【正文】 GSM報(bào)警系統(tǒng)后臺(tái)模塊設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2第二章 關(guān)鍵技術(shù)分析 3 GSM概述 3 3 3 6 7 Delphi編程語(yǔ)言 8 9 串口通訊的研究和實(shí)現(xiàn) 11 RS232C串口標(biāo)準(zhǔn) 11 串口通信的通信協(xié)議 12 端口參數(shù)比特率 12 串口通信的實(shí)現(xiàn)方法與MSCOMM控件 12 AT指令以及短消息開發(fā) 13 AT指令的簡(jiǎn)介與格式 13 AT指令的概述 14 SMS發(fā)送編解碼 15第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)的功能需求與整體設(shè)計(jì) 19 19 20 22 22 23 設(shè)計(jì)效果與設(shè)計(jì)重難點(diǎn) 27 串口通信模塊的設(shè)計(jì) 28 28 31 32 32 33第四章 系統(tǒng)調(diào)試與性能分析 34 系統(tǒng)調(diào)試 34 性能分析 34 課題展望 35結(jié)束語(yǔ) 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39第一章 緒論作為一種基于時(shí)分多址技術(shù)的系統(tǒng)，目前GSM(Global System for Mobile munication)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得很成熟了，應(yīng)用的范圍很廣闊，在很多方面都有用武之地。目前我國(guó)民眾進(jìn)行移動(dòng)通信主要是通過GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，在我國(guó)，這樣的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展成熟并且覆蓋到了全國(guó)的各個(gè)地方。GSM短消息服務(wù)就是一種實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)寄的處理，以實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳送簡(jiǎn)短的信息,是一種無線的應(yīng)用。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)都有覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的漫游等功能,網(wǎng)絡(luò)能力很強(qiáng),用戶在不同的地方使用GSM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不需要另外進(jìn)行組網(wǎng)；同時(shí),GSM系統(tǒng)可以容納相當(dāng)大數(shù)量的用戶?？偟膩碚f，GSM系統(tǒng)沒有了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)的諸如維護(hù)費(fèi)用高, 投資成本大,且用戶數(shù)量有限和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍等不足，而且在很大范圍內(nèi)的提高了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，為用戶減輕了很多的費(fèi)用。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本的業(yè)務(wù)的SMS短信息服務(wù)已得到越來越多的開發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商的青睞，SMS短信息服務(wù)數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)以GSM網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)，各種功能強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)可以被開發(fā)出，可以更好的來滿足消費(fèi)者的需求。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，手機(jī)和個(gè)人電腦等設(shè)備越來越普及，手機(jī)短信（SMS）由于其便捷、價(jià)格便宜而獲得了非常多手機(jī)用戶的喜愛，短信服務(wù)早已融入人們的日常生活，并成為了人們通信、交流的常用方式。SMS有很多優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)、信息量大、占用通信信道量小、簡(jiǎn)短直觀、便于保存以及群發(fā)功能更推進(jìn)了短信的發(fā)展。由于GSM的SMS業(yè)務(wù)不需要撥號(hào)建立連接，而是通過信令信道傳輸，在其它應(yīng)用系統(tǒng)中，基于GSM的SMS可廣泛應(yīng)用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?。無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋是GSM系統(tǒng)一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì), 與傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)相比，GSM本身還具備的其他優(yōu)勢(shì),這些都加快了像SMS這些應(yīng)用的普及。此外GSM的短信息系統(tǒng)借助于無線通信還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳輸,使得數(shù)據(jù)傳輸運(yùn)行穩(wěn)定，而且性能較好,數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送在此應(yīng)用的基礎(chǔ)上更為便利，同時(shí)為支持用于監(jiān)控的設(shè)備間的通信提供了平臺(tái)。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展以及人民生活水平的改善，測(cè)控技術(shù)，通訊技術(shù)等的快速發(fā)展與提高，高科技已經(jīng)涉及到人們生活的各個(gè)方面，為人們的生活提供了方便，人們生活水平也得到了提高，但同時(shí)一些這樣那樣的安全隱患也在生活中越來越多的出現(xiàn)，如火災(zāi)、煤氣中毒、匪盜等，這些災(zāi)難已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了人們家庭的幸福。智能家居的概念隨之被提出來，家居安全報(bào)警系統(tǒng)就是智能家居的一個(gè)重要組成部分。早期的家庭安全報(bào)警系統(tǒng)，如紅外線防盜報(bào)警器、煤氣報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器等，這些報(bào)警裝置只能夠滿足一般的需求，無二次報(bào)警功，實(shí)際能功能比較單一、性價(jià)比也不高。例如燃?xì)庑孤┲氯嘶杳院蟛荒懿扇∵M(jìn)一步防范措施、或無人在家時(shí)發(fā)生火情或匪盜，單純的警鈴報(bào)警不能給物質(zhì)財(cái)產(chǎn)提供保障，這顯然滿足不了家庭綜合報(bào)警的使用要求。目前，GSM短信報(bào)警已經(jīng)在普及的過程中，它性能穩(wěn)定，相比早期家庭安全警報(bào)系統(tǒng)性價(jià)比較高，在此支持平臺(tái)，為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備的通信提供了可靠的方法。在GSM模塊與計(jì)算機(jī)有機(jī)的結(jié)合，讓計(jì)算機(jī)參與到短信的發(fā)送過程中，GSM就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的短信應(yīng)用，從而能更好的實(shí)現(xiàn)家庭安全警報(bào)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)嘗試將計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的管理功能與GSM短信發(fā)送功能結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)對(duì)短信的綜合管理。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求我們提出的GSM報(bào)警系統(tǒng)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩部分。前臺(tái)部分主要為信息采集模塊，用于采集環(huán)境中的溫度數(shù)據(jù)，該部分是由溫度傳感器和單片機(jī)組成，溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境中的溫度，并經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在溫度數(shù)據(jù)超過某一警戒值的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)通過串口將這個(gè)數(shù)據(jù)傳給后臺(tái)部分，表明此時(shí)環(huán)境已出現(xiàn)危險(xiǎn)，需要有人去進(jìn)行檢修。筆者主要負(fù)責(zé)的是后臺(tái)部分，后臺(tái)部分分為PC機(jī)模塊和GSM模塊。在從串口接收到來自信息采集模塊的溫度數(shù)據(jù)后，PC機(jī)會(huì)立即將這個(gè)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)時(shí)間一并存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)，PC 機(jī)會(huì)向GSM模塊發(fā)送一個(gè)指令，使其向指定的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，在PC機(jī)界面上可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、刪除、修改等操作。,用Microsoft Access作為數(shù)據(jù)庫(kù)。第二章 關(guān)鍵技術(shù)分析 GSM概述GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)。開發(fā)GSM系統(tǒng)的目的是讓世界各地的用戶都能夠使用一個(gè)共同的移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。而目前，全球絕大部分國(guó)家和地區(qū)的用戶正在使用GSM電話，很好的說明了眾所周知的GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)這一點(diǎn)。GSM被看作是第二代的移動(dòng)通信系統(tǒng)，這是因?yàn)镚SM的信令和語(yǔ)音信道都是采用的數(shù)字式的，這與GSM之前的標(biāo)準(zhǔn)有很大的差異。GSM系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，突出的幾點(diǎn)如下：有著豐富的手機(jī)號(hào)碼資源、有相當(dāng)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定防干擾能力強(qiáng)、通話過程中遇到死角的幾率很小、通話的質(zhì)量很高、有很強(qiáng)的信息保護(hù)機(jī)制以防止被盜、對(duì)手機(jī)電量的消耗很少、有很好的保密性能、手機(jī)信息靈敏能很快接入到網(wǎng)絡(luò)、可以支持開通很多種業(yè)務(wù)以及可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際自動(dòng)漫游等。GSM的技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，并且技術(shù)先進(jìn)，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊。GSM900和DCS1800，即眾所周知的雙頻網(wǎng)絡(luò)，這兩者都是在GSM標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)功能的。GSM/DCS預(yù)定包含了不同移動(dòng)單元間信息處理設(shè)施與語(yǔ)音傳輸在內(nèi)的不同設(shè)施。GSM900和DCS1800這兩個(gè)系統(tǒng)所工作的頻率不盡相同，GSM900主要的工作頻率是900MHz，而DCS 1800的工作頻率是1800MHz，雖然工作在不同的頻率，但是它們能實(shí)現(xiàn)相同的功能。雙頻網(wǎng)（GSM900/DCS1800)是在原有GSM900的基礎(chǔ)上引入了DCS1800網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，構(gòu)成的方式是組網(wǎng)的方式，這一舉措是為了更好的滿足人們對(duì)通信的需求，為用戶提供更好的通信體驗(yàn)。構(gòu)建雙頻網(wǎng)可以很好的緩解當(dāng)前高話務(wù)密集區(qū)無線信道日漸使用緊張的現(xiàn)象。構(gòu)建了雙頻網(wǎng)之后，在雙頻手機(jī)的支持下，用戶的通信可以實(shí)現(xiàn)在GSM900/DCS1800這兩個(gè)系統(tǒng)之間自動(dòng)選擇質(zhì)量最優(yōu)的信道進(jìn)行通話，可以進(jìn)行自由的切換，如果用戶在通話的過程中，一開始用的是GSM9000系統(tǒng)，過了一會(huì)，DSC1800系統(tǒng)的質(zhì)量更優(yōu)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到DSC1800系統(tǒng)，切換的過程非常平滑，用戶基本感覺不到通信信道的切換，由于自動(dòng)選擇了最佳的通信信道，手機(jī)能更快的連接到網(wǎng)絡(luò)，用戶的通信體驗(yàn)自然相應(yīng)的比之前有了很大的提高。，大體上可以分為交換系統(tǒng)（SS）和基站系統(tǒng)（BSS）兩塊。 GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這里要說明的是，網(wǎng)管設(shè)備可以用來實(shí)現(xiàn)所有的對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的的維護(hù)操作的管理（OMC）。一、交換系統(tǒng)（SS：Switching System）它具有執(zhí)行用戶通話的相關(guān)功能，包括了以下幾個(gè)功能單元：MSC（Mobile Services Switching Center）：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心。它可以控制來自或發(fā)往其他數(shù)據(jù)系統(tǒng)和電話的呼叫，對(duì)系統(tǒng)的電話交換功能負(fù)責(zé)。同時(shí)還能執(zhí)行很多其他的功能，比如說網(wǎng)絡(luò)接口、普通信道的信號(hào)傳輸以及長(zhǎng)途電話的記錄等等。GMSC：Gateway MSC，關(guān)口MSC。它主要是用作移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口局。VLR（Visitor Location Register）：拜訪位置寄存器。它的主要作用是更新和存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，不同的是，它主要存儲(chǔ)的是服務(wù)小區(qū)內(nèi)的臨時(shí)用戶?？梢詾樵L問用戶提供服務(wù)，是一個(gè)臨時(shí)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括了移動(dòng)服務(wù)中心（MSC)所需要的用戶。VLR總是與MSC相結(jié)合，連接MSC的VLR會(huì)在一個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)漫游到另一個(gè)MSC時(shí)，向HLR請(qǐng)求相關(guān)移動(dòng)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。由于VLR具有監(jiān)理呼叫所需的信息，因此，今后如果移動(dòng)站點(diǎn)建立一個(gè)呼叫， VLR不需要每次都要向HLR進(jìn)行詢問。HLR：Home Location Register，歸屬位置寄存器。它是用來作為數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存用戶的數(shù)據(jù)的。AUC（Authentication Center）：鑒權(quán)中心。它提供了歲參數(shù)進(jìn)行加密及鑒定的功能，這是為了保證通話的私密性和安全性。在目前的蜂窩式電話世界中AUC可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)工作者進(jìn)行很好的保護(hù)，使其免受各種不同的欺騙。EIR(Equipment Identity Register)：設(shè)備信息記錄，它是一種含有各種移動(dòng)設(shè)備身份信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠使通話避免不合格的移動(dòng)站點(diǎn)或不合法的行為等。一方面，AUC和EIR可結(jié)合AUC/EIR的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，另一方面，也可作為單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。二、基站系統(tǒng)（Base Station System）可以實(shí)現(xiàn)與無線通信相關(guān)的功能，由兩部分組成：BSC(Base Station Controller)：基站控制器。它是一種性能很好的交換器，具有對(duì)無線電頻進(jìn)行調(diào)控的功能，還能配置單元數(shù)據(jù)等，除此之外，還為BTS、MSC以及一切的控制功能提供物理連接。BSC主要的工作是對(duì)無線基站進(jìn)行監(jiān)視，定位及切換小區(qū)，對(duì)小區(qū)資源及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以及對(duì)BSS的操作和維護(hù)等。MSC被大量的BSC所服務(wù)。 BTS(Base Transceiver Station)：基本傳輸站點(diǎn)（RBS2000系列）。它主要負(fù)責(zé)的是移動(dòng)站點(diǎn)和無線電通訊之間通信的接口。BTS為網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)單元服務(wù)，它是一種無線電通訊設(shè)備。一個(gè)BSC可以控制一組BTS。 三、維護(hù)操作管理（OMC）是一個(gè)微機(jī)化的操作維護(hù)中心，如MSC，BSC等?？梢愿鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)的大小，設(shè)立相應(yīng)數(shù)母的操作維護(hù)中心。在這些操作維護(hù)中心中，工作人員可以的監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)的情況，并及時(shí)處理設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的意外狀況。執(zhí)行OMC的系統(tǒng)也稱為支持和操作系統(tǒng)（OSS）。網(wǎng)絡(luò)工作者可以通過對(duì)OSS這一功能實(shí)體進(jìn)行監(jiān)控管理。它能夠?yàn)橛脩籼峁﹦澦愕闹С郑ū镜氐?、地域性以及集中性地操作及維護(hù)），這是OSS的主要目的，同時(shí)也是GSM網(wǎng)絡(luò)所需求的。OSS還有一個(gè)重要的功能，那就是為不同操作提供支持、維護(hù)機(jī)構(gòu)并提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)概要。GSM系統(tǒng)所能提供的最大蜂窩范圍是35公里。收發(fā)基站（Base Transceiver Station,即BTS)為移動(dòng)臺(tái)（Mobile Station，即MS)提供了通信所需的接口，這兩部分在廣播通道的范圍里的工作的完成需要通過無線電接口的幫助。BSC是一種新型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)單位，是由GSM所引進(jìn)的，BTS是由BSC控制的。一方面，它可以有效地控制MS和BTS兩者間的功率強(qiáng)度，另一方面，它對(duì)呼叫進(jìn)行的移交操作也具有很好的穩(wěn)定性，因而可以接收各種來自于交換節(jié)點(diǎn)的任務(wù)。MSC主要用于管理、建立和清除連接，并將呼叫路由與適當(dāng)?shù)姆涓C點(diǎn)進(jìn)行連接，它的主要作用是管理與控制位于其控制區(qū)域內(nèi)的用戶。MSC是GSM網(wǎng)絡(luò)的核心。它提供電話系統(tǒng)的接口和計(jì)費(fèi)的服務(wù)。這些儲(chǔ)存了每個(gè)移動(dòng)用戶信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，需要配合漫游位置寄存器（VLR)和當(dāng)?shù)匚恢眉拇嫫鳎℉LR)來運(yùn)作。VLR儲(chǔ)存了特定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)用戶的信息，而HLR提供了接入網(wǎng)點(diǎn)可提供的移動(dòng)用戶的相關(guān)信息以及一些附加的服務(wù)，它還包括任何附加服務(wù)是否被激活以及移動(dòng)臺(tái)開與關(guān)的信息。除此之外，還有：配合HLR的運(yùn)作，避免用戶號(hào)碼被非法使用，而只允許有用戶權(quán)限的用戶獲得服務(wù)，驗(yàn)證中心能夠可靠地識(shí)別用戶的身份；移動(dòng)臺(tái)的參數(shù)是由設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR)充當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)的，它能夠拒絕一些站點(diǎn)沒有經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)上賣家的批準(zhǔn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用，阻隔地下的移動(dòng)臺(tái)所發(fā)出的呼叫，阻止非移動(dòng)臺(tái)的入網(wǎng)操作，對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與鑒別。GSM標(biāo)準(zhǔn)用來傳送用戶信息和信令信息的信道是不同的，正因?yàn)槿绱耍辛讼旅娴膬煞N類型的數(shù)據(jù)： 用戶信息：包括語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。 信令信息：用于呼叫建立、釋放系統(tǒng)管理信息。GSM系統(tǒng)使用的協(xié)議與OSI協(xié)議模型所使用的差不多