【文章內(nèi)容簡介】 0A 芯片簡介 SIM900A是 GSM模塊的一種， 使用獨立的電源來保證正常工作，工作電壓一般在 4V左右，本設計提供的工作電壓為 。 SIM900A有多種 工作頻率 ， SIM900A的厚度僅僅只有 3毫米，上表面是一個邊長為 24毫米的正方形，并且 SIM900A采用表面貼裝的技術，組裝方便且集成度高 ，屬于一種緊湊的模塊元件 ， 可以方便用來短信的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，且功耗低，和低功耗的MSP430單片機配合使用，能夠低功耗的實現(xiàn)設計功能。 SIM900A 串口介紹 SIM900A有 兩個 不 對稱的異步 連接端口 ，一個 是 通信 端口 ，一個 是 軟件 配置端口 ，其連接方式是并行， 模塊的 數(shù)據(jù)通信設備 設備 是 根據(jù)傳統(tǒng)的 數(shù)據(jù)通信設備和數(shù)據(jù)終端設備相連接的 連接方式， 數(shù)據(jù)通信設備和數(shù)據(jù)終端設備 之間的 相互連接是使用一些 信號線的 相互連接相通 來 工作 的 。 當中串行端口 的 發(fā)送 數(shù)據(jù)的引腳是發(fā)送 信息 到數(shù)據(jù)終端設備的 接收數(shù)據(jù)的引腳的 信號線上， 接收數(shù)據(jù)的引腳 從數(shù)據(jù)終端設備設備的 發(fā)送數(shù)據(jù)的引腳的 信號線上接收數(shù)據(jù)。 其中 SIM900A與用戶端之間的連接如圖 所示 。 T X DR X DR T SC T SD T RD C DD S RR IT X DR X DR T SC T SD T RD C DD S RR I N GM O D U L E ( D C E )S e r i a l p o r tC U S T O M E R ( D T E )S e r i a l p o r t 1D e b u g p o r tD B G _ T XD B G _ R XS e r i a l p o r t 2T X DR X D 圖 SIM900A與用戶連接圖 SIM900A 的 SIM 卡接口應用 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 13 頁 共 35 頁 SIM900A中的 SIM卡接口 支持新的 GSM Phase 2+規(guī)范和 FAST 64 kbps SIM卡（用于 SIM應用工具包） 。 其中 SIM卡接口引腳定義如表 。 表 SIM卡接口引腳定義 引腳名稱 引腳序號 功能 VDD 30 根據(jù)卡類型選擇輸出電壓 DATA 31 SIM卡數(shù)據(jù) 進出 CLK 32 SIM卡時鐘 RST 33 SIM卡復位 PRESENCE 34 SIM卡 裝卸監(jiān)控 在 該設計中，采用 SIM900A構成的 GSM模塊如圖 。 圖 GSM模塊原理圖 供電模塊 對于整個系統(tǒng)的供電需要注意一點就是單片機的供電和 SIM卡模塊的供電電壓不同，所以要用到兩個穩(wěn)壓電路，即 SIPEX29302和 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 14 頁 共 35 頁 個直流穩(wěn)壓芯片。 本設計中單片機用的是 ，而 GSM用的是 ，為了 GSM收發(fā)模塊能夠正常工作設計了本模塊。 其中 GSM模塊供電，提供 ，所用電路 示意圖 如 圖 。 1 1 1 7 3 .3D C _ 5 V321 圖 示意 圖 其中的 AMS1117系列穩(wěn)壓器中的一種。 AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，可以提供 1A輸出電流，工作壓差可低至 1V。 在最大輸出電流時， AMS1117器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負載電流的減小而逐漸降低。 AMS1117的片上微調(diào)把基準電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。 ASM1117一共 是 3個引腳， 3引腳是輸入腳接在 5V電源上， 2引腳是輸出腳， 1引腳接地， 5V的電壓經(jīng)過 ASM1117之后輸出的是 ，供 GSM收發(fā)模塊使用，這個部分的原理圖如圖 。 圖 而 SIPEX20302所集成的直流穩(wěn)壓芯片給單片機供電，形成 。所用電路淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 15 頁 共 35 頁 示意 如圖 。 S I P E X 2 9 3 0 2 T 5P S E T 1123 5412 3D C 4 . 2 VD C _ 5 v 圖 SIPEX290302穩(wěn)壓器電路 示意圖 由此可以看出 SIPEX29302穩(wěn)壓器一共是 5個引腳， 3腳接 地， 2腳接入 5v電壓，最后經(jīng)過整個電路由 4腳輸出 ，其原理圖如圖 。 圖 SIPEX290302穩(wěn)壓器電路原理圖 4 電路軟件設計 軟件設計 簡介 該課題采用 C語言進行編寫，用的是 IAR軟件編寫的 C語言來實現(xiàn)單片機的各淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 16 頁 共 35 頁 個具體要求。此軟件的編寫可以實現(xiàn)對接收到的短信的讀取、處理、刪除，對 BMP085的數(shù)據(jù)處理，在 LCD1602的顯示屏上顯示，主要的 四 個程序分別是主程序 、 定時器程序 、 SIM900A程序和 BMP085程序 。 而 BMP085程序為芯片說明書自帶，稍作修改即可 應用（詳細代碼見附錄 B），所以這里主要介紹其他三個程序。 系統(tǒng)主程序 首先是進行初始化然后定義一個 While語句用來判斷是否收到新短信，如果收到就清除標志位來讀取、解析和回復短信，如果沒收到就執(zhí)行 24小時清除短信的代碼，同樣的，以上兩個過程都可以用 if語句來實現(xiàn)。詳細程序見附錄 B。 主程序主要起到收到的短信的讀取、處理、刪除的功能， 主程序的程序流程圖如圖 。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化讀 取 短 信處 理 短 信刪 除 短 信刪 除 短 信YYNN是 否 到 2 4 h是 否 有 新 短 信 圖 主程序流程圖 在主程序中 ，用 Init來定義初始化函數(shù)，初始化 也分幾個步驟 。 首先是初始化 430引腳以及時鐘，之后是串口初始化，即將收發(fā) GPRS模塊的數(shù)據(jù)初始化，然后啟動定時器 20ms 中斷，初始化定時器，在此要開啟全局中斷，之后才可以將 LCD160氣壓計傳感器、 GSM模塊進行初始化，在 GSM模塊初始化中又包括了上電、信號查詢、設置字符、刪除短信的過程 。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 17 頁 共 35 頁 初始化過程的流程圖如圖 。 初 始 化 4 3 0引 腳 及 時 鐘串 口 初 始 化氣 壓 計 初 始 化開 啟 全 局 中 斷L C D 1 6 0 2初 始 化啟 動 定 時 器初 始 化 定 時 器G S M 模 塊 初 始 化 圖 主程序 初始化流程圖 為了保證軟件與硬件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性，必須定義引腳的連接來確保一致性，軟件設計中，主要的幾個 引腳的 分配在代碼中的定義如圖 。 P 3P 4P 5P 8P 9D I R O U T S E L0 x F F0 x F F0 x F F0 x F F0 x F F0 x f f0 x f f0 x 0 000 x 4 00000 x C C0 x 0 3連 接 了 L C D 1 6 0 2 控 制 引 腳作 為 了 L C D 1 6 0 2 數(shù) 據(jù) 引 腳兩 控 制 腳 及 串 口 1連 接 了 B M P 0 8 5 I I C 工 作串 口 2 使 用 ， 接 G S M 模 塊 圖 軟件 引腳分配圖 定時器程序 為了及時更新 LCD1602上顯示的數(shù)據(jù)，必須加上定時器程序確保 LCD1602所顯示的數(shù)據(jù)具有實時性與正確性， 先進入 20ms 中斷的程序，之后在判斷是否檢測到新淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 18 頁 共 35 頁 短信，編寫清零代碼，在 25次之后，即過了 500ms 并且采集數(shù)據(jù)在 LCD1602上顯示之后再調(diào)用清零代碼，用計數(shù)相加的算法使程序持續(xù)運行， 詳細程序見附錄 B。 定時器程序 的程序流程圖 如圖 。 進 入 2 0 m s中 斷檢 測 串 口 接 收 數(shù) 據(jù)串 口 數(shù) 據(jù) 標 志 位 處 理清 零 計 數(shù)采 集 并 顯 示跳 出 中 斷是 否 到 2 5 次Y計 數(shù) 自 加N 圖 定時器流程圖 SIM900A 程序 AT 命令是 SIM900A識別的命令，把這些通過單片機的串口引腳發(fā)送給 SIM900A，SIM900A就會做信息處理反饋；也就是說 AT 命令的內(nèi)容按照 C語言的形式寫在程序里面了，單片機可以和 SIM900A通訊說話了。 最簡單的理解就是相當于協(xié)議， 如果 A說“給我一個筆”，然后 B回復“好的”，又給 A一支筆，那么“給 A一支筆”就相當于 AT 命令。 其中用到了許多的 AT 指令， AT 指令格式為 AT+一個指令，當用到信號質(zhì)量 命令時，加上 CSQ；設置字符集時，加上 CMGF，并將 1賦值給它；刪除所有短信時，加上 CMGDA，并將 DEL ALL賦值給它；讀取新短信命令的時候，則加上 CMGR，并將 1賦值給它；設置 GSM文本的時候，加上 CSCS，并將 GSM賦值給它；當發(fā)送短信命令的時候，加上 CMGS，并將 +86還有手機號碼賦值給它。 靈活運用這些 AT 指令，可以使得 SIM900A的程序運行的更加流暢和便捷?；搓幑W院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 19 頁 共 35 頁 SIM900A程序較為復雜，具體程序見附錄 A。 大致的流程圖如圖 。 模 塊 上 電設 置 字 符 集刪 除 所 有 短 信設 置 G S M 文 本讀 取 短 信設 置 字 符 集刪 除 所 有 短 信新 短 信 提 示發(fā) 送 短 信 命 令短 信 內(nèi) 容 發(fā) 送發(fā) 送 反 饋 圖 SIM900A流程圖 5 運行與調(diào)試 由于 本課題實現(xiàn)的功能雖然簡單但是比較復雜 ，為了 檢測 硬件 的焊接 是否 準確 ，調(diào)試開始時是 各個 模塊 分開 調(diào)試的，編寫了每個模塊的測試程序。 由于是用的 Altium Designer 設計出的印刷電路板送至工廠加工，所以在最初階段 有 大半 的 把握 保證 電路的連接和焊接是沒什么問題的，所以先嘗試一下能不能下載程序，根據(jù) 430單片機資料所說，最容易損壞的是外部晶振和輸入輸出端口，可以下載 430單片機指導書上的所說的官方代碼進行測試，代碼運行啟動外部晶振，并在運行后的一個地 方放進一個中斷步驟，看能不能執(zhí)行指令直至斷電。這些步驟完成以后就可以確保大問題沒有，就進行以下一些部分測試。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 20 頁 共 35 頁 單片機硬件電路的測試 單片機要檢測三個條件 —— 時鐘有無起振， 復位電路是否正常 ， 電源電壓是否正常。 一定要先 確定單片機是否正常 ， 如果不進行這些測試，可能會導致硬件出問題，之后的軟件也會跟著忙亂。 電源電路測試 在焊好所有的板子后，用萬用表檢測各段電路，各個焊點之間的電壓，若萬用表正常顯示，說明焊點正常，未發(fā)生斷路和短路情況，給板子插上電源，液晶顯示屏發(fā)亮，證明 LCD1602供電正常了 。 在設計電路板時添加了兩個 LED燈顯示，用來指示GPRS/GSM模塊以及單片機是否通電工作了，電路原理圖如圖 。 圖 LED指示燈原理圖 在通電之后紅色指示燈亮起表示電源 POWER通電成功，綠色指示燈閃爍表示GSM模塊正在運行工作。 顯示模塊電路的測試 在敲定選擇用 LCD1602液晶顯示屏之后，在液晶顯示器件的選擇上一開始選用的是 12864液晶顯示，由于 12864的使用電壓不好控制和價格比較昂貴，根據(jù)實際情況最終選擇了 LCD1602作為信息的顯示模塊。 系統(tǒng)總體運行 經(jīng)過 IAR for 430軟件編寫軟件文件，板子上有一個 Jtag的雙排針接口，下載使用 430仿真器下載，下載器一段接電腦，一段接設備就可以下載了。下載完成后接通電源后 GSM閃爍燈和電源閃爍燈不停閃爍說明通電完成， LCD1602顯示出兩排字，上排顯示溫度值，下排顯示氣壓值。發(fā)送“ QYJ”到單片機板上的手機卡號上，過段時間后，發(fā)送的手機端接收到單片機回送的消息 ， 由此成功實現(xiàn)設計功能。 運行結果淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 21 頁 共 35 頁 如圖 。 圖 系統(tǒng)運行結果圖淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 22 頁 共 35 頁 結 論 本次畢業(yè)設計是基于 GSM模塊的數(shù)字氣壓計的設計，整個系統(tǒng) 是在 IAR for 430環(huán)境下，利用 C語言實現(xiàn)的。本設計以單片機 MSP430為控制核心，運用基礎的單片機知識實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、處理和液晶顯示等功能，達到了預期的設計要求。接通電源后等待，液晶屏顯示氣壓值和溫度值， GSM模塊會將手機發(fā)送的短信處理，然后將信息經(jīng) MSP430單片機處理后回送給手機，實現(xiàn)遠程獲取氣壓值和溫度值。 這次畢業(yè)設計基本完成了預期目標，由于時