【正文】 現(xiàn)遠程控制可靠性高、信號傳播距離遠、覆蓋面積廣，并且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，運營期間無需維護網(wǎng)絡(luò)，運行費用低廉。1 總體方案與論證 設(shè)計方案模塊本設(shè)計是一個基于GSM模塊的遠程控制系統(tǒng)，GSM就是global system for mobile munications 【電信】全球通, 全球移動通信系統(tǒng) (亦稱“泛歐數(shù)字式移動通信系統(tǒng)”, 是一個根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會出版的 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、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(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)計是一種利用手機短信息實現(xiàn)對遠程監(jiān)控設(shè)備如交通路燈，家庭里的門鎖、家用電器、可視對講、報警裝置等進行智能控制或信息采集交流的設(shè)計思路。系統(tǒng)的開發(fā)基于短信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(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)、計算機系統(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，實現(xiàn)手機無線遙控和數(shù)據(jù)傳送，通過專設(shè)的短信控制中心和服務(wù)中心，為遠程監(jiān)控設(shè)備提供全方位的數(shù)字化服務(wù)。本設(shè)計就是用單片機控制GSM模塊采集和控制遠程設(shè)備信息的無線通信控制系統(tǒng)。本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)由GSM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11： 無線通信模塊我們設(shè)計此系統(tǒng)的前提是基于短信方式，簡單、方便使用、價格低廉的實用性系統(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，但它的價格比TC35要昂貴得多，而且在本設(shè)計系統(tǒng)中的技術(shù)要求TC35同樣能夠達到標(biāo)準(zhǔn)，因此綜合來考慮，選擇TC35做為本設(shè)計系統(tǒng)的無線通信模塊。 控制單元模塊的選擇控制模塊是本設(shè)計的核心，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、工作模式等各項參數(shù)的功能。因此必須需要一個微控制器才能達到要求，而MSP430F149單片機開發(fā)板不僅滿足設(shè)計要求，而且是自帶A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和本設(shè)計調(diào)試時所需的溫度傳感器模塊，在短時間內(nèi)和有限的條件下使設(shè)計更加輕松和方便。因此本設(shè)計采用MSP430F149單片機開發(fā)板作為系統(tǒng)的控制核心。 電源模塊的選擇，~。由于收音機模塊的應(yīng)用范圍很廣，DVD、電視等系統(tǒng)中則是對220V市電進行變壓后供電。本設(shè)計中采用7805穩(wěn)壓芯片對系統(tǒng)進行供電，由于這個電源可以很容易得到，設(shè)計中不再單獨給出。 系統(tǒng)總體框架本系統(tǒng)采用MSP430控制TC35無線模塊進行遠程通信。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，進而發(fā)送數(shù)據(jù)。： 系統(tǒng)遠程端框圖系統(tǒng)遠程端負責(zé)數(shù)據(jù)采集及控制外部設(shè)備，以及存儲重要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由MSP430單片機主控，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，24LC02B串行存儲器作為數(shù)據(jù)存儲器，電源模塊提供模塊的電源供應(yīng)。: 系統(tǒng)終端框圖系統(tǒng)終端由用戶GSM手機或者PC機，PC由串口接TC35模塊，上位機控制TC35模塊通信。2 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計，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、串行存儲器模塊及單片機模塊。下面對各個模塊進行詳細介紹。 電源及復(fù)位電路的設(shè)計 MSP430電源模塊的設(shè)計 MSP430電源模塊：。 ，另外在芯片的輸入管腳也放置了一個100nf的濾波電容，以減小輸入端受到的干擾。 TC35的電源模塊TC35模塊需要提供4V直流電壓， 圖 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22pf和100uf的電容，實現(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。、復(fù)位電路在單片系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)在上電時進行初始化，同時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： 復(fù)位電路由上圖可以看出：該電路非常簡單，以減小干擾。 串口通信模塊設(shè)計該系統(tǒng)實現(xiàn)的串口電路（RS232電路）主要是MSP430與上位機進行通信，實現(xiàn)單片機系統(tǒng)與上位機進行通信處理。由于單片機與上位機進行通信時接口電平不同，因此需要進行接口轉(zhuǎn)換，這里采用MAX3238E芯片來完成接口電平的轉(zhuǎn)換。具體的RS232電路圖如圖所示。 RS232電路圖 由圖可以看出，通過一個上拉電阻將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)，也可以通過單片機來控制該管腳。工作時將該管腳設(shè)置為低電平，需要處于低功耗時將該管腳設(shè)置為高電平這樣很容易實現(xiàn)控制。在管腳C1+、CC2+、CV+，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，實現(xiàn)單片機的TTL電平與上位機的接口電平的轉(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104pf的電容來實現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。 GSM模塊接口設(shè)計、GSM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 Service）和傳真服務(wù)?！?。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。通過獨特的40管腳ZIF連接器，實現(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50Ω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。 GSM模塊接口設(shè)計TC35模塊主要通過串口與單片機進行連接，從而單片機實現(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)計接口的簡單性，并且與單片機的UART進行連接，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現(xiàn)，采用軟件實現(xiàn)控制具有使用靈活等特點，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候，如果該管腳為輸出時，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10Ω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進行連接，從而可以通過單片機來控制TC35模塊的工作狀態(tài)。在設(shè)計時需要考慮TC35模塊的電源管腳并連在一起，由于TC35是一個功能完全的模塊，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)一個完整獨立的GSM終端。以下為TC35模塊的接口設(shè)計。由圖可以看出，TC35接口電路的設(shè)計比較簡單。在進行串口設(shè)計時，雖然TC35模塊串口管腳的工作電平是CMOS電平，單片機串口管腳的工作電平是TTL電平，但由于單片機的高電平和低電平的邏輯判斷電平可以實現(xiàn)屯TC35的管腳進行連接（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的串口線進行連接。由于TC35模塊的串口管腳中的DTR0和RTS0兩個管腳是輸入管腳，因此分別通過10KΩ的電阻將這兩個管腳拉高。/IGT為TC35模塊的工作狀態(tài)控制管腳，該管腳首先通過一個電阻拉高，平時該管腳為高電平，處于不工作狀態(tài)；另外該管腳還同時與單片機的一般I/O端口進行連接，這樣通過單片機來實現(xiàn)對TC35模塊的工作狀態(tài)的控制，當(dāng)單片機在該管腳送低電平時，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)，連接一個指示燈來指示工作狀態(tài)，、。 TC35_ZIF管腳接口電路 指示燈電路TC35 有一個同步信號腳SYNC （32腳 synchronization signal ) ，該腳是一個同步信號輸出端，該腳輸出的信號，反應(yīng)了模塊的工作情況。本系統(tǒng)在該端通過一個三級管接入 LED 燈，接法如圖 所示。 LED 燈受到該腳信號控制，可以顯示 TC35模塊運行的狀態(tài)。 指示燈電路1)、 LED 燈熄滅時：表示 TC35 處于關(guān)閉、休眠、報警或者充電狀態(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)，處于待機狀態(tài)二； 4)、 LED燈 75ms 亮／ 75ms 暗／ 75ms 亮／ 3S 暗：表示一個或多個 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)傳輸時，在交換一個數(shù)據(jù)包后， LE 。燈將會在一秒內(nèi)點亮。閃爍的持續(xù)時間約為 0 . 5 秒。 SIM卡電路TC35模塊的SIM卡座采用的是Molex座，該座有8個管腳，而TC35模塊的SIM管腳只有6個管腳，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： SIM卡接口示意圖 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卡管腳進行連接，在需要的地方加了電容進行濾波處理。當(dāng)SIM座的管腳7與TC35模塊的SIMDATA進行連接時，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進行連接時，則用來模擬SIM卡沒有插入的情況。 SIM座接口電路圖 串行存儲器的設(shè)計在本系統(tǒng)中，串行存儲器使用24LC02B芯片來實現(xiàn)。24LC02B主要是通過I2C實現(xiàn)與單片機的連接。 串行存儲器電路由圖可以看出，該電路的設(shè)計比較簡單。將24LC02B的第7管腳（寫保護管腳）接地，可使該芯片始終處于可以進行讀/寫的狀態(tài)。在實際設(shè)計的時候，也可以將WP管腳與單片機的一個一般I/O端口進行連接，通過單片機來控制24LC02B就處于寫保護狀態(tài)；單片機在該管腳輸出低電平，則24LC02B不處于寫保護狀態(tài)。在本電路中，主要為了簡化設(shè)計，直接將WP管腳接地，使24LC02B不處于寫保護狀態(tài)。24LC02B的A0、A1和A2都接地