【正文】 分散、偏遠地區(qū) 具有很高的使用價值。 可節(jié)約大量人力、財力、時間。而且安全隱患底。可避免不必要的災(zāi)難。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 2 2 系統(tǒng)組成和工作原理 圖 1：系統(tǒng)組成和工作原理圖 實現(xiàn)過程 該系統(tǒng)分為兩部分：第一部分主要是單片機實現(xiàn)溫度采集、顯示、存儲。主要由單線 溫度 傳感器 DS18B STC89C51RC 單片機 實現(xiàn) 。第二部分主要包括 TC35GSM 模塊對收集數(shù)據(jù)進行傳送、處理。 總體思路。 對單片機初始化，將 STC89C51RC 單片機測試溫度以串口短信 發(fā)送 方式 給 GSM 模塊 。由此了解此時此地溫度狀況。 軟件流程圖 圖 2： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框圖 溫度采集 STC89C51 單片機 GSM 通信模塊 監(jiān)測中心 PC機或手機 GSM網(wǎng)絡(luò) 溫度傳感器 顯示模塊 單片機 數(shù)據(jù)存儲器 RS232接口 MAX232 TC35 GSM模塊 GPRS網(wǎng)絡(luò) 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 3 3 硬件介紹 GSM 模塊 模塊介紹 TC35 是 Siemens 公司推出的通信 GSM 模塊， 它設(shè)計小巧、功耗很低、主要由 GSM基帶處理器、 GSM 射頻部分、電源、閃存（ Flash） 4 部分組成， 可以快速安全可靠的實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語 音傳輸。模塊工作電壓為 ——，可以工作在 900MHZ和 1800MHZ兩個頻段，所在頻段功耗分別為 2W 和 1W。 GSM 模塊是繼 GSM 手機外又一種非常重要的 GSM 移動通信系統(tǒng)的終端設(shè)備，即通常所說的 GSM Modem，它以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，不受地域、線路等影響，且運行成本低。 GSM 基帶處理器是整個模塊的核心，它控制模塊內(nèi)各種信號的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大的處理過程。 GSM 射頻部分是一個單片收發(fā)器，它完成對射頻信號的收發(fā)等處理。 GSM模塊電源是把外部輸入電源電壓進行穩(wěn)壓處理后供 GSM 基帶處理器和射頻 部分使用。Flash用來存儲一些用戶配置信息、電話本和其他信息。 TC35 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、符合 RS232 接口標準，有固定參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗位，波特率在 300bps——115bps 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，支持標準AT 命令集。通過這一接口可以用 AT 命令切換操作模式，使它處于語音、數(shù)據(jù)、短消息或傳真模式。 TC35 引腳介紹 TC35i模塊有 40 個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座 )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。 TC35i 的第 1～ 5 引腳是正電源輸入腳通常推薦值 ，第 6～ 10 引腳是電源地。1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14 為ACCUTEMP 接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。 15 腳是啟動腳 IGT，系統(tǒng)加電后為使 TC35i進入工作狀態(tài) ,必須給 IGT加一個大于100ms 的低脈沖 ,電平下降持續(xù)時間不可超過 1ms。 16～ 23 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、DTR0 和 DCD0。 tc35i 模塊的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合ITUT RS232 接口標準。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗位，波特率在 300bps~115kbps 之間可選，默認 9600。硬件握手信號用 RTS0/CTS0，軟件流量控制用 XON/XOFF， CMOS 電平，支持標準的 AT 命令集。 其中 18 腳 RxD0、 19 腳 TxD0 為 TTL的串口通訊腳，需要和單片機或者 PC 通訊。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 4 TC35i使用外接 式 SIM卡 , 24～ 29為 SIM卡引腳， SIM卡同 TC35i是這樣連接的 :SIM上的 CCRST、 CCIO、 CCCL、 CCVCC 和 CCGND 通過 SIM 卡閱讀器與 TC35i 的同名端直接相連， ZIF 連接座的 CCIN 引腳用來檢測 SIM 卡是否插好，如果連接正確，則CCIN 引腳輸出高電平，否則為低電平。 TC35i 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i的工作狀態(tài)，可用 AT 命令 AT+SYNC 進行切換，本模塊使用的是后一種。當(dāng) LED 熄滅時 ,表明 TC35i處于關(guān)閉或睡 眠狀態(tài)；當(dāng) LED 為 600 ms 亮/600ms 熄時，表明 SIM 卡沒有插入或 TC35i 正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng) LED為 75 ms 亮 /3s熄時，表明 TC35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。 3 32 腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為 SYNC。 35～ 38 為語音接口， 3 36 接揚聲器放音。 3 38 可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端， 39 是話筒負端） TC35 通信 TC35 的數(shù)據(jù)通信電路以 MAX232 為核心實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信。 MAX232 的作用是實現(xiàn) TTL 電平轉(zhuǎn)換。該器件包含 2 驅(qū)動器、 2 接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F 電平。該器件符合 TIA/EIA232F 標準，每一個接收器將 TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成 5VTTL/CMOS 電平。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F 電平。其功能主要是實現(xiàn)串口通訊功能驅(qū)動與串口數(shù)據(jù)接收，MAX232CPE芯片必須 +5V 電源才會工作。它是 116 針 SMD 封裝 IC，用于完成計算機232 端口數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換。它的內(nèi)部電源才會工作。它是 16 針 SMD 封裝 IC，用于完成計算機 232 端口電平轉(zhuǎn)換。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12V 和 —12V 兩個電源，提供 給RS232 串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。游 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13 腳 (RIIN)、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT輸出。第三部分是供電， 15 腳 GND、 16 腳 VCC(+5V)。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 5 圖 3： MAX232 引腳圖 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO92 小體積封裝形式；溫度測試范圍為 55℃ ~+125℃ ，可編程為 9 位 ~12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達 ℃ ，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源即可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個 DS18B20 可以并聯(lián) 3 或者 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 圖 4： DS18B20 引腳圖 表 1：引腳描述 引腳 符號 說 明 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 6 1 GND 地 2 DQ 單線運用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 3 VDD 可選 VDD 引腳 單片機介紹 STC89C51RC 單片機 STC89Cxx，最高頻率可達 90MHz，片內(nèi) 4K 以上 FLASH 程序存儲器， 8K 左右的片內(nèi) EEROM ， 512B1208B片內(nèi) RAM， 36 個 IO 口。 STC89C51 單片機具有增強型 12 時鐘 /機器周期、 6 時鐘機器 /周期任意選擇，工作電壓為 （ 5V 單片機） /（ 5V 單片機）；工作頻率范圍： 040MHZ，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHZ。實際頻率可達 48MHZ。用戶應(yīng)用程序空間為4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字節(jié) ；片上集成 1280 字節(jié) /512 字節(jié) RAM；有 32/36 個通用 I/O 口， P1/P2/P3/P4 是準雙向口；集成 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IPA（在應(yīng)用可編程），無需專用的編程器 /仿真器，可通過串行口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3秒就可以完成一片，具備 EEPROM 功能，共有 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器，其中定時器T0 還可以當(dāng)成 2 個 8 位定時器使用 。部分外圍電路如圖所示： 圖 5：部分外圍電路圖 STC89C51RC 芯片引腳介紹 (1)I/O 端口線輸入輸出引腳 (引腳圖見附錄 B) 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 7 （ 3932）： P0 口是一個漏極開路 型準雙向 I/O 口。 （ 18）： P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在 EPROM 編程和程序驗證時接收 8 位地址。 （ 2128）： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時送出高 8 位地址。 （ 1017）： P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 (2)控制線控制引腳 ALE(30):地址鎖存控制信號。用于控制 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 PSEN（ 30）：外部程序存儲器。在讀外部 ROM 時，低 電平有效，以實現(xiàn)外部 ROM單元的讀操作。 EA(31):訪問程序存儲控制信號。低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；高電平時，對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 RST/Vpp（ 9） :復(fù)位信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。 (3)外部晶體線 XTAL1(19)和 XTAL(18)：外部晶體引線端。 (4)主電源引腳 VCC(40):+5V 電源。 VSS（ 20）：地線 GND。 4 軟件部分 DS18B20 與單片機的通信 根據(jù) DS18B20 的初始化時序，寫時序和讀時序，分別編寫了 3 個子程序： INIT為初始化子程序， WRITE 為寫子程序， READ 為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始。主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：初始化、 ROM 操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動 DS18B20 開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度等轉(zhuǎn)換值。 TC35iGSM 模塊與 PC機的串行通信 上位機 (PC 機 )與 TC35i GSM 模塊的通信采用 RS232 總線格式 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于短信回傳的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)備設(shè)計 8 圖 6： PC 機與 TC35i GSM 模塊的通信原理圖 要 使用 TC35 模塊實現(xiàn)短信收發(fā)，就必須理解串口通信、 AT 指令和短信的編碼、解碼。 短信編碼 對于短信的收發(fā)控制模式，按時間先后，共有三種模式： Bloke Mode、基于 AT 指令的 Text Mode、基于 AT 指令的 PDU mode（ Protocol Data Unit）。使用 Block 模式需要生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動支持。 Text 模式收發(fā)短信代碼簡單，但只能發(fā)送簡單英文短信（純文本格式）。而 PDU 模式可以實現(xiàn)中文、英文、聲音和圖像等的收發(fā)。我們這里介紹的就是利用 AT 指令在 PDU 模式下通過 TC35 模塊收發(fā)短消息。 在 PDU 模式中，可以采用三種編碼方式來編碼內(nèi)容，分別是 7bit 編碼、 8bit 編碼、16bit 編碼。 7bit 編