【正文】 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................45 致謝 .........................................................................................................................................46 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒 論 概述 早期的 GSM 模塊主要是供手機(jī)廠使用 ， 手機(jī)廠直接購買模塊 ， 配上外 圍的器件就是可以生產(chǎn)一部手機(jī)。 GSM 模塊解決了手機(jī)設(shè)計(jì)中復(fù)雜的射頻發(fā)送和基帶處理問題 ，并提供了標(biāo)準(zhǔn)的 通信接口 ， 廠商不用再從底層的芯片級開始進(jìn)行手機(jī)的設(shè)計(jì) ， 縮短了設(shè)計(jì)周期。 5 年前 ， 國內(nèi)的手機(jī)廠家?guī)缀醵际琴徺I國外的成品 GSM 模塊進(jìn)行二次開發(fā)生產(chǎn)手機(jī)的 ， 近幾年 ， 隨著國內(nèi)手機(jī)設(shè)計(jì)公司的逐漸成熟 ， 手機(jī)廠家才擺脫對 GSM 模塊的依賴 ， 轉(zhuǎn)為直接從芯片級入手生產(chǎn)手機(jī)。 目前 ， GSM 模塊依然在廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域使用 ， 在各 行各業(yè)都能看到 GSM 模塊應(yīng)用的產(chǎn)品。例如 ， 在車載監(jiān)控領(lǐng)域 ， 使用 GSM 模塊將車輛行駛的 GPS 數(shù)據(jù)傳輸回車輛管理中心 ； 在電力、水務(wù)系統(tǒng) ， 通過 GSM 模塊實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能抄表 ， 可以 實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的用電和用水量 ； 在測繪行業(yè) ， 為很多偏僻的測繪點(diǎn)安裝了 GSM 模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的監(jiān)控 ， 不必再人工收集數(shù)據(jù) ； 在家庭 ， 可以安裝無線 報(bào)警系統(tǒng) [1]， 一旦發(fā)生火情或盜竊行為 ， 可以立即通知戶主和報(bào)警 ； 在國外 ， 很多老人小孩帶了個(gè)人 跟蹤器 ， 防止老人和小孩走失或意外發(fā)生 ， 里面也是集成了 GSM 模塊。 具有 GSM 報(bào)警功能的電子儲物柜是集 GSM 模塊 ， 按鍵檢測模塊 [2]， 顯示模塊 ， 報(bào)警模塊為一體的自動控制存包柜。它與我們的日常生活緊密聯(lián)系在一起 ， 有著安全性高、可靠性高、方便快捷等特點(diǎn) ， 目前一些大商場的入口處 ， 常有電腦控制的自動存包柜。電腦控制的 存包柜無需專職的管理人員且安全可靠 ， 頗受顧客的信任。凡需要臨時(shí)存放物品 ， 又要求安全保密的地方都需要這樣的一個(gè)裝置 ， 如游泳池的更衣室、部隊(duì)軍訓(xùn)時(shí)的存包處 ， 展覽會、車站、電影院等等 ， 應(yīng)用非常廣泛。 短信息服務(wù)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 。 這里以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò) ， 可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用 。 典型的應(yīng)用有變電站、電表、水塔、水庫或環(huán)保監(jiān)測點(diǎn)等監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸和無線自動警報(bào) ； 遠(yuǎn)程無線控制高壓線路斷電器、加熱系統(tǒng)、防洪攔阻系統(tǒng)或其他機(jī)電系統(tǒng)的啟動和 關(guān)閉 ； 車隊(duì)交通管理和控制指揮系統(tǒng) ； 控制和監(jiān)測香煙、食品和飲料自動售貨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和存貨水平等 。 本次設(shè)計(jì)將 GSM 短消息功能應(yīng)用于自動控制江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 存包柜中。 GSM的發(fā)展 隨著全球移動通信系統(tǒng) (GSM)移動通信網(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)用就已經(jīng)提到十分重要的位置。短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為 GSM 網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù) ， 已經(jīng)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。短消息業(yè)務(wù)在 GPS(全球定位系統(tǒng) )/GSM(SMS)移動車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)的應(yīng)用 ， 機(jī)房監(jiān)控、遠(yuǎn) 程維護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用 ， 移動性數(shù)據(jù)查詢證券交易和信息查詢、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展。 GSM 調(diào)制解調(diào)器的出現(xiàn)可以說給 GSM 的發(fā)展又一次注入了新的活力 ， 而單片機(jī)則在嵌入式系統(tǒng)中得到最為廣泛的應(yīng)用 ， 本系統(tǒng)正是利用單片機(jī)對 GSM 調(diào)制解調(diào)器 TC35 模塊進(jìn)行控制并實(shí)現(xiàn)了 英 文短消息的收發(fā)。 在 GSM 移動通信系統(tǒng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)中 ， 短消息業(yè)務(wù)是 GSM 系統(tǒng)提供給用戶的一種有別于語音傳輸?shù)耐ㄓ崢I(yè)務(wù)。它利用信令信道 (SDCCH 用戶正常時(shí)或 SACCH 用戶忙時(shí) )傳輸 ， 是 GSM 通信網(wǎng)所特有的 ， 它不用撥號建立連接 ， 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 [3]， 由短消息服務(wù)中心再發(fā)送給最終的信宿 ， 短消息的收發(fā)不影響通話 ； 短消息業(yè)務(wù)可以使網(wǎng)絡(luò)端知道被叫方是否已經(jīng)收到短消息 ， 如果傳送失敗 ，被叫方?jīng)]有回答確切消息 ， 網(wǎng)絡(luò)一側(cè)會保留所傳的消息 ， 一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)被叫方能被叫通時(shí) ， 消息能被重發(fā)以確保被叫方能收到。短消息業(yè)務(wù)主要包括點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)與小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)。點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)即通過 MO(MS 發(fā)起短消息業(yè)務(wù) )和 MT (MS 終止短消息業(yè)務(wù) )將一條短消息從一個(gè)實(shí)體發(fā)送到指定目的地址的業(yè)務(wù)。編碼后單條短消息最大長度為 140 個(gè)字節(jié) ， 可以承載 160 個(gè)英文字符或 70 個(gè)漢字。小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)即通過基站 (BSC)向指定區(qū)域中所有短消息用戶發(fā)送短消息的業(yè)務(wù)。編碼后每頁消息長度為 82 個(gè)字節(jié) ， 最大頁數(shù)為 15 頁。短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)在于其無需建立連接 ， 服務(wù)費(fèi)用低 ，因此基于 GSM 模塊的應(yīng)用一般都使用短消息業(yè)務(wù)。 此外 ， GSM 模塊是繼 GSM 手機(jī)外又一種非常重要的 GSM 移動通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。它是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與 GSM 無線移動通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備 ， 因此也叫無線調(diào)制解調(diào)器 [4]。它的出現(xiàn)給 GSM 的發(fā)展注入了新的活力 ， 改變了傳統(tǒng)的以話音為主的通信手段 ， 打開了 GSM 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用的大門。所以在應(yīng)用上 ， 凡是使用調(diào)制解調(diào)器的地方大多數(shù)可以用 GSM 模塊代替。由于調(diào)制解調(diào)器必須通過 PSTN江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 或者其他專用通訊網(wǎng)進(jìn)行通信 ， 因而受地域 ， 線路等影響 ， 在應(yīng)用上有很大的局限性。而 GSM 模塊則無此限制 ， 所以基于這種模塊 ， 以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò) ， 可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用 ， 如 ： GPS/GSM (SMS)移動車輛監(jiān)控定位系統(tǒng) ； 移動 POS 機(jī) ， 移動收費(fèi)系統(tǒng) ； 移動性數(shù)據(jù)和 Inter 接入。 目前 ， 國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM 模塊有 Fal 的 A2D 系列、 Wavee 的 WMO2系列、西門子的 TC35 系列、愛立信的 DM10/DM20 系列、中興的 ZXGM18 系列等 ， 而且這些模塊的功能、用法差別不大 .其中西門子的 TC35 系列模塊性價(jià)比很高 ， 并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證 .所以這里選用的是西門子 TC35 系列的 它是西門子推出的最新的無線模塊 ， 功能上與 TC35 兼容 ， 設(shè)計(jì)緊湊 ， 大大縮小了產(chǎn)品的體積 . TC35i與 GSM 2/2 +兼容、雙頻 (GSM900/GSMl800)、 RS232 數(shù)據(jù)口、符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令接口 [5]， 為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸 ， 方便了用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。 無線電子存包柜的組成 無線電子存包柜包括單片機(jī)控制部分 ， 鍵盤控制部分 ， 數(shù)碼顯示部分 ， 執(zhí)行部分。 ： 它是系統(tǒng)的核心部分。由 ATC89C52 單片機(jī)、時(shí)鐘、復(fù)位電路等組成。 ： 這是用戶對自動存包柜進(jìn)行操作的控制面板。由 4*4 鍵盤組成。通過它可以實(shí)現(xiàn)所有的控制功能。鍵盤功能定義如下表 11： 表 11 鍵符說明表 鍵符 功能 09 輸入隨機(jī)密碼 10 存包 11 取包 12 退格 13 取消 14 確認(rèn) 15 短信 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 ： 這是用戶對自動存包柜進(jìn)行操作后 ， 能夠顯示 6 位隨機(jī)密碼。由數(shù)碼顯示驅(qū)動電路和 6 位數(shù)碼管組成。 ： 這是用戶按下按鍵后的執(zhí)行部件。由 4 個(gè)發(fā)光二極管模擬 4 個(gè)儲物柜 ， 發(fā)光二極管燈亮表示柜中無物 ， 反之則柜中有物 ； 1 個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警 ； 1 個(gè) GSM 模塊用于無線聯(lián)系管理員。 課題的意義及研究的內(nèi)容 目前 ， 很多大型超市的存包柜沒有無線功能 ， 這是一種缺失。隨著時(shí)代的進(jìn)步 和科技的發(fā)展 ， GSM 模塊必然會被引進(jìn)。 GSM 模塊功能強(qiáng)大 ， 且價(jià)格低廉 ， 它可以通過發(fā)送短信的方式與管理員聯(lián)系 ， 及時(shí)解決客戶的問題 ， 甚至可以向用戶發(fā)送密碼 ， 使用非常方便。據(jù)調(diào)查 ， 一個(gè) GSM 模塊足夠處理一個(gè)中心型超市的所有存包業(yè)務(wù)量。 無線電子存包柜與傳統(tǒng)自動存包柜相比 ， 多了 GSM 無線模塊 ， 當(dāng)用戶遇到問題需要求助時(shí)可以及時(shí)通過短信或電話與管理員聯(lián)系 ， 方便了客戶的問題解決 ， 這樣避免了顧客親自去找管理員 ， 節(jié)省了人力物力。使用這種方式 ， 基本上沒有什么污染 ， 成本也不高 ， 既方便了顧客 ， 又利于環(huán)保 ， 因此具有很好的市場前景。 所以 ， 本設(shè)計(jì)的主要思路是 ： 采用 ATC89C52 單片機(jī)做為控制器 ， 4*4 矩陣鍵盤作為按鍵輸入 ， 6 位數(shù)碼管顯示當(dāng)前信息。 當(dāng)用戶按下存包鍵時(shí) ， 系統(tǒng)檢測到空柜并打開 ，同時(shí)記錄下 5 位隨機(jī)密碼 ； 當(dāng)用戶按下取包鍵時(shí) ， 用戶輸入 5 位密碼 ， 系統(tǒng)驗(yàn)證成功打開柜門 ， 若連續(xù) 3 次輸入密碼錯誤 ， 蜂鳴器報(bào)警 ； 當(dāng)用戶按下短息鍵時(shí) ， 通過 GSM 模塊向管理員手機(jī)發(fā)送短信 ， 尋求幫助。 這種無線電子存包柜價(jià)格低廉 ， 操作方便 ， 安全可靠 ， 能夠滿足廣大顧客的需求。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 第 2 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 整體電路的工作原理 圖 21 系統(tǒng)框圖 如圖 21 所示 ， 系統(tǒng)可以分為 5 個(gè)模塊 ， 串行通信 GSM 模塊 ， 4*4 矩陣鍵盤模塊 ，6 位數(shù)碼管顯示模塊 ， 蜂鳴器報(bào)警模塊 ， LED 模塊。每個(gè)模塊都很重要 ， 通過鍵盤模塊實(shí)現(xiàn)所有功能的控制 ， 各個(gè)功能通過顯示模塊進(jìn)行識別 ， 報(bào)警模塊可以提示用戶密碼輸入錯誤 ， LED 模塊模擬柜門的關(guān)閉 ， LED 燈亮表示柜門打開或者說明是空柜 ， 燈滅則說明柜門關(guān)閉或已經(jīng)存入物品 ， GSM 模塊實(shí)現(xiàn)短信聯(lián)系管理員功能 ， GSM 模塊功能很強(qiáng)大 ， 是本次設(shè)計(jì)的主要 研究對象。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī) 是一種集成 電路 芯片 ， 是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中 斷系統(tǒng) 、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路 轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì) 80 年代 ， 由當(dāng)時(shí)的 4 位、 8 位 單片機(jī) ， 發(fā)展到現(xiàn)在的 32 位 300M的高速單片機(jī)。 常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī) ， 單片機(jī)又稱 單片微控制器 ， 它不是完成某一個(gè)邏輯功能的 芯片 ， 而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器 ， 控制器 ， 存儲器 ， 輸入輸出設(shè)備構(gòu)成 ， 相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)） ， 和計(jì)算機(jī)相比 ， 單片機(jī) 缺少了外圍設(shè)備等。概括的講 ： 一塊 芯片 就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí) ， 學(xué)習(xí)使用 單片機(jī) 是了 ATC89C52 按鍵模塊 顯示模塊 GSM模塊 報(bào)警模塊 儲物柜模塊 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁 解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇 ， 它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 由于 單片機(jī) 在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 ， 單片機(jī)由僅有 CPU 的專用 處理器 芯片發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè) 芯片 中 ， 使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小 ， 更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL 的 8080 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的 處理器 ， 當(dāng)時(shí)的 單片機(jī) 都是 8 位或 4位的。其中最成功的是 INTEL 的 8051， 此后在 8051 上發(fā)展出了 MCS51 系列 單片機(jī) 系統(tǒng)。因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e獲得了很大的好評。盡管 2021 年以后 ARM 已經(jīng)發(fā)展出了32 位的 主頻 超過 300M 的高端 單片機(jī) ， 直到現(xiàn)在基于 8051 的 單片機(jī) 還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用 處理器 更適合應(yīng)用于 嵌入式 系統(tǒng) ， 因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上 單片機(jī) 是世界上數(shù)量最多 處理器 ， 隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大 ， 單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 STC89C52 片內(nèi)有 ROM/E