rèn)的是9600bps。硬件的握手信號(hào)為RTS0/CTS0，軟件的流量監(jiān)控使用XON/XOFF，支持AT命令集。 其中的18引腳RXD、19引腳TXD是TTL的串口通訊腳

36、，需要和單片機(jī)或者PC通訊。 SIM卡引腳：24～29引腳，通過(guò)SIM卡閱讀器控制SIM上的CCVCC、CCGND、CCCL、CCRST和CCIO與TC35i的同名端直接相連， CCIN引腳是來(lái)檢查SIM卡是否插好了，如果連接正確，則CCIN引腳輸出“1”，否則為“0”。 音頻接口：35～38為語(yǔ)音接口，35引腳和36引腳分別接揚(yáng)聲器來(lái)放音。37引腳接話筒的正端，39引腳接話筒的負(fù)端。 控制引腳：30、31、32腳為控制腳，其中30引腳是RTC backup，31引腳是Power down，32 引腳是SYNC。TC35i的第32腳是SYNC引腳，當(dāng)LED指示燈亮75 ms 然后3s熄時(shí)

37、，表明TC35i已登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)LED指示燈亮600 ms 然后600ms后熄時(shí)，表明TC35i正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄或SIM卡沒(méi)有插入；當(dāng)LED熄滅時(shí),表明TC35i模塊處于關(guān)閉或者睡眠狀態(tài)。 TC35i的開(kāi)發(fā)技巧：首先要保證正常的工作的電壓，如果該模塊電源的電壓如果小于3.3V會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。其次是保證穩(wěn)定的電流輸出，模塊在發(fā)射的時(shí)候，電流的峰值可高達(dá)2A。并在峰值時(shí)，進(jìn)入模塊的電壓不能超過(guò)0.4V的降壓。故而該模塊對(duì)電源電壓值要求很高。 單片機(jī)通過(guò)I/O來(lái)控制TC35的復(fù)位、開(kāi)關(guān)機(jī)等，主要通過(guò)串口通信來(lái)實(shí)現(xiàn)與TC35i聯(lián)機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600bps，串口的標(biāo)準(zhǔn)采用8

38、位異步通訊方式，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位， 1個(gè)起始位。TC35i模塊必要時(shí)可以加端口保護(hù)來(lái)保護(hù)硬件輸入輸出的TTL正電平邏輯是+2.9V。 下面主要介紹短消息AT指令：AT指令用于由終端或數(shù)據(jù)終端，發(fā)送到終端適配器或數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備。設(shè)備通過(guò)發(fā)送AT命令來(lái)控制移動(dòng)臺(tái)，通過(guò)AT命令來(lái)控制短信編寫、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、呼叫等方面的。本文中由單片機(jī)發(fā)送AT指令來(lái)控制GSM模塊給手機(jī)發(fā)送短消息。 收發(fā)短消息的模式：目前常用的模式主要包括兩種模式：PDU(Protocol Data Unit)模式和Text(文本)模式。 1Text模式：即文本模式，在該模式下的信息收發(fā)編碼比較簡(jiǎn)單, 通過(guò)編碼轉(zhuǎn)換就可以該模

39、式下完成收發(fā)中文短信息。 2PDU模式：按照標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議規(guī)定，手機(jī)中短信息的漢字編碼采用Unicode編碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息內(nèi)容的編寫。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)送的ASCII碼字符、數(shù)據(jù)和Unicode碼字符。所以所有手機(jī)都支持該編碼，可以編寫中英文短信并發(fā)送。 4軟件設(shè)計(jì) 4.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 4.1.1設(shè)計(jì)原理 以單片機(jī)STC89C52RC為主控芯片，利用DS18B20采集外部溫度，并將溫度值存入一個(gè)4

40、位數(shù)組，按鍵模塊先判斷是否有按鍵按下，若有，則實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能，來(lái)分別控制LCD的顯示界面，共設(shè)定六個(gè)顯示界面，分別是開(kāi)始界面、菜單界面、修改報(bào)警溫度界面、修改手機(jī)號(hào)界面、發(fā)送短消息界面、顯示溫度界面，當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，觸發(fā)報(bào)警電路，并控制GSM模塊發(fā)送短消息，通知遠(yuǎn)程。 4.1.2KeilC軟件介紹 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列單片機(jī)使用C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，支持8051微控制器體系結(jié)構(gòu)的Keil開(kāi)發(fā)工具，適合每個(gè)階段的開(kāi)發(fā)人員，不管是專業(yè)級(jí)別的工程師，還是剛剛學(xué)習(xí)單片機(jī)或者是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生。C語(yǔ)言使用方便，在結(jié)構(gòu)性、功能上、可讀性、可維

41、護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，容易學(xué)會(huì)學(xué)懂。通過(guò)學(xué)習(xí)與不斷提高使用技術(shù)，體會(huì)更加深刻，會(huì)感覺(jué)開(kāi)發(fā)容易。Keil C51 軟件提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)和功能比較強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，界面簡(jiǎn)單，使用方便。重要的一點(diǎn)，當(dāng)編寫完程序后，只要看編譯一下成功無(wú)錯(cuò)誤后就可以生成的代碼，并且生產(chǎn)的Hex文件可以通過(guò)串口直接把程序燒入給單片機(jī)，生成的目標(biāo)代碼精簡(jiǎn)，并且效率非常之高，只要我們懂得怎么使用C語(yǔ)句，編譯語(yǔ)句簡(jiǎn)單而快捷，同時(shí)，對(duì)于我們常用的匯編編碼，都可以在軟件看到，于此同時(shí)我們也可以通過(guò)匯編編碼來(lái)檢查編寫的C語(yǔ)句的錯(cuò)誤，而且語(yǔ)句生成的匯編編碼容易理解，很緊湊，在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。而且方便我們檢查錯(cuò)誤

42、。 4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖及其功能 圖4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制硬件執(zhí)行指令，完成相應(yīng)的功能。系統(tǒng)初始化包括DS18B20、串口設(shè)定工作方式和波特率、LCD顯示初始化，之后調(diào)用溫度采集程序，按鍵電路控制LCD顯示，當(dāng)按下發(fā)送鍵或者超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，把采集到的溫度以短信的方式發(fā)送，通知遠(yuǎn)程。 4.3主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)明 4.3.1串口GSM模塊流程框圖 單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送AT命令控制GSM模塊，完成短消息的發(fā)送具體流程如圖4.2： 圖4.2串口GSM模塊的運(yùn)行框圖 串口初始化完成定時(shí)器波特率的設(shè)定，同過(guò)發(fā)送的數(shù)據(jù)AT指令來(lái)控制GSM模塊完成短消息的發(fā)

43、送。 4.3.2DS18B20初始化 通過(guò)單線總線端口訪問(wèn)DS18B20的協(xié)議如下： 步驟1.初始化 步驟2.ROM操作指令 步驟3.DS18B20功能指令 每一次DS18B20的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少步驟或是順序混亂，器件將不會(huì)返回值。并且DS18B20的使用要按照嚴(yán)格的通信協(xié)議，嚴(yán)格按照時(shí)序來(lái)進(jìn)行編程，才能保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該通信協(xié)議定義了3種信號(hào)的時(shí)序：分別是初始化的時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序。 指令約定代碼操作說(shuō)明： 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換； 讀暫存器 BEH 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容； 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫

44、存器的TH、TL字節(jié)； 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中； 重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU DS18B20的初始化： 1將DS18B20數(shù)據(jù)線先拉高置為高電平“1”； 2延時(shí)15～60微妙； 3然后將DS18B20數(shù)據(jù)線拉低置為低電平“0”； 3延時(shí)750微秒； 4 DS18B20數(shù)據(jù)線再拉高置為高電平“1”。 5延時(shí)等待 6將數(shù)據(jù)線再次置為高電平“1”。 DS18B20的寫操作： 1 DS18B20數(shù)據(jù)線首先

45、設(shè)置為低電平“0”。 2延時(shí)15微秒。 3每次發(fā)送一位按照從低位到高位的順序。 4延時(shí)45微秒。 5將DS18B20數(shù)據(jù)線置為高電平。 6重復(fù)上1到6的操作直到所有的字節(jié)共八位全部發(fā)送完后將數(shù)據(jù)線拉高。 DS18B20的讀操作 1將DS18B20數(shù)據(jù)線拉高“1”。 2延時(shí)2微秒。 3將DS18B20數(shù)據(jù)線拉低“0”。 4延時(shí)15微秒。 5將DS18B20數(shù)據(jù)線拉高“1”。 6延時(shí)15微秒。 7讀DS18B20數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 8延時(shí)30微秒。 DS18B20完成溫度采集流程如圖4.3： 圖4.3 溫度采集流程圖 4.3.3LCD

46、模塊的軟件設(shè)計(jì) LCD完成顯示功能，首先對(duì)其初始化，設(shè)置LCD屏幕顯示位置，最后完成顯示數(shù)字、漢字、英文。流程圖如圖4.4： 圖4.4 LCD模塊顯示流程圖 4.3.4按鍵設(shè)定電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)矩陣鍵盤采用“線反接法”， 只要通過(guò)以下2個(gè)步驟確定按鍵位置： 1將行線編程為輸入線，列線為輸出線，并使輸出線全為高電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列； 2同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，并使輸出線全為高電平，則行線中電平由高變低所在行為按鍵所在行。 按鍵電路按鍵設(shè)定流程圖如圖4.5： 圖4.5 按鍵設(shè)定

47、流程圖 5系統(tǒng)調(diào)試 程序主要包括按鍵掃描，溫度采集，LCD顯示，報(bào)警子程序，串口與GSM發(fā)送短消息子程序。在程序設(shè)計(jì)初期遇到很多設(shè)計(jì)錯(cuò)誤上的問(wèn)題，通過(guò)反復(fù)整理思路，修改程序流程圖，更正這些錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)按鍵電路時(shí)，由于LCD顯示界面問(wèn)題，在程序調(diào)試的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)仔細(xì)地研究、反復(fù)地推敲和不斷地嘗試，逐一解決了這些問(wèn)題，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。下面介紹使用Proteus軟件仿真，程序部分包括按鍵掃描，溫度采集，LCD顯示電路。 下面關(guān)于LCD顯示的界面共設(shè)定六個(gè)人機(jī)操作顯示界面，分別是開(kāi)始界面、顯示溫度界面、菜單界面、修改報(bào)警溫度界面、修改手機(jī)號(hào)界面、發(fā)

48、送短消息界面。下面分別介紹各個(gè)界面的功能： 開(kāi)始界面主要介紹設(shè)計(jì)題目，上電初始化后直接顯示。如圖5.1： 圖5.1開(kāi)始界面 圖5.2顯示界面 當(dāng)開(kāi)始界面顯示后，通過(guò)延時(shí)，之后進(jìn)入顯示界面，如圖5.2，主要顯示監(jiān)控到的溫度，以及設(shè)定的報(bào)警溫度。 當(dāng)按下菜單鍵，進(jìn)入菜單界面5.3，菜單界面主要讓操作人員選擇不同的選項(xiàng)，通過(guò)不同的選擇進(jìn)入各自的界面，進(jìn)行不同的操作，其中1顯示溫度；2修改報(bào)警溫度；3修改發(fā)送手機(jī)號(hào)；4發(fā)送短消息。 圖5.3菜單界面 當(dāng)按下2修改報(bào)警溫度進(jìn)入界面主要重新設(shè)定報(bào)警溫度，如圖5.4。

49、 圖5.4修改報(bào)警溫度界面 通過(guò)數(shù)字鍵設(shè)定溫度確定后，界面上顯示修改成功如圖5.5。并回到溫度顯示界面。 圖5.5報(bào)警溫度修改成功界面 在菜單界面，按下數(shù)字鍵3進(jìn)入修改手機(jī)號(hào)界面，如圖5.6。該界面主要進(jìn)行操作修改手機(jī)號(hào)。 圖5.6修改手機(jī)號(hào)碼界面 通過(guò)數(shù)字按鍵來(lái)修改修改手機(jī)號(hào)，確定發(fā)送對(duì)方手機(jī)號(hào)，當(dāng)確定鍵按下，界面上顯示修改成功，如圖5.7 圖5.7修改手機(jī)號(hào)碼成功界面 在菜單界面按下數(shù)字鍵4后，進(jìn)入發(fā)送短消息界面，如圖5.8。 圖5.8發(fā)送短消息界面 當(dāng)按下發(fā)送鍵后，短消息發(fā)送成功后，會(huì)顯示發(fā)送成功。

50、如圖5.9， 圖5.9發(fā)送成功界面 6系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù) 6.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能 溫度采集模塊會(huì)實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前溫度，按鍵模塊判斷是否有按鍵按下，并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能，顯示模塊能顯示監(jiān)控實(shí)時(shí)溫度和設(shè)定狀態(tài)下的報(bào)警溫度，顯示修改手機(jī)號(hào)碼、報(bào)警溫度，報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，當(dāng)按下發(fā)送鍵或者監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度，使串口通信發(fā)送模塊將采集到的實(shí)時(shí)溫度值以短消息發(fā)送到對(duì)方手機(jī)上。 6.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試及分析 本系統(tǒng)主要是對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后

51、控制GSM模塊發(fā)送短消息。所以測(cè)試系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)時(shí)主要是對(duì)溫度值的測(cè)試以及短消息是否發(fā)送成功。由于本次設(shè)計(jì)旨在理論的分析，使用Proteus仿真軟件的。系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試無(wú)法顯示。基于理論的分析，對(duì)于實(shí)物系統(tǒng)比較完善的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)則還有比較大的差距。對(duì)此做出以下分析： 1溫度采集的頻率，溫度不可能一直維持不變，多久采集一次溫度并在上顯示。 2按下發(fā)送鍵，使采集的溫度以短消息發(fā)送到對(duì)方手機(jī)上，通知對(duì)方此時(shí)的溫度。 3當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲，通知管理員采取措施，并發(fā)送短消息告知有關(guān)人員。

52、7結(jié)論 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要在于理論的設(shè)計(jì)，在Proteus仿真軟件中，基本實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制，監(jiān)控溫度通過(guò)DS18B20采集，按鍵設(shè)定報(bào)警溫度，以及設(shè)定發(fā)送手機(jī)號(hào)，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超出設(shè)定的門限范圍，則將P3.3口置為低電平，蜂鳴器報(bào)警，并發(fā)送指令使GSM模塊發(fā)送短消息。對(duì)于GSM模塊的AT指令操作，單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送AT命令來(lái)設(shè)置發(fā)送手機(jī)號(hào)，短消息內(nèi)容，以及發(fā)送短消息到對(duì)方的手機(jī)上。 8總結(jié)與體會(huì) 8.1設(shè)計(jì)小結(jié) 在本次設(shè)計(jì)中，采用模塊化

53、設(shè)計(jì)思想，分模塊設(shè)計(jì)與介紹。進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主程序的流程進(jìn)行分析，編寫了系統(tǒng)程序，同時(shí)說(shuō)明了各模塊的功能，利用軟件仿真、調(diào)試和硬件調(diào)試，基本實(shí)現(xiàn)了其要求。 8.2設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不論是理論方面，還是實(shí)踐方面，我都獲益匪淺，歸納起來(lái)，有以下幾個(gè)方面的收獲: 1學(xué)習(xí)與掌握了STC89C52單片機(jī)的基本原理及其應(yīng)用，對(duì)它的各種硬件接口與軟件設(shè)計(jì)方法有更加深入的認(rèn)識(shí)和理解，以及其外圍電路的設(shè)計(jì)。 2學(xué)會(huì)了基本的C語(yǔ)言編程，掌握了用C語(yǔ)言編程控制單片機(jī)的方法以及它的具體程序?qū)崿F(xiàn)步驟，按鍵電路的編程； 3對(duì)于設(shè)計(jì)中用到的器件，例如DS18B20、LCD液晶顯示屏等，也讓我

54、掌握了其使用方法和編程流程。 4掌握了Proteus仿真軟件的使用，以及實(shí)現(xiàn)電路的仿真。 5加深對(duì)GSM系統(tǒng)的理解。 8.3設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議 本設(shè)計(jì)直接采用GSM模塊開(kāi)發(fā)板，雖省去TC35i模塊及其外圍電路的設(shè)計(jì)，但是成本偏高。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控溫度通過(guò)短消息的發(fā)送，雖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，但是監(jiān)控的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)保存。 9謝辭 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無(wú)論是在學(xué)習(xí)中還是在生活中都得到了老師和同學(xué)的大力幫助。尤其是在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過(guò)程中，導(dǎo)師趙梅老師對(duì)我自始自終悉心教導(dǎo)、不斷鼓勵(lì)、一直督促我學(xué)習(xí)和制作，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，也教給了我很多

55、新的知識(shí)，令我獲益匪淺。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深的影響著我，讓我受益一生，不論是工作還是生活中，在此對(duì)趙梅老師以及給我提供幫助的同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意。祝你們工作順利，身體健康！ 10參考文獻(xiàn) [1] 余永權(quán),汪明慧,黃英編著.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社2009 [2] 劉濤，張春頁(yè)編著著.基于手機(jī)模塊TC35的單片機(jī)短消息收發(fā)系統(tǒng).北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社，2003 [3] 胡永健編著.如何使用TC351TC35T AT命令收發(fā)短

56、信息.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005 [4] 蔣同澤編著.現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社[M],1998 [5] 錢勤編著.手機(jī)短消息SMS的程序開(kāi)發(fā).北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社,2004 [6] 張?jiān)凭幹?基于GSM的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析[J]無(wú)線通信技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2001 [7] 童瑞華編著.利用手機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)短消息.北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社,2004 [8] 張迎新著.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)[M].國(guó)防工業(yè)出版社.2007.1 [9] 石東海著.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門到精通[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2007.2 [10] 童

57、瑞華編著.利用手機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)短消息.北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社,2004 附錄1：電路原理圖 附錄2：設(shè)計(jì)程序 #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define nop() _nop_() #define RxBuf_N 25//定義接收緩沖區(qū)大小為25bytes #define DATA P0 //LCD128

58、64數(shù)據(jù)線 char RxBuf[RxBuf_N]={0};//定義串口接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū) uchar RxPoint; //Rx緩沖區(qū)指針 bit flag=0;//用來(lái)等待發(fā)送信息結(jié)束后，接收TC35響應(yīng)的標(biāo)志 uchar PhoneNum[15]="+8613981761452"; //手機(jī)號(hào)碼 const uchar *MsContent; //短信內(nèi)容 uchar key=255; //無(wú)按鍵按鍵時(shí)的值 sbit RS=P2^2; // 數(shù)據(jù)\指令 選擇 sbit RW=P2^1; // 讀\寫 選擇 sbit EN=P2^0; // 讀\寫使能 sbit cs1

59、=P2^4; // 片選1 sbit cs2=P2^3; // 片選2 sbit DQ=P3^7; //自已定義IO口 uchar a1,a2,a3,a4; uint temper; uchar code zhi[32]={0x10,0x10,0x10,0xFF,0x90,0x50,0x00,0xBF,0xA4,0xA4,0xA2,0xA2,0xA2,0xB8,0x00,0x00,0x02,0x42,0x81,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x44,0x44,0x44,0x44,0x44,0x7F,0x00,0x00};/*"指",0*/ uchar code

60、 dao[32]={0x00,0x00,0x00,0x3E,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0xCA,0x4E,0x40,0x70,0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x06,0x3A,0x12,0x02,0x42,0x82,0x7F,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00};/*"導(dǎo)",1*/ uchar code lao[32]={0x40,0x44,0x44,0x44,0x44,0x44,0x7F,0xC4,0xC4,0x44,0x64,0x54,0x4E,0x44,0x40,0x00,0x08,0x08,0x04,0x0

61、4,0x02,0x3E,0x49,0x48,0x44,0x44,0x42,0x42,0x40,0x70,0x00,0x00};/*"老",2*/ uchar code shi1[32]={0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0xF2,0x12,0x12,0x12,0xFE,0x12,0x12,0x12,0xF2,0x00,0x40,0x27,0x10,0x0E,0x01,0x00,0x0F,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x04,0x08,0x07,0x00};/*"師",3*/ uchar code zhao[32]={0x40,0x48,0x

62、48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x40,0x08,0x10,0x20,0xC0,0x30,0x0C,0x00,0x00,0x40,0x30,0x0F,0x10,0x3F,0x42,0x42,0x42,0x48,0x44,0x43,0x40,0x43,0x4C,0x40,0x00};/*"趙",0*/ uchar code mei[32]={0x10,0x10,0xD0,0xFF,0x50,0xA0,0x18,0xF7,0x14,0x54,0x94,0x14,0xF4,0x04,0x04,0x00,0x04,0x03,0x00,0xFF,0x00,0x01,0x01,0x1F,

63、0x11,0x13,0x55,0x91,0x7F,0x11,0x11,0x00};/*"梅",1*/ uchar code ti[32]={0x80,0x80,0xBE,0xAA,0xAA,0xBE,0x80,0x02,0xF2,0x1A,0xD6,0x12,0x12,0xF2,0x02,0x00,0x40,0x30,0x0E,0x10,0x3F,0x24,0x44,0x40,0x53,0x48,0x47,0x44,0x48,0x53,0x40,0x00};/*"題",0*/ uchar code mu[32]={0x00,0x00,0x00,0xFE,0x22,0x22,0x22,0x2

64、2,0x22,0x22,0x22,0x22,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x22,0x7F,0x00,0x00,0x00};/*"目",0*/ uchar code mhao[32]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x36,0x36,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

65、0x00,0x00,0x00};/*"：",0*/ uchar code ji[32]={0x00,0x04,0x04,0x04,0xFF,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0xFF,0x04,0x04,0x04,0x00,0x00,0x11,0x51,0x49,0x4D,0x4B,0x49,0x49,0x7D,0x49,0x49,0x4B,0x45,0x4D,0x59,0x09,0x00};/*"基",0*/ uchar code yu[32]={0x40,0x40,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0xFE,0x42,0x42,0x42,0x42,0x4

66、2,0x42,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};/*"于",0*/ uchar code g[32]={0x00,0xF8,0x04,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x84,0x8E,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0x04,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00};/*"Ｇ",0*/ uchar code s[32]={0x00,0x00,0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x84,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0E,0x04,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x04,0x03,0x00,0x00,0x00};/*"Ｓ",0*/ uchar co