（家電企業(yè)管理）基于GSM和單片機的遠程家電控制系統(tǒng)打印用的

GSM和單片機的遠程家電GSM和單片機的遠程家電基于GSM專 電氣自動化（工業(yè)自動化方向班 2008級二姓 李學 指導教 殷佳輔導 姚實習時 2011年4月1日至2011年6月12SMSGSMATSMSGSMTC35iTC35iIGTGPRSAtlga16PDUA:GSM基于GSMGSM(GlobalSystemforMobilecommunication)移動通信系統(tǒng)是目前移動通訊領域中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)。作為GSM網(wǎng)絡的基本服務之一的短消息SMS(ShortMessageService)，越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，各種基于短信的應用也隨之蓬勃發(fā)展起來。本文以GSM為信息傳輸平臺，設計了一個通過短消息進行遠程家電控制的組件。TC35i、Atmegal6果和相關知識產(chǎn)權屬廣西大學所有，本人保證不以其它單位為第一署名單位發(fā)表或使用本論文的研究內容。除已注明部分外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表過的研究成果，也不包含本人為獲得其它學位而使用過的內容。對本文的研究工作提供過重要幫助的個人和集體，均已在論文中明確說明并致謝。國內外的網(wǎng)絡家電控制終端基本上都是專用的遙控終端或是個人電腦，而隨著移動通訊的快速發(fā)展，其中GSM(GlobalSystemforMobilecommunication)系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)【2】。SMS(ShortMessageService)短信息服務是GSM系統(tǒng)中提供的一種GSM終端(手機)之間，通過服務中心(ServiceCenter)進行文本信息收發(fā)的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉發(fā)功能。短信息服務作為GSM通信通道等優(yōu)點，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短消息應用得到了迅速普及，以GSM無線數(shù)據(jù)的雙向傳送、無線遠程檢測和控制等【3】。利用GSM短信息系統(tǒng)進行無線通信，性能穩(wěn)定，為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設備的通信提供了一個強大的支持平臺。隨著手機用戶的不斷增多，手機作為一種貼身物品，可供開發(fā)的潛力幾乎是無限的，因此，通過手機遠程控制家電成為家電行業(yè)近期的主要動向，國內外各大家電行業(yè)也相繼推出了相關產(chǎn)品。在日本，網(wǎng)絡家電的開發(fā)取得了重大進展。日本的主要家電廠家都制定了網(wǎng)絡家電發(fā)展戰(zhàn)略，試圖依靠網(wǎng)絡家電建立一個新的家電王國。東芝、松下電器和日立制作所等電器廠家均研究開發(fā)出了多種網(wǎng)絡家電，并且這些網(wǎng)絡家電都支持“Echonet”的規(guī)定。所謂Echonet，就是通過網(wǎng)絡控制家電的通信標準。通過接入Internet的控制終端可以對網(wǎng)絡家電進行集中控制【4】。實際上Echonet只規(guī)定了基本的通信約定，控制終端與網(wǎng)絡家電間的通信方式?jīng)]做限制。目前采用的方式包括使用有線方式、通訊速度達到lMbps備到手機與筆記本電腦等上面的無線方式“藍牙(Bluetooth)”，以及通信速度僅2400bps但提供通信質量穩(wěn)定的“特定小功率無線方式"等。在網(wǎng)絡家電產(chǎn)品化方面先行一步的東芝公司采用了藍牙(Bluetooth)方式，主要原因是其通信速度快。隨著家電網(wǎng)絡化，今后必將有傳送、接收照片以及動態(tài)圖像的需求。與其將來再更換為高速通信方式，不如現(xiàn)在就采用藍牙(Bluetooth)方式(東芝家電設備公司LifeNet推進組長一色正男)【l】。但藍牙(Bluetooth)方式的最大弱點是通信距離太短而無法覆蓋整個家居間。日立與松下電器合作，采用以通信穩(wěn)定性優(yōu)先，特定小功率無線方式。但由于通信速度比藍牙(Bluetooth)產(chǎn)業(yè)化住宅公司設計技術總部生活網(wǎng)絡開發(fā)中心所長前原直芳)【l】。在網(wǎng)絡家電商品化方面，日本東芝公司搶得了先機，東芝公司2002年4月推出了采用藍牙技術的網(wǎng)絡家電產(chǎn)品“FEMINITY”系列。該系列共包括5接器。但首先將手機遙控的網(wǎng)絡家電推向市場的，卻是松下公司。2003年秋，松下電器已經(jīng)開始出售命名等。2006年，松下又推出的SpaceRemote藍牙頻率的2．4G產(chǎn)品，并且可以隨時監(jiān)控這些電器的運行狀態(tài)．與此同時，東芝也加快了手機、便攜式電腦(PDA)取代網(wǎng)絡家電的控制終端的開發(fā)步伐。目前東芝已經(jīng)成功地開發(fā)出了相關產(chǎn)品并逐步實現(xiàn)商品化。在我國率先將網(wǎng)絡家電商品化的是海爾，2005年，海爾推出“海爾e似乎立即就可以普及的網(wǎng)絡家電所面臨最大的問題：在東芝的網(wǎng)絡家電產(chǎn)品中，微波爐(實際銷售價格在13萬日元左右，約合人民幣8120元)，冰箱(實際銷售價格在22萬日元左右，約合人民幣13750元)。家用終端、藍牙接入點(成套銷售的實際價格約為20萬日元，約合人民幣12500元)；再看看松下的信息控制器，其價格更高達13萬日元的天價。松下電器“生活網(wǎng)絡”家庭警報系統(tǒng)售價18．2萬日元、空調27萬日元、電冰箱29．5萬日元、洗衣機17萬日元、微波爐9萬日元，網(wǎng)絡使用費每月500日元【l】價格也是明顯高于傳統(tǒng)家電，近年價格雖然逐步下調，但普通消費者也是難以接受的。目前已建成的覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信網(wǎng)的主要方式。由于GSM網(wǎng)絡在全國范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡能力強的特點，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費用和維護費用。同時，它對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大，維護費用高，且網(wǎng)絡監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。比起傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上GSM的SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，因此，短消息業(yè)務在遠程智能控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，基于GSM話費用高，控制時間長等的缺點，具有良好可擴展性和實用價值?；贕SM短消息的遠程家電控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)原理如圖1-l圖1-1123CDPD(CellularDigitalData)無線移動數(shù)據(jù)通信基于數(shù)字分組數(shù)據(jù)通信技術，以蜂窩移動通信為組網(wǎng)形式。通信方式基于TCP／IP，系統(tǒng)結構為開放式，提供同層網(wǎng)絡無縫連接和多協(xié)議網(wǎng)絡服務。CDPD有速度快、數(shù)據(jù)安全性高等特點，可與公用有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡互聯(lián)互通，非常適合傳輸實時、突發(fā)性和在線數(shù)據(jù)。GSM系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)。其網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，布線成本低，是我國目前主要使用的蜂窩數(shù)字移動通信系統(tǒng)，也是目前唯一的具有最大搜蓋范圍和通信可靠性的無線通信網(wǎng)。在我國GSM國98％以上的城市和廣大農(nóng)村地區(qū)【6】。GSM能提供語音功能，數(shù)據(jù)傳輸服務(提供給固定(有線)用戶和ISDN用戶的大部份服務GSM都提供，包括分組交換資料網(wǎng)所提供的服務。)和短消息服務。使用GSMSMSSMS(ShortMessageService)短信息服務是GSM系統(tǒng)中提供的一種GSM終端(手機)之間，通過服務中心(ServiceCenter)進行文本信息收發(fā)的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉發(fā)功能【7】。以GSM網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡，可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的應用系統(tǒng)，基于這種業(yè)務的各種應用也蓬勃發(fā)展起來，如無線數(shù)據(jù)的雙向傳送、無線遠程檢測和控制等。GSM為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設備的通信提供了一個強大的支持平臺。短消息業(yè)務分為兩種：一種是點對點短消息(SMS—PP)，在用戶之間傳送信息；另一種是小區(qū)廣播短消息(SMS-CB)，類似于現(xiàn)在的尋呼，定期在一定的區(qū)域內重復廣播交通流量、天氣狀況等信息。不同于尋呼機的是短消息是一種雙向通信，GSM系統(tǒng)提供的短消息業(yè)務可以讓網(wǎng)絡端知道被叫方是否收到所發(fā)的消息；如果傳送失敗，被叫方?jīng)]有回答確認消息，網(wǎng)絡會保留所傳的消息，一旦網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)被叫方能夠被叫通時，就可以重發(fā)消息以確保被叫方能夠收到，而且主叫方還能夠知道發(fā)送是否成功。由于這些特點以及費用低廉，短消息業(yè)務獲得了廣大用戶的青睞，同時也成為了現(xiàn)代個人通信中一種不可缺少的方式。短消息通信僅限于一個消息，換言之，一個消息的傳輸就構成了一次通信。因此，業(yè)務是非對稱的，一般認為移動起始短消息傳輸與移動終接短報文傳輸是兩回事。這并不阻礙實時對話，但系統(tǒng)認為不同的消息彼此獨立，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務中心(SMSC)戶和SMSC有關，而與其他GSM基礎設施無關。短消息提供了一種小數(shù)據(jù)量(不大于140個GSM短消息功能字節(jié)十六進制數(shù))低成本、高可靠性的方便快捷通信方式。它是利用GSM系統(tǒng)通信令信道的空閑帶寬，在電話撥號的同時，把消息發(fā)送到GSM緒，只要和基站聯(lián)絡好即可發(fā)送短信，基站收到后會自動與發(fā)送方確認，再發(fā)送給接收方確認，發(fā)送短消息的費用很低。正常情況下完成一次短信的發(fā)送時間大約20秒，但短信中心在向下發(fā)送時如遇基站忙，將把短信推后發(fā)送，頭一次是幾分鐘，越往后推遲時間越長，因此在利用GSM業(yè)務是否繁忙有關，不過在大多數(shù)情況下暢通率可達98％，短消息能否成功發(fā)送還與終端所在地信號場強有關【7】。GSM通過話路在需要傳輸大量數(shù)據(jù)時十分適用，通過申請數(shù)據(jù)傳輸功能，可采用終端接GSM手涉及SMS管理的協(xié)議如圖2—1圖2-1涉及SMSGSM的短信息業(yè)務SMS利用信令信道傳輸，提供了一種有保證的雙向服務，這是GSM它不用撥號建立連接，把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務中心，經(jīng)服務中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿。所以即使當目的GSM遞成功或失敗的消息，以及不可到達的原因。每個短消息的信息量限制為140字節(jié)。GSM規(guī)定的ATAT命令即Attention，AT命令集是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統(tǒng)研制的DTE-DCE接口標準，是從終端設備TE(TerminalEquipment)或數(shù)據(jù)終端設備DTE(DataTerminalEquipment)向終端適配器TA(TerminalAdapter)或數(shù)據(jù)電路終接設備DCE(DataCircuitTerminatingEquipment)發(fā)送的。通過TA，TE發(fā)送AT命令來控制移動臺MS(MobileStation)的功能，與GsM網(wǎng)絡業(yè)務進行交互【ll】。AT命令包括一般命令，呼叫控制命令，網(wǎng)絡業(yè)務命令，安全性命令，電話本命令，短消息(SMS)據(jù)命令，傳真命令和串口命令。本設計主要用的是短消息命令，對GSM發(fā)規(guī)范GSM07．07規(guī)定了短消息命令，下表中列出與SMS相關的主要命令：表2-1SMS常用的ATATSendanSMScommand(DeleteSMSmessage(刪除SIMSelectSMSmessageformat(選擇短消息信息格式：O-PDU：／’STOSENT4為已發(fā)，4／”ALL”ReadSMSmessage(SendSMSmessage(WriteSMSmessagetomemory(向SIMSendSMSmessagefromstorage(從SIMNewSMSmessageindication(PreferredSMSmessagestorage(SMSservicecenteraddress(Selectcellbroadcastmessagemessages(SetSMStextmodeparameters(SelectMessageService(格式：AT[+|＆]<command>，如開機、顯示當前設置列表等：AT+ON、查詢命令：用來查詢該命令當前設置的值：格式：AT[+|＆]<command>?，如格式：AT[+|＆]<command>=?，如<CR><LF><回應字串><CR><LF><oK／ERROR>[：ERROR本課題中與SMS相關的GSMAT1短消息的接收模式主要有2通過SIM卡接收。該模式為缺省設置，即主動讀取SIM．設置格式為設置格式為在本系統(tǒng)設計中采用的是第二種方式，設置為短消息直接輸出，設置正確則TC35i<CR>ok<CR>，設置短消息中心的格式為：AT+CSCA=〞ServerCenter(短消息中心)〞讀取短消息服務中心則使用命令：AT+CSCA=?<CR>TC35i模塊應該返回：<CR>+CSCA：〞8613800779500〞3讀取短消息的格式為SMS九十年代初，AT指令僅被用于Modem的操作。由于沒有控制移動電話消息文本的先例，因此開發(fā)了一種叫做SMSBlockMode的協(xié)議，通過移動終端TE(TerminalEquipment)或PC來完全控制SMs。使用Block要模塊生產(chǎn)廠家提供驅動支持，目前很少被使用到。2、基于AT命令的采用Text模式發(fā)送接收短信息的步驟分為初始化GSM模塊、發(fā)送文本短信息和接收短信息。Text模式下在設置了模式后，短消息可以直接發(fā)送(對方手機號+SMS內容)而不需要進行編碼，相應的程序設計也比較簡單。對于GSM／GPRS模塊之間的英文短信數(shù)傳，Text息，手機的支持范圍小。3、基于AT命令的含可顯示的消息本身，還包含很多其它信息，如SMS示。PDU移動終端發(fā)起時，PDUSMSCPDU類型脈DAPIDDCSVPUDLUD(O--一移動終端為目的時，PDUSMSCPDU類型SMSC地址格式(TON／NPI)91—短信息中心號碼類型。9l是TON／NPI遵守International／E．164號。具體格式如表2—2所示表2-2SMSCSMSCPDU中，此數(shù)據(jù)項采用半字節(jié)(Semi-Octet)描述，每個半字節(jié)都是一個用BCD碼表示的十進制數(shù)字。在發(fā)送時，將一個字節(jié)的低四位先發(fā)送，高四位后發(fā)送：如果數(shù)據(jù)項是由奇數(shù)個數(shù)字組成，則需要用。111l一作為填充位。將字符串“683108709705FO"每個字節(jié)的高四位與低四位位置互換后可得到真正的號碼“8613800779500F’．末尾的“F"是填充位的十六進制表示?！?6一是中國的國際區(qū)號，因此短消息中心的真正號碼北海移動短消息中心的號碼)。SMSC地址應該是為發(fā)送方提供服務的SMSC(3)基本參數(shù)(TP—MTI／VFP)說明：TP—M1II／VFP是以位圖形式表示信息內容。具體格式如表2-3所示：OxlI=00010001表2-3TP-TP-TP-TP-TP—TP-應答路徑—TP—RP(TP-Reply—0—不設置；1用戶數(shù)據(jù)頭標腫P-UDHL(TP—User—Data-Header—0—不含任何頭信息；1狀態(tài)報告要求—TP．SPR(TP—Status—Report—0—需要報告；1有效期格式--TP-VPF(TP-Validity—Period—00—不提供(Notpresent)；100—卜接受復制；l信息類型提示叫P—MTl(TP—Message—Type—表2-4BitNo．7與BitNo．6：(一般將這兩位置為00—如下面定義的分配，參見GSM03．400l—l0數(shù)據(jù)編碼方案TP—DCS(TP—Data-Coding—表2-5BitNo.7與BitNo.6：一般設置為Ol一8bit，10一USC2(16bit)編碼，11BitNo.1與BitNo.O：00--Class0，01—Class1，10—Class2(SIM卡特定信息)，ll—Class37-bit7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，可以發(fā)送短消息的最大字符數(shù)為16008SMSC地址信息的長度共8個八位字節(jié)(包括91SMSC地址格式(ToN／NPI)683108709705FOSMSC地址8613800779500，補‘F，11基本參數(shù)(TP—MTI／VFP)發(fā)送，TP-VP00消息基準值(TP-0D目標地址數(shù)字個數(shù)共13個十進制數(shù)(不包括9l和州91目標地址格式(TON／NPI)683126778988F2目標地址(TP-DA)8613627798882，補‘F’00有效期(TP-VP)58-bitUCS2UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。在這種方式下可以發(fā)送短消息的最大字符數(shù)為70。發(fā)送和接收的串，結構是不完全相同的。我們先用個實際的例子說明PDU08地址信息的長度8個八位字節(jié)(包括91SMSC地址格式(ToN／NPI)683108709705FOSIⅥSC地址8613800779500(順序是顛倒的)，補‘F’，84基本參數(shù)(TP—MTI／刪S／RP)0D回復地址數(shù)字個數(shù)共13個十進制數(shù)(不包括9l和91回復地址格式(ToN／NPI)08用戶信息編碼方式(TP—DCS)UCS270802180635480時間戳(TP—SCTS)2007-8-1208：36：45+806用戶信息長度(TP-UDL)實際長度64F60597D0021用戶信息(TP—UD)“需要注意的是，PDU串的用戶信息長度(TP—UDL)，在各種編碼方式下意義有所不同。7-bit編碼時，指原始短消息的字符個數(shù)，而不是編碼后的字節(jié)數(shù)。8-bit編碼時，就是字節(jié)數(shù)。UCS2編碼時，也是字節(jié)數(shù)，等于原始短消息的字符數(shù)的兩倍。如果用戶信息(TP-UD)中存在一個頭(基本參數(shù)的TP—UDHI為1)，所有編碼方式下，用戶信息長度(TP—UDL)都等于頭長度與編碼后字節(jié)數(shù)之和。如果采用GSM03．42的壓縮算法(TP—I)CS的高3位為001)，則該長度也是壓縮編碼后字節(jié)數(shù)或頭長度與壓縮編碼后字節(jié)數(shù)之和。的轉換，才能與采用GB-2313漢字庫相配合顯示漢字字型。由于UTF-8和GB-2312線性關系，因此只能采用查表的方式進行轉換【14】5BC6531995198BEF002C64CD4F5C59318D250021／／547D4EE495198BEF002C64CD4F5C59318D250021／／75356E905DF27ECF95ED5408002C64CD4F5C65E065480021／／75356E9095ED5408002C64CD4F5C6210529F0021／／75356E905DF27ECF65AD5F00002C64CD4F5C65E06548002l／／75356E9065AD5Fo0002C64CD4F5C6210529F0021／／75356E9095ED5408002C8BFB53D66210529F0021／／75356E9065AD5Fo0002C8BFB53D66210529F0021／／家電控制器的結構框圖如圖3—1圖3-1GSM模塊TC35i

圖3-2在國內已經(jīng)開始使用的GSM模塊有CENTELPIML的2D系列、西門子的TC35系列、WAVECOM的WM02系列、愛立信的DMIO／DM20系列、中興的ZXGMl8系列等，這些模塊的功能、用法差別不大，并且提供的命令接口符合GSM07．05和GSM07．07規(guī)范。其中西門子的TC35系列模塊性價比很高，并且已經(jīng)有國內的無線電設備入網(wǎng)證，所以本設計選用的是西門子TC35i。TC35i是西門子為適應各個專業(yè)領域對無線數(shù)據(jù)傳輸、語音傳輸及可開發(fā)性的需求推出的基于GSM900移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的OEM模塊，功能上與TC35小了用戶產(chǎn)品的體積。TC35i與GSM2／2+兼容、雙頻(GSM900／GSMl800)，RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標準GSM07．07和GSM07．05且易于升級為GPRS模塊；該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)，語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，接口協(xié)議公開，方便用戶的應用開發(fā)及設計。TC35i①頻段為雙頻GSM900MHz和②③高集成度?質量為⑤電源電壓為單一電壓⑥可選波特率300bps～115kbps，動波特率⑦電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，2.5A⑧溫度范圍一一正常操作-20℃～+55℃，存放一30℃～+85℃；⑨SIM電壓為3V／1.8V成，共同完成對射頻信號的接收和發(fā)送等處理。GSM模塊電流變化非常大，空閑時電流小于3.5mA，而在通話期間電流最大可達2.3A，這就對供電電路提出了較高的要求。GSM模塊電源ASIC把外部輸入的電源電壓Vbatt+進行穩(wěn)壓處理后供GSM基帶處理器和GSM射頻部分使用，此外它還輸出一個2.9V，170mA的電壓供模塊外的其他電路使用。GSM射頻部分的功率放大器對電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓Vbatt+，F(xiàn)lash用來存儲一些用戶配置信息、電話本和其他信息。圖3-3TC35iTC35i共有40個引腳，通過一個ZIF(ZeroInsertionForce)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類。即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制。第1-14腳為電源部分：其中1-5為電源電壓輸入端Vbatt+，6-10為電源地GND，11、12充電引腳，13對外輸出電壓(供外電路使用)，14為ACCU-TEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，24-29為SIM卡引腳：分別為CCIN，CCRST，CCIO，CCCLK，CCVCC和CCGND，33-40TC35i的數(shù)據(jù)輸入／輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，它符合ITU-TRS232接口標準，它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和l位停止位，無校驗位，波特率在300bps-115kbps之間可選，硬件握手信號用RTS0／CTS0，軟件流量控制用XoN／XOFF，CMOS電平，支標準的AT命令集。通過這一接口可以用AT式，可以使它處于語音、數(shù)據(jù)、短消息或傳真模式。TC35i的IGT對于TC35i模塊控制，IGT信號非常的重要，只有正確的IGT信號才可以使TC35i模塊正常的運行。模塊的時序如圖3—4所示啟動電路由開漏極三極管和上電復位電路組成。模塊上電10ms后(電壓須大于3V)，為保證整個系統(tǒng)正常啟動，要求在電源加電時IGT必須在保持大于100毫秒的低電平后再階躍到高電平。在電路板中是依靠RC電路來完成的且該信號下降沿時間小于Ims。啟動后，15后，+5V電源通過電阻R對C充電，使電容正極上的電壓慢慢上升，大約經(jīng)過lOOms達至,J高電位使施密特觸發(fā)器翻轉、使系統(tǒng)被復位【22】。ATMEL單片機ATmegal6

圖3-4IGT單片機作為主控單元，在系統(tǒng)中起著核心作用，AVR內核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU)存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmegal6有如下特點：16K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，IK字節(jié)SRAM，32個通用I／O口線，32個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內調試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器／計數(shù)器(T／C)，片內／外中斷，可編程串行USART，條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP封裝)的ADC，具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI時CPU停止工作，而USART、兩線接口、A／D轉換器、SRAM、T／C、SPI式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時終止CPU和除了異步定時器與ADC以外所有I／O模塊的工作，以降低ADC轉換時的開關噪聲；Standby振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴展Standby模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲器技術生產(chǎn)的。片內ISPFlash允許程序存儲器通過ISP串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR內核之中的引導程序進行編程。引導程序可以使用任意接口將應用程序下載到應用Flash存儲區(qū)(ApplicationFlashMemory)。在更新應用Flash存儲區(qū)時引導Flash區(qū)(BootFlashMemory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了Rww操作。通過將8位RISCCPU與系統(tǒng)內可編程的Flash集成在一個芯片內，ATmegal6成為一個功能強大的單片機，為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmegal6弓l腳圖如圖3—5

圖3-5ATmegal6_i$l整個系統(tǒng)電路原理圖由GPRSGPRS電路如圖3-6圖3-6TC35i2TC35i的SYNC引腳有兩種工作模式，可以通過AT命令AT^SSYNC=<mode>來決定，其中mode可以取值0和l。取0時代表工作在模式0，SYNC引腳用來指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況：而當取l時，則用此引腳來控制LED的狀態(tài)，當LED熄滅時，表明TC35i處于關閉或睡眠狀態(tài)：當LED為600IRS亮／600ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網(wǎng)絡登錄；當LED為75ms亮／3s熄時，表明TC35i本設計采用模式1。SYNC是輸出口，根據(jù)TC35i處于不同的工作狀態(tài)，其引腳上輸出的電壓值不同，此部分的電路設計如3-7圖所示：當TC35i處于不同工作情況時，由SYNC輸出的不同電壓值或導通三極管，或阻斷三極管，從而使得發(fā)光二極管亮或暗，達到指示模塊不同工作狀態(tài)的目的。圖3-73、SIMSIM卡部分TC35i基帶處理器集成了一個與ISO7816-3ICCard標準兼容的SIM接口。為了適合外部SIM接口，該接口連接到主接口(40PINSZlF連接器)。在GSMll．1l為SIM卡預留5個引腳的基礎上，TC35i在ZIF接器上為SIM卡接口預留了6個引腳，所添加的CCNC引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡，當插入SIM卡，該引腳置為高電平時，系統(tǒng)方可進入正常工作。SIM卡讀卡電路如圖3-8所示：圖3-8SIM4、TC35iTC35i的引腳中1-5為電源電壓輸入端Vbatt+，6-10為電源地GND，13，15圖3-924—29為SIM卡引腳，32為SYNC，控制網(wǎng)絡指示燈。TC35i數(shù)據(jù)接口電路如圖3-10圖3-10TC35i電源采用單片機系統(tǒng)和TC35i單片機系統(tǒng)部分采用3．3V供電。所用單片機為ATmegal6，支持2．7～5．5AVR@8位微處理器，在3．3V工作時，電流不超過15mA，選用LM11l7為其供電，LMlll7可以提供800mA的電流，可以為單片機系統(tǒng)提供足夠的電流。圖3-111圖3-122串口調試接口電路，當波動開關打到RS232側，可將單片機的串13和電腦相連，編寫串口代碼，能夠進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。通過串口調試工具AcessPort路圖如圖3-13所示：圖3-13單片機部分是提供單片機工作的基本電路，主要由MCUl單片機通過串1：3與GPRS模塊通信，包括傳送命令和傳輸數(shù)據(jù)，通過正確的AT指令對TC35i初始化和通信數(shù)據(jù)的接收發(fā)送。系統(tǒng)上電以后，首先由單片機控制啟動TC35i，然后用命令查詢SIM卡狀態(tài)，若SIM卡正確安裝，則模塊返回指令，再由單片機控制TC35i完成模塊的初始化。當有新短消息到達時，由TC35i模塊向單片機發(fā)送指令，單片機讀取短信內容，并對其進行解碼，并根據(jù)短信內容控制I／o輸出高低電平，控制繼電器動作，完成對家用電器開啟與關閉的控制，然后重復上述過程。單片機控制電路如圖3-14所示：圖3-142圖3-153圖3-164、ISP本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲器技術生產(chǎn)的，支持在線編程。片內ISPFlash允許程序存儲器通過ISP串行接口進行編程。本系統(tǒng)軟件開發(fā)使用的是雙龍ISP-1．3．4燒寫器，用來下載．hex單片機中。ISP串行接口電路如圖3-17所示：圖3-17ISP電路原理圖的設計，使用的是PROTEL99SE，PROTEL99SE是個龐大的EDA軟件和完整的全方位電路設計系統(tǒng)，其主要功能包括電路原理圖設計，PCB個數(shù)據(jù)庫文件，它把與設計相關的所有設計文件，如原理圖、PCB在同一個數(shù)據(jù)庫編輯窗口中顯示。同時數(shù)據(jù)庫也保存文件夾及設計的層次信息。該軟件易學易用，電路原理圖畫好后，經(jīng)過電氣檢測，沒有錯誤后，生成網(wǎng)絡表和材料清單，并編輯好PCB文件，制板。于功能擴展和維護；前后臺系統(tǒng)設計，注釋簡明準確，便于閱讀。軟件開發(fā)中采用WinAVR序進行編譯，產(chǎn)生可執(zhí)行的匯編代碼。采用雙龍ISP-1.3.4燒寫器，用來下載.hex持在線編程。調試工具采用AccessPort(串口調試工具)，串口調試工具是一個很好的調試工具，通過在代碼中加入程序運行的狀態(tài)信息并輸出到串口，來判斷程序的運行狀態(tài)，以及是否和預期效果一致來作為修改代碼的依據(jù)。這種調試方式不同于JTAG等代碼級調試工具。前者對開發(fā)人員有更高的要求。因為無法看到內部寄存器的詳細信息，需要開發(fā)者根據(jù)軟件輸出的運行結果信息來判斷問題所在。USART的波特率寄存器UBRR和降序計數(shù)器相連接，一起構成可編程的預分頻器或波特率發(fā)生器。降序計數(shù)器對系統(tǒng)時鐘計數(shù)，當其計數(shù)到零或UBRRL寄存器被寫時，會自動裝入UBRR產(chǎn)生一個時鐘，該時鐘作為波特率發(fā)生器的輸出時鐘，輸出時鐘的頻率為fOSC／(UBRR+I)異步正常模式，發(fā)生器對波特率發(fā)生器的輸出時鐘進行16的分頻。波特率發(fā)生器的輸出被直接用于接收器與數(shù)據(jù)恢復單元。波特率計算公式：(異步正常模式BAUD--波特率fOSCUBRR—IBRRH與UBRRL的數(shù)值(0-USART數(shù)據(jù)發(fā)送一USART USART發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器和USART接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器共享相同的I／o地址，稱為USART數(shù)據(jù)寄存器或UDR。將數(shù)據(jù)寫入UDR時實際操作的是發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器存器(TXB)，讀UDR時實際返回的是接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器(RXB)的內容。在5、6、7比特字長模式下，未使用的高位被發(fā)送器忽略，而接收器則將它們設置為0只有當UCSRA寄存器的UDRE標志置位后才可以對發(fā)送緩沖器進行寫操作。如果UDRE沒有置位，那么寫入UDR的數(shù)據(jù)會被USART移位寄存器。然后數(shù)據(jù)串行地從TxD引腳輸出。USART控制和狀態(tài)寄存器A- 讀/ 初始 ·Bit4-FE·Bit3-DOR數(shù)據(jù)溢出時DOR一個新的起始位，數(shù)據(jù)溢出就產(chǎn)生了．這一位一直有效直到接收緩沖器(UDR)被讀取。對UcSRA進行寫入時，這一位要寫O?！ぁit2-PE·Bit1-U2X此位置1可將波特率分頻因子從16降到8，USART控制和狀態(tài)寄存器B- 讀/ 初始 置位后使能RXC中斷。當RXCIE為1，全局中斷標志位SREG置位，UCSRA寄存器的RXC亦為1USART置位后使能TXC中斷。當TXCIE為l，全局中斷標志位SREG置位，UCSRA寄存器的TXC亦為1USART置位后使能UDRE中斷。當UDRIE為1，全局中斷標志位SREG置位，UCSRA寄存器的UDRE亦為1USART·Bit4-RXEN·Bit3-TXEN·Bit2-UCSZ2UCSZ2與UCSRC寄存器的UCSZI：0對9位串行幀進行操作時，RXB8是第9個數(shù)據(jù)位。讀取UDR包含的低位數(shù)據(jù)之前首先要讀取對9位串行幀進行操作時，TXB8是第9個數(shù)據(jù)位。寫UDRUSART波特率寄存器-UBRRL和 UCSRC寄存器與UBRRH寄存器共用相同的I／O通過該位選擇訪問UCSRC寄存器或UBRRH寄存器。當讀UBRRH時，該位為0；當寫UBRRH時，URSEL為0·Bit14：12這些位是為以后的使用而保留的。為了與以后的器件兼容，寫UBRRH 讀/ 初始 FOCO僅在WGM00指明非P1】『M模式時才有效。但是，為了保證與未來器件的兼容性，在使用P刪時，寫TCCRO要對其清零。對其寫1后，波形發(fā)生器將立即進行比較操作。比較匹配輸出引腳OCO將按照的設置輸出相應的電平。要注意FOCO類似一個鎖存信號，真正對強制輸出比較起作用的是COMOI：0的設當0C0連接到物理引腳上時，COM01：0的功能依賴于WGMOI：0用于選擇T／C(2)T／c寄存器- 當TOIEO和狀態(tài)寄存器的全局中斷使能位I都為"l"時，T／CO的溢出中斷使能。當T／CO在程序設計過程中主要有2圖4-1主程序完成系統(tǒng)初始化，并負責處理來flTC35il、I／O初始 IO初始串口設置，波特率：115200bpS，校驗位：無，流控：無，數(shù)據(jù)位：8位，停止位：1定時器設置，使能定時器，中斷周期：102

TC35i初始

處理來自3、TC35i檢測TC35i發(fā)送〞AT+CIWI=2，2，0，0，l＼r＼n從SIM發(fā)送〞AT+CSCA?＼r＼n〞讀取短信中心號碼，并存儲在系統(tǒng)參數(shù)SysPara．ServerCenter4操作的步驟如圖4-2圖4-2l、密匙錯誤，返回密匙錯誤，操作失敗212l、密匙錯誤，返回密匙錯誤，操作失敗2l圖4-3串口接收中斷流程圖圖4-44.2.4短信部分PDU短信部分的PDU格式編解碼，這一部分是軟件設計的重中之重，用來實現(xiàn)PDU取出PDU串中前兩位，此兩位為SMSC地址及地址類型的長度，一般固定為取出PDU串中接下來的兩位，此兩位為SMSC的地址類型，一般固定為根據(jù)第5接下來的兩位是協(xié)議標識PID獲取數(shù)據(jù)編碼方式取出時間戳SCTS(共14個字符)，并進行轉換處理得到實際時間獲取用戶消息長度UDL，據(jù)UDL取出用戶消息下面是字符串"HelIo!"源字符 78圖4-5字符串。Hollo!”而當收到的TP—UD為“C8329BFDOE01一時，解碼過程如圖所示。字符串“Hello!"的具體解碼過程：．源串87圖4-6字符串"Hello!"http://7-bit//pSrc：//pDSt：//nSrcLength：//將源串每8個字節(jié)分為一組，壓縮成7

nLeft=*pSrc;//*pDst=(*pSrc<<(8-nChar))|nLeft;//pSrc++;nSrc++;//returnnDst;////7一bit//pSrc：//pDst：//nSrcLength：nByte=0;////將源數(shù)據(jù)每7個字節(jié)分為一組，解壓縮成8nByte=O：//returnnD