基于GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 名 稱基于GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題 目 類 型畢業(yè)設(shè)計(jì)系 部信息系專 業(yè) 班 級自動(dòng)化0802班學(xué) 生 姓 名袁易指 導(dǎo) 教 師朱嶸濤 / 助教輔 導(dǎo) 教 師朱嶸濤 / 助教時(shí) 間2011年11月25至2012年6月10日目錄任務(wù)書開題報(bào)告指導(dǎo)教師審查意見評閱教師評語答辯會(huì)議記錄中文摘要英文摘要前言XV1緒論11.1題目來源11.2研究的目的和意義12總體方案與論證32.1 設(shè)計(jì)方案模塊32.2 無線通信模塊32.3 控制單元模塊的選擇42.4 電源模塊的選擇42.5 系統(tǒng)總體框架43系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)63.1 電源及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)63.2 串口通信

2、模塊設(shè)計(jì)73.3 GSM模塊接口設(shè)計(jì)83.4 串行存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)113.5 采集系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)123.6 外部繼電器控制模塊設(shè)計(jì)133.7 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)144系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1串口程序設(shè)計(jì)184.2 存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)214.3短消息程序設(shè)計(jì)254.4信息采集控制程序設(shè)計(jì)335短消息收發(fā)測試315.1普通測試345.2特殊測試356總結(jié)366.1系統(tǒng)其他改進(jìn)方案36參考文獻(xiàn)37致謝38附錄39長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)系 信息系 專業(yè) 自動(dòng)化 班級 60802 學(xué)生姓名 袁易 指導(dǎo)教師/職稱 朱嶸濤/助教 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于GSM的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

3、起止時(shí)間： 2011 年11 月15日2012年 6月10日3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2000.2周立功.ARM與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)編程M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.3譚維瑜編.電機(jī)與電氣控制M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.4周立功等.嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實(shí)例M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.5周立功等.深入淺出ARM7LPC213x_214x(上)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2004.6劉洪濤等.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計(jì)M.北京:人民郵電出版社,2009.7胡漢才.嵌入式Linux系

4、統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.8冀常鵬.AVR單片機(jī)GSM/GPRS應(yīng)用技術(shù)M.北京:國防工業(yè)出版,社2011.9劉崢嶸等.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.10趙蒼明等嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)教程M.北京:人民郵電出版社,2009.4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容1) 方案的選用與設(shè)計(jì)2) 硬件電路設(shè)計(jì)3) 軟件編程5畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求目標(biāo)：能夠通過短信實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)板LED燈的控制。要求：1) 掌握在Linux如何對程序進(jìn)行編譯和執(zhí)行。2) 掌握linux下串口驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。3) 能實(shí)現(xiàn)對開發(fā)板LED的控制。6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需

5、的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求微機(jī)一臺：CPU 2.0G以上、內(nèi)存2G以上、硬盤160G以上軟件：linuxARM9開發(fā)板一個(gè)上機(jī)時(shí)數(shù)要求：大約150小時(shí)任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2011 年 11 月 25 日 系主任（責(zé)任教授）(簽字) 任務(wù)書下達(dá)日期 2011 年 11 月 30 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 名 稱基于GSM的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題 目 類 型畢業(yè)設(shè)計(jì)系 部信息系專 業(yè) 班 級自動(dòng)化60802班學(xué) 生 姓 名袁易指 導(dǎo) 教 師朱嶸濤/助教輔 導(dǎo) 教 師朱嶸濤/助教開題報(bào)告時(shí)間2011年12月20日1 題目來源

6、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是生產(chǎn)現(xiàn)場沒有現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數(shù)據(jù)采集后直接送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控與一般的現(xiàn)場監(jiān)控沒有多大的區(qū)別，只是數(shù)據(jù)傳輸距離比現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)要遠(yuǎn)，其它部分則和現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)相同；另一種是現(xiàn)場監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控并存。一般是采用現(xiàn)場總線技術(shù)將分布于各個(gè)設(shè)備的傳感器、監(jiān)控設(shè)備等連接起來，這樣就從分立單元階段進(jìn)入了集成單元階段，然后各個(gè)管理站點(diǎn)的服務(wù)再用局域網(wǎng)連接起來，這樣就形成了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)。由于建立了基本的網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)備監(jiān)測、維護(hù)技術(shù)進(jìn)入了集成系統(tǒng)階段，GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在這些條件下逐步發(fā)展成熟起來。2 研究的目的和意義隨著住宅智能化的發(fā)展,越

7、來越多的集中式太陽能熱水站開始替換傳統(tǒng)的家用太陽能熱水器進(jìn)入智能化小區(qū),從屬于小區(qū)智能控制分系統(tǒng)中的供水子系統(tǒng)。一些學(xué)校、工廠的集中供水等也需要控制。大規(guī)模的智能小區(qū)往往占地?cái)?shù)萬平方米,業(yè)主上千戶,集中住宅樓幾十座甚至上百座,終端節(jié)點(diǎn)多而分散、通信距離長、而每個(gè)終端的數(shù)據(jù)量小,用戶的地理分布范圍比較寬。經(jīng)濟(jì)的做法是為每個(gè)住宅樓構(gòu)造一個(gè)相對獨(dú)立的太陽能熱水工作站(以下簡稱太陽能熱水站) ,通過遠(yuǎn)傳由物業(yè)部門統(tǒng)一管理。傳統(tǒng)的太陽能熱水工程本身并不具備遠(yuǎn)傳和計(jì)量管理功能,嵌入式系統(tǒng)可以很好的解決現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制,以電纜為傳輸介質(zhì),按485 總線方式實(shí)現(xiàn)通信,是現(xiàn)場控制中的常規(guī)解決方案,但昂貴的布

8、線、復(fù)雜的施工,使許多智能小區(qū)望而止步。SMS(Short Message Service) 是GSM系統(tǒng)中提供的終端之間進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù),用戶無需另外組網(wǎng),節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。加上GSM 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能,為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺。為了維護(hù)太陽能熱水站的正常運(yùn)行,通常每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要記錄的物理量有水位、水溫、水壓、管溫等模擬量的輸入和數(shù)個(gè)開關(guān)量的輸出。由現(xiàn)場的嵌入式系統(tǒng)采集并發(fā)送給GSM 通信終端,通過SMS 的服務(wù)中心將數(shù)據(jù)信息以文本和數(shù)字的方式傳送到無線監(jiān)控中心,完成信息采集信息傳送信息傳送至監(jiān)控中心信息分析、事件處理、遠(yuǎn)程檢測信息記

9、錄的工作流程。如圖1所示圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2000.2周立功.ARM與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)編程M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.3譚維瑜編.電機(jī)與電氣控制M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.4周立功等.嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實(shí)例M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.5周立功等.深入淺出ARM7LPC213x_214x(上)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2004.6劉洪濤等.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計(jì)M.北京:人民郵電出版社,2009.7胡漢才.嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200

10、9.8冀常鵬.AVR單片機(jī)GSM/GPRS應(yīng)用技術(shù)M.北京:國防工業(yè)出版,社2011.9劉崢嶸等.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.10趙蒼明等嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)教程M.北京:人民郵電出版社,2009.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向遠(yuǎn)程監(jiān)控是國內(nèi)外研究的前沿課題，國內(nèi)外都展開了積極的研究。1997年1月，首屆基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷工作會(huì)議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合主辦，有來自30個(gè)公司和研究機(jī)構(gòu)的50多位代表到會(huì)。會(huì)議主要討論了有關(guān)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開放式體系、診斷信息規(guī)程、傳輸協(xié)議及對用戶的合法限制等，并對未來技術(shù)發(fā)展作了展望由斯坦福大學(xué)和麻省

11、理工學(xué)院合作開發(fā)基于Internet的下一代遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷示范系統(tǒng)，這項(xiàng)工作同時(shí)也得到了制造業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)和儀器儀表業(yè)的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的熱情支持和通力配合。之后，由這些公司共同推出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的系統(tǒng)Testbed。Testbed用嵌入式Web組網(wǎng)、用實(shí)時(shí)JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范圍內(nèi)的信息監(jiān)控和診斷推理。另外，許多國際組織，如MIMOSA(Machine Information Management Open System Alliance)、SMFPT (Society for Machinery Failure

12、 Prevention Technology)、COMADEM (Condition Monition an Engineering Management)等，也紛紛通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控與故障診斷咨詢和技術(shù)推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標(biāo)準(zhǔn)。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入了Internet的功能，如Bentley公司的計(jì)算機(jī)在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)DataManager200可以通過網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(NetDDE)的方式向遠(yuǎn)程終端發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；著名的National Instruments公司也在它的產(chǎn)品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了網(wǎng)絡(luò)通訊處理模塊，因而可以

13、通過WWW、FTP、E2mail方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送。法國。ALARM。研究組對生產(chǎn)過程的智能報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了長期研究，并在多個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。國內(nèi)對于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也開展了積極的研究目前，西安交大、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)等高校已取得了較為先進(jìn)的研究成果，如西安交通大學(xué)研制的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)RMMD、華中科技大學(xué)開發(fā)的汽輪機(jī)工況監(jiān)測和診斷系統(tǒng)KBGMD、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的微計(jì)算機(jī)化機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷專家系統(tǒng)MMMDES等。5 主要研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路5.1主要研究內(nèi)容：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和監(jiān)控范圍的擴(kuò)大

14、，監(jiān)控系統(tǒng)由過去的單機(jī)監(jiān)控過渡到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，但目前還存在著一些問題。首先，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不足的問題。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)中最為關(guān)鍵的技術(shù)，然而，目前網(wǎng)絡(luò)通信一般簡單采用Socket技術(shù)，甚至FTP或Email等，這些技術(shù)無論在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、編程的靈活性還是安全性方面都有很大的欠缺，特別是對于現(xiàn)場多個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，會(huì)大大增加編程的復(fù)雜度，不能滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)通信的需求；其次，網(wǎng)絡(luò)通信中多種結(jié)構(gòu)并存的問題。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多比較復(fù)雜，分布距離遠(yuǎn)，而且還存在著不同局域網(wǎng)，不同平臺，甚至在同一局域網(wǎng)中的操作平臺以及編程語言也可能有不同的問題，這就要求集成網(wǎng)絡(luò)中的不同平臺，實(shí)現(xiàn)相

15、互之間的通信，而這些問題采用傳統(tǒng)方法是難以解決的。本課題主要研究在GSM的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性方案5.2需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題： 系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)基于GSM的數(shù)據(jù)采集、傳輸和控制系統(tǒng),就是最終設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的通信終端(核心是工業(yè)手機(jī)芯片,該設(shè)計(jì)選用ZWG-3A) ,通過現(xiàn)在的GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)程采集的各種數(shù)據(jù)及信號到控制中心,同時(shí)可以完成控制中心對遠(yuǎn)程采集點(diǎn)的控制,如此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控及控制。傳感器或是A/D等設(shè)備完成對監(jiān)控信息的采集,進(jìn)行簡單的處理后傳給單片機(jī)，需要記錄的物理量有水位、水溫、水壓、管溫等模擬量的輸入和數(shù)個(gè)開關(guān)量的輸出。單片機(jī)在模塊中實(shí)現(xiàn)流程的控制,以及對采集到的

16、數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理,以能夠通過GSM模塊的發(fā)送。同樣，控制GSM模塊也是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的,它通過發(fā)送AT 指令來控制GSM模塊的發(fā)送接受等操作,另外在響應(yīng)遠(yuǎn)程的控制時(shí),也會(huì)再次對GSM 模塊進(jìn)行操作或是設(shè)置。掉電保護(hù),就是E2PROM 的存儲(chǔ)器,控制程序就存貯其中,在每一次通電時(shí),完成對終端設(shè)備的初始化,開始新的控制流程,同時(shí)可以存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù).在意外的斷電時(shí),可以起到保護(hù)數(shù)據(jù)的作用,不至于下次通電不能正常運(yùn)行。如圖2MCU單片機(jī)89C51掉電保護(hù)UARTGSM通信模塊現(xiàn)場信號采集其他IO控制圖2 保護(hù)數(shù)據(jù)電路圖 系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)：軟件的設(shè)計(jì)包括兩部分,就是終端的響應(yīng)和控制程序,它是響應(yīng)控制中

17、心的控制信號,程序主要是通過單片機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。另外一種就是控制中心的程序,除了與終端相同的程序功能外,還應(yīng)該擁有是維護(hù)系統(tǒng)的功能。6 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、某類市場調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件等）及解決的辦法微機(jī)一臺：CPU 2.0G以上、內(nèi)存2G以上、硬盤160G以上軟件：linuxARM9開發(fā)板一個(gè)上機(jī)時(shí)數(shù)要求：大約150小時(shí)7 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排2011年11月25日2011年12月20日 查找資料，完成開題報(bào)告；2011年12月21日2012年3月5日搜集文獻(xiàn)，確定方案；2012年3月6日2012年4月6日系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)階段；20

18、12年4月7日2012年4月30日 編程階段；2012年5月1日2012年5月10日后期調(diào)試階段；2012年5月11日2012年5月20日 論文撰寫階段；2012年5月20日2012年6月10日 進(jìn)行總體的整理和修改,最終完成。8 指導(dǎo)教師審查意見長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師評審意見學(xué)生姓名專業(yè)班級畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目指導(dǎo)教師職稱評審日期評審參考內(nèi)容：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平

19、，是否同意參加答辯。評審意見：指導(dǎo)教師簽名：評定成績（百分制）：_分（注：此頁不夠，請轉(zhuǎn)反面）長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評閱教師評語學(xué)生姓名專業(yè)班級畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目評閱教師職稱評閱日期評閱參考內(nèi)容：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評語：評閱教師簽名：評定成績（百分制）：_分（注：此頁不夠，請轉(zhuǎn)反面）長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄及成績評定學(xué)生姓名專業(yè)班級畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目答辯

20、時(shí)間年月日時(shí)答辯地點(diǎn)一、答辯小組組成答辯小組組長：成員：二、答辯記錄摘要答辯小組提問（分條摘要列舉）學(xué)生回答情況評判三、答辯小組對學(xué)生答辯成績的評定（百分制）：_分畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)最終成績評定(依據(jù)指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評分的相關(guān)規(guī)定)等級(五級制)：_答辯小組組長(簽名) ：秘書(簽名)：年月日系答辯委員會(huì)主任(簽名)：系 (蓋章)基于GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 生： 袁 易 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院指導(dǎo)老師： 朱嶸濤 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院【摘要】 隨著 GSM(Global System for Mobile Communication)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

21、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）作為 GSM 網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已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，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。本文提出了一種基于 GSM 短消息的遠(yuǎn)程控制系統(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)的硬件和軟件，并對其應(yīng)用領(lǐng)域作了一些探討和研究。系統(tǒng)以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號的傳輸平臺。對 GSM 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的講解，并且著重講述了對于本課題相當(dāng)重要的短消息業(yè)務(wù)的通信原理。數(shù)據(jù)的傳輸方式主要是短消息方式，系統(tǒng)中采用 PDU 模式，對短消息的 PDU 編碼和解碼進(jìn)行詳細(xì)的講述

22、。短消息的接收和發(fā)送是通過 AT 指令來實(shí)現(xiàn)的，講述了常見的 AT 指令及其使用方法。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，對主要硬件 TC35 和 MSP430F149 單片機(jī)及其外圍電路進(jìn)行了詳細(xì)的講述。系統(tǒng)分為兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)控制中心站和遠(yuǎn)程控制分站：控制中心站硬件包括一臺 PC 機(jī)，GSM 通信模塊 TC35，兩者通過 RS232 連接；遠(yuǎn)程控制分站硬件包括 GSM 通信模塊 TC35，MSP430F149 單片機(jī)，顯示單元，各種傳感器和數(shù)據(jù)采集與處理單元。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括控制中心站軟件設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程控制分站軟件設(shè)計(jì)。遠(yuǎn)程控制分站軟件設(shè)計(jì)中運(yùn)用 IAR 公司為 MSP430 系列單片機(jī)開發(fā)的 C430 集成

23、開發(fā)環(huán)境和 C 語言調(diào)試器作為程序開發(fā)工具，其軟件包括單片機(jī)初始化、主程序、信號采集中斷程序、通過串口的短消息接收和發(fā)送程序。論文的最后部分以 GSM 短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合溫度檢測技術(shù)設(shè)計(jì)出一套基于 GSM 的遠(yuǎn)程溫度控制系統(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)鍵詞】 MSP430； GSM；TC35；遠(yuǎn)程控制； AT指令；Design of Remote Control System Based on GSMStudent： Yuan Yi Yangtze University College of Technology & Engineering Instructor

24、： Zhu Rong Tao Yangtze University College of Technology & Engineering【Abstract】 Along with rapid popularization and furious competition of GSM net work ,research and application of new technology and new operation have been mentioned to a quite important position. SMS as a basic service of GSM netwo

25、rk has been attented by more and more system operator and developer ,and kinds of applications based on this service have been rapid developed .This paper present a remote monitoring system based on GSM-SMS, this paper first presents the system design as a whole, then presents the hard ware and soft

26、ware design of system, at last presents some discussions and investigation in applying field.In this system GSM network is a medium for transmitting the remote signal, it presents detailed explanation of GSM networks system structure and emphasizes the communication principle that is important for t

27、he task. The mode of transmitting data is most SMS. PDU mode is used during transmitting SMS. It presents en cording and decoding of SMS PDU mode. Transmitting and receiving SMS is realized by using AT command. It presents the familiar AT command and using method.It presents TC35 and microchip MSP43

28、0F149 MCU and peripheral circuit during design of system hardware. Hardware of system includes two parts: the monitoring center and the remote monitoring station. It consists of a computer and a TC35 communication module of GSM in the monitoring center .Computer and TC35 are joined by RS232. It incl

29、udes a TC35 communication module of GSM, a MSP430F149 MCU, a display part and a gathering data part.It includes the monitoring center software and the remote monitoring station software in design of system software. The remote monitoring station software is designed with C430 integration developing

30、environment that IAR designed forMSP430 single chip and C-language debugger. It includes single chip initialization and main program and interrupt of gathering signal and SMS receiving and transmitting program through the serial port .In the end of the paper, it presents a remote temperature monitor

31、ing system based on GSM, using the designed system of remote monitoring system based on GSM-SMS and technique of measuring temperature. And then presents any discussions and investigation in applying field.【Keywords】 GSM；SMS；remote monitoring；PDU mode；AT command；前言短消息業(yè)務(wù)(SMS)作為 GSM(GlobalSystem for M

32、obile communication)網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(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1-3。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

33、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)作為無線傳輸平臺可以開發(fā)出多種應(yīng)用領(lǐng)域。目前遠(yuǎn)程控制主要有以下幾種方式：短距離長線控制；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)傳電臺方式。短距離長線控制和通過自組網(wǎng)絡(luò)(CDPD網(wǎng))首先要自行建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，建網(wǎng)初期投資巨大，運(yùn)營期間自主維護(hù)耗費(fèi)人力物力較大，信號質(zhì)量得以保證，效果好，相對運(yùn)營費(fèi)用高；通過市話網(wǎng)和 Internet 方式以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)為依托，無需自行建設(shè)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)場覆蓋面，接入網(wǎng)絡(luò)受到限制，局

34、限性很大，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效果取決于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，線路安全不能得到保證，其通信效果好，信號量大，運(yùn)營費(fèi)用相對低廉；數(shù)傳電臺出現(xiàn)較早，應(yīng)用很廣泛，是一種不錯(cuò)的無線數(shù)傳方式，但是建網(wǎng)初期投資巨大，數(shù)傳電臺的傳輸范圍有限，而且容易受到空間無線信號的干擾，信號不能得到保障，但是數(shù)傳電臺信號傳輸實(shí)時(shí)性好，運(yùn)行費(fèi)用低。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，遍及國民經(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)的難易程度等方面都不能最大限度的使人滿意。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)程控制系統(tǒng)。再由短消息中心轉(zhuǎn)發(fā)到最終目標(biāo)。運(yùn)用 GSM 短消息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

35、可靠性高、信號傳播距離遠(yuǎn)、覆蓋面積廣，并且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，運(yùn)營期間無需維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行費(fèi)用低廉。1 緒論基于GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 緒論1.1題目來源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是生產(chǎn)現(xiàn)場沒有現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數(shù)據(jù)采集后直接送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控與一般的現(xiàn)場監(jiān)控沒有多大的區(qū)別，只是數(shù)據(jù)傳輸距離比現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)要遠(yuǎn)，其它部分則和現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)相同；另一種是現(xiàn)場監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控并存。一般是采用現(xiàn)場總線技術(shù)將分布于各個(gè)設(shè)備的傳感器、監(jiān)控設(shè)備等連接起來，這樣就從分立單元階段進(jìn)入了集成單元階段，然后各個(gè)管理站點(diǎn)的服務(wù)再用局域網(wǎng)連接起來，這樣就形成了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)。

36、由于建立了基本的網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)備監(jiān)測、維護(hù)技術(shù)進(jìn)入了集成系統(tǒng)階段，GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在這些條件下逐步發(fā)展成熟起來。1.2研究的目的和意義隨著住宅智能化的發(fā)展,越來越多的集中式太陽能熱水站開始替換傳統(tǒng)的家用太陽能熱水器進(jìn)入智能化小區(qū),從屬于小區(qū)智能控制分系統(tǒng)中的供水子系統(tǒng)。一些學(xué)校、工廠的集中供水等也需要控制。大規(guī)模的智能小區(qū)往往占地?cái)?shù)萬平方米,業(yè)主上千戶,集中住宅樓幾十座甚至上百座,終端節(jié)點(diǎn)多而分散、通信距離長、而每個(gè)終端的數(shù)據(jù)量小,用戶的地理分布范圍比較寬。經(jīng)濟(jì)的做法是為每個(gè)住宅樓構(gòu)造一個(gè)相對獨(dú)立的太陽能熱水工作站(以下簡稱太陽能熱水站) ,通過遠(yuǎn)傳由物業(yè)部門統(tǒng)一管理。傳統(tǒng)的太陽能熱水

37、工程本身并不具備遠(yuǎn)傳和計(jì)量管理功能,嵌入式系統(tǒng)可以很好的解決現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制,以電纜為傳輸介質(zhì),按485 總線方式實(shí)現(xiàn)通信,是現(xiàn)場控制中的常規(guī)解決方案,但昂貴的布線、復(fù)雜的施工,使許多智能小區(qū)望而止步。SMS(Short Message Service) 是GSM系統(tǒng)中提供的終端之間進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù),用戶無需另外組網(wǎng),節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。加上GSM 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能,為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺。為了維護(hù)太陽能熱水站的正常運(yùn)行,通常每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要記錄的物理量有水位、水溫、水壓、管溫等模擬量的輸入和數(shù)個(gè)開關(guān)量的輸出。由現(xiàn)場的嵌入式系統(tǒng)采集并

38、發(fā)送給GSM 通信終端,通過SMS 的服務(wù)中心將數(shù)據(jù)信息以文本和數(shù)字的方式傳送到無線監(jiān)控中心,完成信息采集信息傳送信息傳送至監(jiān)控中心信息分析、事件處理、遠(yuǎn)程檢測信息記錄的工作流程。第 37 頁 共 39 頁2 總體方案與論證2總體方案與論證2.1 設(shè)計(jì)方案模塊本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于GSM模塊的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，GSM就是global system for mobile communications 【電信】全球通, 全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (亦稱“泛歐數(shù)字式移動(dòng)通信系統(tǒng)”, 是一個(gè)根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版的 GSM 技術(shù)規(guī)范建造的國際無線蜂窩網(wǎng)) 。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器

39、件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。本設(shè)計(jì)是一種利用手機(jī)短信息實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備如交通路燈，家庭里的門鎖、家用電器、可視對講、報(bào)警裝置等進(jìn)行智能控制或信息采集交流的設(shè)計(jì)思路。系統(tǒng)的開發(fā)基于短信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)及加密技術(shù)，系統(tǒng)利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制器，以短信息為基本控制指令和數(shù)據(jù)信息傳送方式，實(shí)現(xiàn)手機(jī)無線遙控和數(shù)據(jù)傳送，通過專設(shè)的短信控制中心和服務(wù)中心，為遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備提供全方位的數(shù)字化服務(wù)。本設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)控制GSM模塊采集和控制遠(yuǎn)程設(shè)備信息的無線通信控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)由GS

40、M模塊、控制模塊、電源模塊和外圍模塊組成，系統(tǒng)的整體方案框圖如下圖2.1：圖2.1 方案方框圖2.2 無線通信模塊我們設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的前提是基于短信方式，簡單、方便使用、價(jià)格低廉的實(shí)用性系統(tǒng)，而不需要聯(lián)網(wǎng)使用的GPRS通信模塊，如SIM300T和MC35等系列模塊。所以我們有兩種選擇，一是用TC35模塊和TC35i模塊。TC35和TC35i功能相似，隨著西門子公司對TC35系列產(chǎn)品的發(fā)展，TC35i在相同技術(shù)領(lǐng)域相對TC35更勝一籌，但它的價(jià)格比TC35要昂貴得多，而且在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的技術(shù)要求TC35同樣能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，因此綜合來考慮，選擇TC35做為本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的無線通信模塊。2.3 控制單元模塊的

41、選擇控制模塊是本設(shè)計(jì)的核心，通過外圍電路和向GSM模塊寫入相關(guān)程序，控制部分要實(shí)現(xiàn)能夠控制GSM模塊短消息的接收和發(fā)送、接收頻率、功耗大小、工作模式等各項(xiàng)參數(shù)的功能。因此必須需要一個(gè)微控制器才能達(dá)到要求，而MSP430F149單片機(jī)開發(fā)板不僅滿足設(shè)計(jì)要求，而且是自帶A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和本設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)所需的溫度傳感器模塊，在短時(shí)間內(nèi)和有限的條件下使設(shè)計(jì)更加輕松和方便。因此本設(shè)計(jì)采用MSP430F149單片機(jī)開發(fā)板作為系統(tǒng)的控制核心。2.4 電源模塊的選擇單片機(jī)的供電電壓要求是3.3V，TC35模塊要求的供電電壓要求是2.5V5.0V。由于收音機(jī)模塊的應(yīng)用范圍很廣，比如手機(jī)中就采用3.7V鋰電池供

42、電，DVD、電視等系統(tǒng)中則是對220V市電進(jìn)行變壓后供電。本設(shè)計(jì)中采用7805穩(wěn)壓芯片對系統(tǒng)進(jìn)行供電，由于這個(gè)電源可以很容易得到，設(shè)計(jì)中不再單獨(dú)給出。2.5 系統(tǒng)總體框架本系統(tǒng)采用MSP430控制TC35無線模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。通過讀取TC35接收到的短信內(nèi)容從而控制相應(yīng)的外部繼電器組工作，或者控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過串口0發(fā)給TC35模塊，進(jìn)而發(fā)送數(shù)據(jù)。圖2.2所示為系統(tǒng)遠(yuǎn)程端系統(tǒng)框圖：圖2.2 系統(tǒng)遠(yuǎn)程端框圖系統(tǒng)遠(yuǎn)程端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及控制外部設(shè)備，以及存儲(chǔ)重要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由MSP430單片機(jī)主控，TC35作為無線通信模塊，繼電器組控制外部設(shè)備，傳感器組為數(shù)據(jù)采集模塊，24LC02

43、B串行存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，電源模塊提供模塊的電源供應(yīng)。圖2.3所示為系統(tǒng)終端系統(tǒng)框圖:圖2.3 系統(tǒng)終端3 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)3系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)通過圖1.1可知，硬件系統(tǒng)主要包括電源模塊、串口模塊、采集控制模塊、GSM模塊、串行存儲(chǔ)器模塊及單片機(jī)模塊。下面對各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。3.1 電源及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)3.1.1 MSP430電源模塊的設(shè)計(jì)MSP430電源模塊：使用TPS70633穩(wěn)壓芯片經(jīng)穩(wěn)壓得到3.3V電壓。如圖3.1所示。圖3.1 3.3V電源電路為了使輸出的3.3V輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個(gè)100uf和0.1uf的電容，另外在芯片的輸入管腳也放置了一個(gè)100nf的濾波電容

44、，以減小輸入端受到的干擾。3.1.2 TC35的電源模塊TC35模塊需要提供4V直流電壓，如圖3.2圖 3.2 3.6V電源電壓對于TC35模塊采用的4V供電，為了使輸出的4V電壓的紋波小，在輸出部分用了一個(gè)22pf和100uf的電容，實(shí)現(xiàn)濾波。另外在芯片的輸入管腳也放置了100nf的濾波電容，以減小輸入端受到的干擾。3.1.3、復(fù)位電路在單片系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)在上電時(shí)進(jìn)行初始化，同時(shí)也為了保證對電源的監(jiān)視，需要采用復(fù)位芯片，在此系統(tǒng)中采用MAX809STR芯片，復(fù)位電路如下圖： 圖3.3 復(fù)位電路由上圖可以看出：該電路非常簡單，只在電源管腳處加了一個(gè)0.1uf的電容進(jìn)行濾波處理，以減小干擾

45、。3.2 串口通信模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的串口電路（RS-232電路）主要是MSP430與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行通信處理。由于單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)接口電平不同，因此需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，這里采用MAX3238E芯片來完成接口電平的轉(zhuǎn)換。具體的RS-232電路圖如圖3.4所示。圖3.4 RS-232電路圖由圖可以看出，通過一個(gè)上拉電阻將SHDN管腳拉高，使該芯片一直處于工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過單片機(jī)來控制該管腳。工作時(shí)將該管腳設(shè)置為低電平，需要處于低功耗時(shí)將該管腳設(shè)置為高電平這樣很容易實(shí)現(xiàn)控制。在管腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分別放置0.1

46、uf電容實(shí)現(xiàn)充電作用，滿足相應(yīng)的充電電泵的要求，管腳T1OUT、TIN、R1OUT和RIN分別是232轉(zhuǎn)換的輸入/輸出腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與上位機(jī)的接口電平的轉(zhuǎn)換?？紤]到減小電源的干擾，還需要在芯片的電源輸入管腳加一個(gè)104pf的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。3.3 GSM模塊接口設(shè)計(jì)3.3.1GSM模塊簡介本系統(tǒng)采用TC35。TC35是西門子公司推出的一種完整的無線GSM模塊，主要由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。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)傳輸、語音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message S

47、ervice）和傳真服務(wù)。模塊的工作電壓為3.34.8V。該模塊有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息第三組的二類傳真等。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測等功能。常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨(dú)特的40管腳ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線?；鶐幚砥髯鳛門C35的核心，主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音編碼。3.3.2 GSM模塊接口設(shè)計(jì)TC

48、35模塊主要通過串口與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對TC35模塊的控制。雖然TC35的串口提供了許多控制線，但由于考慮到設(shè)計(jì)接口的簡單性，并且與單片機(jī)的UART進(jìn)行連接，所以采用兩線（TXD、RXD）連接。對TC35模塊通信的控制可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，采用軟件實(shí)現(xiàn)控制具有使用靈活等特點(diǎn)，也很好地避免了過多硬件信號的檢測。對于TC35的其它管腳在不使用的時(shí)候，如果該管腳為輸出時(shí)，一般將該管腳懸空；如果該管腳為輸入管腳，則需要將該管腳通過10的電阻上拉。另外由于/IGT管腳是控制TC35模塊工作的管腳，所以需要將該管腳上拉，并且將該管腳與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而可以通過單片機(jī)來控制TC35模塊的工作狀

49、態(tài)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮TC35模塊的電源管腳并連在一起，由于TC35是一個(gè)功能完全的模塊，因此這里不需要做任何的信號處理和射頻處理。另外TC35模塊還需要連接SIM卡座，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)完整獨(dú)立的GSM終端。以下為TC35模塊的接口設(shè)計(jì)。由圖可以看出，TC35接口電路的設(shè)計(jì)比較簡單。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)時(shí)，雖然TC35模塊串口管腳的工作電平是CMOS電平，單片機(jī)串口管腳的工作電平是TTL電平，但由于單片機(jī)的高電平和低電平的邏輯判斷電平可以實(shí)現(xiàn)屯TC35的管腳進(jìn)行連接（具體可以參看MSP430F149的數(shù)據(jù)手冊），因此TC35模塊的串口線直接與單片機(jī)的串口線進(jìn)行連接。由于TC35模塊的串口管腳中的DT

50、R0和RTS0兩個(gè)管腳是輸入管腳，因此分別通過10K的電阻將這兩個(gè)管腳拉高。/IGT為TC35模塊的工作狀態(tài)控制管腳，該管腳首先通過一個(gè)電阻拉高，平時(shí)該管腳為高電平，處于不工作狀態(tài)；另外該管腳還同時(shí)與單片機(jī)的一般I/O端口進(jìn)行連接，這樣通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對TC35模塊的工作狀態(tài)的控制，當(dāng)單片機(jī)在該管腳送低電平時(shí)，則TC35模塊工作。TC35模塊的SYNC管腳用來指示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)，如圖3.5、圖3.6所示。圖3.5 TC-35_ZIF管腳接口電路3.3.3 指示燈電路TC35 有一個(gè)同步信號腳SYNC（32腳synchronization signal)，該腳

51、是一個(gè)同步信號輸出端，該腳輸出的信號，反應(yīng)了模塊的工作情況。本系統(tǒng)在該端通過一個(gè)三級管接入LED燈，接法如圖3.6所示。LED燈受到該腳信號控制，可以顯示TC35模塊運(yùn)行的狀態(tài)。圖3.6 指示燈電路1)、LED燈熄滅時(shí)：表示TC35處于關(guān)閉、休眠、報(bào)警或者充電狀態(tài)二；2)、LED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，或者正在注冊網(wǎng)絡(luò)；3)、LED燈75ms亮3S暗：表示已經(jīng)注冊上網(wǎng)，處于待機(jī)狀態(tài)二；4)、LED燈75ms亮75ms暗75ms亮3S暗：表示一個(gè)或多個(gè)GPRS文件被激活二；5)、LED燈閃爍：表示GPRS的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)GPRS數(shù)據(jù)傳

52、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。3.3.4 SIM卡電路TC35模塊的SIM卡座采用的是Molex座，該座有8個(gè)管腳，而TC35模塊的SIM管腳只有6個(gè)管腳，如下圖所示。其中編程端我們不用，其它的接口分別對應(yīng)于TC35的5個(gè)管腳，SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35的同名端直接相連。其接口示意圖如下圖圖3.7所示：圖3.7 SIM卡接口示意圖圖3.8所示的圖為SIM座接口電路圖，由圖可以看出SIM座直接與TC35模塊的ZIF連接器對應(yīng)的SIM卡管腳進(jìn)行連接，在需要的地方加了電容進(jìn)行濾波處理

53、。當(dāng)SIM座的管腳7與TC35模塊的SIMDATA進(jìn)行連接時(shí)，則用來模擬SIM卡插入的情況；當(dāng)SIM座的管腳7不與TC35模塊的SIMDATA進(jìn)行連接時(shí)，則用來模擬SIM卡沒有插入的情況。圖3.8為sim座接口電路。圖3.8 SIM座接口電路圖3.4 串行存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，串行存儲(chǔ)器使用24LC02B芯片來實(shí)現(xiàn)。24LC02B主要是通過I2C實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的連接，具體的電路如圖3.9所示。圖3.9 串行存儲(chǔ)器電路由圖可以看出，該電路的設(shè)計(jì)比較簡單。將24LC02B的第7管腳（寫保護(hù)管腳）接地，可使該芯片始終處于可以進(jìn)行讀/寫的狀態(tài)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，也可以將WP管腳與單片機(jī)的一個(gè)一般I/O

54、端口進(jìn)行連接，通過單片機(jī)來控制24LC02B就處于寫保護(hù)狀態(tài)；單片機(jī)在該管腳輸出低電平，則24LC02B不處于寫保護(hù)狀態(tài)。在本電路中，主要為了簡化設(shè)計(jì)，直接將WP管腳接地，使24LC02B不處于寫保護(hù)狀態(tài)。24LC02B的A0、A1和A2都接地，表示該器件的地址為000.由于I2C是總線工作方式，該總線上可以掛接很多器件，所以總線上的每個(gè)器件都應(yīng)該有相應(yīng)的地址，這樣才能實(shí)現(xiàn)尋址操作。24LC02B的SCL和SDA管腳分別與單片機(jī)的P1.2和P1.3進(jìn)行連接，連接的方式是I2C總線方式。由于MSP430系列單片機(jī)里有的單片機(jī)沒有I2C接口，因此本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用MSP430單片機(jī)的一般I/O端口

55、P1.2和P1.3分別作為I2C總線的SCL和SDA線，采用軟件來模擬I2C總線，從而實(shí)現(xiàn)與24LC02B進(jìn)行接口。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要將SCL和SDA分別通過一個(gè)10K的電阻將其拉高，以滿足I2C工作條件。此外，為了減小電源的干擾，還需要在24LC02B芯片的電源輸入管腳加一個(gè)0.1uf的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。3.5 采集系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)在該系統(tǒng)中主要考慮模擬前端為傳感器，從傳感器送來的是標(biāo)準(zhǔn)信號，即4mA到20mA，這樣設(shè)計(jì)具有一定的通用性，只要前端接不同的傳感器就可以采集不同的信號源。由于A/D轉(zhuǎn)折基準(zhǔn)為電壓，也就是參考源為電壓，所以A/D轉(zhuǎn)換的是電壓，這樣需要將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。如圖3.10所示為模擬量采集具體的電路。圖3.10 采集電路設(shè)計(jì)由圖可以看出，采集電路通過一個(gè)電阻將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，為了提高采集的進(jìn)度，需要采用高精度的電阻，這里采用的是精度為1%的電阻。電路中采用二極管作為ESD保護(hù)電路，考慮到干擾問題，采用電容