【正文】 GPRS CLASS 10數(shù)據(jù)業(yè)務；主要特點：頻段包括900/1800MHz和850 / 1900MHz；接收靈敏度為 106bBm；工作溫度范圍 30℃ ~ +75℃；集群功能包括：集群通信業(yè)務、高速數(shù)據(jù)業(yè)務、脫網(wǎng)集群通信業(yè)務；主要功能包括：支持Group3, Class2傳真業(yè)務，電路交換業(yè)務(, )、分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務()、 FR/HR/EFR/AMR語音編碼、呼叫轉移、等待、保持、呼叫前轉 多方通話、來電顯示、可選鈴聲；其接口特性有AT命令集、40pin zip連接器、紅外串口接口、SIM 、2路模擬音頻輸入輸出接口、電源輸入接口和充電管理 ADC輸入、以及具有標準的RS232通信模式，容易與其它標準RS232設備相接。（2）HUAWEI GTM900C外圍電路圖見圖4圖4 HUAWEI GTM900C外圍電路 語音模塊（1）語音模塊選擇本次主機系統(tǒng)增加了一個語音播報功能，當有盜賊入室時，播放事先設定好的內容，干擾盜賊的行動；同時，當用戶在家，燃氣泄漏或者屋中起火時，及時語音報警，可以使昏然的戶主及時采取措施，以防中毒，確保人生財產安全。本系統(tǒng)中所使用的語音芯片是WT588D。WT588D是一款具有單片機內核的語音芯片，是廣州唯創(chuàng)電子有限公司聯(lián)合臺灣華邦共同研發(fā)出來的集單片機和語音電路于一體的可編輯語音芯片[10]?？刂颇Ｊ桨ǎ篗P3控制模式、按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制控制端口擴展輸出模式。可控制的語音地址位能達到220個。每個地址位里能加載可組合語音128段。（2）WT588D外圍應用電路設計 本次設計使用的是WT588D的三線串口控制模式，其典型應用該電路（PWM輸出，5V供電）的原理圖如圖5所示：圖5 WT588D三線串口典型應用電路 輸入設備（1）輸入設備選擇本設計采用44矩陣鍵盤作為輸入設備，由用戶通過按下對應按鍵手動輸入號碼，這樣就增加了系統(tǒng)的靈活性。鍵盤采用市面上廣泛使用的四角按鍵。本設計使用LCD320240液晶顯示器及時顯示用戶輸入的號碼，方便用戶及時更改輸入錯誤的號碼。當系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)下檢測到有突發(fā)信號，則顯示器顯示對應內容，方便用戶在家時通過顯示屏及時判斷出正確的事件。（2）按鍵連接電路設計由于ATmega128單片機的輸入輸出端口可以設置為上拉狀態(tài)，所以，本次矩陣鍵盤不需要在外圍電路上加上拉電阻。相比于51單片機，這在一定程度上降低了復雜度。其連接圖如圖6所示：圖6 4*4矩陣鍵盤連接圖 顯示設備（1）顯示設備選擇本次設計使用顯示屏的目的主要有三個：用戶通過按鍵輸入自己的號碼時，顯示屏及時顯示當前用戶輸入的號碼，以便用戶可以及時確認自己輸入的號碼是否正確；通過顯示屏顯示的內容，可以幫助用戶正確操縱使用本設計；顯示屏顯示的內容還可以及時告知用戶當前系統(tǒng)的狀態(tài)，當有突發(fā)情況時，用戶還可以通過顯示屏顯示的內容及時知曉確切的情況。所以，本次使用的顯示器的屏幕尺寸必須足夠大，方便用戶在遠處也能看得清楚顯示器顯示的內容。根據(jù)上面的要求，我使用CH320240圖形點陣型液晶顯示器作為本次設計的顯示模塊，它主要由行驅動器與列驅動器組成，可顯示320（列） 240（行）點陣?？赏瓿蓤D形顯示，也可顯示2015個（1616點陣）中文漢字。 ?具有功能較強的I/O緩沖器，主要表現(xiàn)在MPU在訪問時，不需判其忙，隨時準備接收MPU的訪問并在內部時序下及時地把MPU 發(fā)來的指令、數(shù)據(jù)傳輸就位。同時在接口部設置了適配8080系列和M6800系列MPU的兩種操作時序電路，通過引腳的電平設置可選擇二者之一。?可以管理64K顯示RAM，管理內藏的字符發(fā)生器及外擴的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。內藏字符發(fā)生器CGROM，固化了160 種57點陣字符的字模。還能外擴字符發(fā)生器，一次最多只能顯示及建立256 種字符?？梢詧D形方式、文本方式及圖形和文本方式進行顯示。指令功能豐富。工作溫度20～+70℃，儲存溫度30～+80℃。(2)CH320240的外部驅動電路 CHE320240顯示器的外部驅動電路如圖7所示：圖7 CH320240外部電路圖 無線接收器件NewMsgRF905模塊使用Nordic公司的nRF905芯片開發(fā)而成。NewMsg RF905單片無線收發(fā)器工作在433/868/915MHz的ISM頻段由一個完全集成的頻率調制器、一個帶解調器的接收器、一個功率放大器和、一個晶體振蕩器和一個調節(jié)器組成ShockBurst工作模式的。特點是自動產生前導碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進行編程配置[11]。電流消耗很低，在發(fā)射功率為+10dBm時，發(fā)射電流為30mA。進入POWERDOWN模式可以很容易實現(xiàn)節(jié)電。如圖8是NRF905的實物圖，其體積較小便于安裝，如圖9使其接口電路圖，接口線相對簡單。具體NRF905具有以下特性： (1)最高工作速率50kbps，高效GFSK調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合 (2) 125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要[12] (3) 內置硬件CRC 檢錯和點對多點通信地址控制 (4) 工作， (5) 收發(fā)模式切換時間 650us (6) 模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 (7) TX Mode: 在+10dBm情況下，電流為30mA。 RX Mode: (8) 標準DIP間距接口，便于嵌入式應用。圖8 NRF905實物圖圖9 NRF905接口電路 RS232到TTL電平轉換模塊（1）電平轉換器件選擇雖然本次設計的成品沒有用到該電平轉換模塊，僅僅需將mega128單片機上的串口通信接收發(fā)送管腳PE0和PE1與HUAWEI GTM900C模塊上的接收發(fā)送管腳對應連接即可。但是在調試過程中，我們可以將單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)在電腦上顯示出來，這樣我們就可以通過觀察單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)知道控制芯片能否成功發(fā)送指令使短信模塊發(fā)送正確的短信。這在調試過程中能夠很大程度上幫助我們準確查找程序錯誤。本系統(tǒng)中，單片機與電腦之間的通信選用的是USB轉RS232，而RS232信號的電平和單片機串口信號的電平不一致[7]，必須進行二者之間的電平轉換。在此使用的集成電平轉換芯片MAX232為RS232C/TTL電平轉換芯片[9]。（2）MAX232電平轉換電路設計MAX232芯片只使用單+5v為其工作 電壓，[8]。電路如圖10所示：圖10 RS232轉TTL電平轉換電路圖第三章 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 主機控制芯片主機的功能是接收來自從機發(fā)送過來的信號，判斷，然后做出相應的處理動作，控制各個模塊。由于主機所需控制的模塊比較多，所以對單片機的處理速度要求比較高；同時GSM短信模塊PDU短信模式，將短信內容進行PDU編碼都會占據(jù)相當大的內存，而且系統(tǒng)所用CH320240顯示器的顯示內容也會占據(jù)很大的內存容量，根據(jù)以上考慮，本次設計選用AVR單片機系列配置最高的ATmega128作為本次設計的主控制芯片。主控制芯片與外部連接情況如附錄1所示；接口管腳說明如下：PA0~PA7作為CH320240顯示器的數(shù)據(jù)口；PD0~PD3作為320240顯示器的控制端口；PC0~PC7作為4*4矩陣鍵盤掃描口；PE0~PE1作為主控制芯片與HUAWEI 900C的串行通信發(fā)送和接收口。本系統(tǒng)控制芯片與短信模塊的交流是通過串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。而Atmega128有兩個串口:USART0與USART1[4]。系統(tǒng)中我選用的是USART0。所以在實現(xiàn)單片機與短信模塊通信之前，我們需要對ATmega128進行串口初始化。串口的初始化包括：傳輸模式的選擇、波特率的設置、傳輸幀格式的設置以及發(fā)送接受的使能與中斷[5]。 對HUAWEI GTM900C的控制華為GTM900C無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標準的 AT 命令 及增強 AT 命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應用的理想解決方案。MCU對該短信模塊的控制主要是通過串口通信將AT控制指令發(fā)送給GTM 900C。相關的部分AT指令如表1下：表1 AT指令（部分）ASCI碼指令功能手機回答AT回車握手OKAT+CMGS發(fā)送短消息ATD05514247857。撥打05514247857電話AT+CMGL=0讀取電話上全部未讀過的SMS消息AT+CMGL=4讀取全部SMS消息AT+CMGR=X回車讀取第X條短消息AT+CMGF=0回車用PDU格式AT+CMGD=X回車刪除第X條短消息MCU發(fā)送字符串AT+CMGF=0回車，即設置短消息格式為PDU格式后，就得發(fā)送短消息內容了。但我們發(fā)的PDU信息是含有漢字的，所以我們需要將短消息內容進行PDU編碼。發(fā)送PDU信息的格式如表2所示：表2 PDU發(fā)送信息格式SCAPDUtypeMRDAPIDDCSVPUDLUD服務中心號碼1字節(jié)121211服務中心時間戳用戶數(shù)據(jù)長度用戶數(shù)據(jù) 對WT588D的控制WT588D語音模塊有很多控制模式，本設計我們選用的是三線串口控制模式。三線串口控制模式由三條通信線組成，分別是片選 CS，數(shù)據(jù) DATA，時鐘 CLK，時序根據(jù)標準 SPI 通信方式。通過三線串口可以實現(xiàn)對 WT588DU 語音模塊進行命令控制、語音播放。三線串口模式下，所有按鍵均無效。 三線串口控制模式由片選 CS、時鐘 CLK 和數(shù)據(jù) DATA 腳組成，時序仿照標準 SPI 通信方式，片選信號 CS 先拉低 5ms 以喚醒語 WT588DU 語音模塊，接收數(shù)據(jù)低位在先，在時鐘的上升沿接收數(shù)據(jù)。時鐘周期介于 100us～2ms 之間， 推薦使用 300us。數(shù)據(jù)成功接收后，語音播放忙信號 BUSY 輸出在 20ms 之后做出響應。發(fā)數(shù)據(jù)時先發(fā)低位，再發(fā)高位。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，無需先發(fā)送命令碼再發(fā)送指令，直接發(fā)送地址數(shù)據(jù)便可觸發(fā)播放語音。D0～D7 表示一個地址或者命令數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中的 00H～DBH 為地址指令，E0H～E7H 為音量調節(jié)命令，F(xiàn)2H 為循環(huán)播放命令，F(xiàn)EH 為停止播放命令，詳細時序圖如圖11所示： 圖11 三線串口控制時序說明：每次通電后等待 17ms，才能給 WT588DU 語音模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信號。在使用WT588D播放語音之前，需要將所需要播放的語音片段下載到芯片中，這時就需要使用WT588D VoiceChip軟件。WT588D VoiceChip 軟件是根據(jù) WT588D 語音芯片/ 模塊特性開發(fā)出來的相對應配套軟件，能極大程度的拓展 WT588D 語音芯片/ 模塊的各項功能，在最短的時間內完成 WT588D 語音芯片/ 模塊的各種編程工作，且操作界面簡單，編輯過程方便，完全的可視化傻瓜式操作，不需要懂得任何編程方法，都能輕易的操作 WT588D VoiceChip 軟件，使用它對 WT588D語音芯片/ 模塊各種控制模式程序的寫入、語音的替換、組合，音頻輸出模式的設置等。 對CH320240顯示器的控制（１）硬件說明該顯示器模塊的接口說明如表3所示：表3 CH320240顯示器管腳說明管腳名稱符號 電平 功能描述1VSS0V電源地2VDD電源電壓3V0負壓對比度調節(jié)端4/WRL寫信號5/RDL讀信號6CSL片選信號7A0H/LH：選擇數(shù)據(jù)寄存器 L：選擇指令寄存器8/RSTH/L復位信號：低有效9~16DB0~DB7H/L數(shù)據(jù)總線17LED+LED電18VEE0V負電源19LEDA背光正20LEDK0V背光負其接口信號的組合功能如表4所示：表4 CH320240控制信號　/CS　A0　/RD　/WR　　　　功能?。薄　。亍　。亍　。亟共僮鳌。啊　。啊　。啊　。弊x狀態(tài)標志位 ?。啊　。啊　。薄　。皩懼噶顓?shù)和顯示數(shù)據(jù)?。啊　。薄　。啊　。弊x顯示數(shù)據(jù)和光標指針 　０　?。薄　。薄　。皩懼噶畲a （２）軟件說明對該顯示器的控制需要一些控制指令，它的控制指令如表5所示：表5 CH320240初始化設置指令功能　　指令名稱　　　　　　控制信號操作碼參數(shù)量A0/RW /RD系　控統(tǒng)　制初始化設置1/0 0140H8 休閑模式設置1 0153H－　顯　示　操　作顯示狀態(tài)設置1/0 ０１58H/59H1顯示域設置1/0 0144H10光標形狀設置1/0015DH2CGRAM首地址設置1/0 015CH 2光標移動方向設置 1014C～4FH－點位移設置1/0 015AH1顯示合成設置1/0 015BH 1繪制操作設置光標地址1/0 0146H 2讀出光標地址1 0/11/047H2存儲操作顯示數(shù)據(jù)寫入1/00 142H 若干顯示數(shù)據(jù)讀取 10/1 1/043H若干讀狀態(tài)位 010－－第四章 系統(tǒng)的軟件設計 主機系統(tǒng)軟件流程圖