【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 者特殊要求下傳統(tǒng)檢測(cè)方式的局限性，同時(shí)可以 為使用用戶提供更加舒適便捷的用戶體驗(yàn) 。 （ 3） 系統(tǒng)的軟硬件配置能夠按照有關(guān)監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行配置，這樣能夠有效提高整體系統(tǒng)的性價(jià)比，在保證遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)質(zhì)量的條件下盡量減小其成本，做到低成本高收益的效果 。 （ 4） 由于使用了現(xiàn)有的成熟移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)可以做到更好的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)在數(shù)據(jù)安全方面也得到了保證。同時(shí)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也可以盡量多樣化，保證了使用的便捷與人機(jī)友好性 [16]。 GSM 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型 由于該 GSM移動(dòng)通信 網(wǎng)絡(luò) 中不同 的 用戶信息和信令信息是使用不同的信道來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?，故而這兩個(gè) 類別的信息內(nèi)容有著很大的不同：其中 用戶信息 是 包括語(yǔ)音和數(shù)據(jù) 的信息，而 信令信息 則是指哪些 用于呼叫建立、釋放系統(tǒng)管理信息。 與此同時(shí)，在該移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中信令信息除去上面所提到的呼叫建立和釋放系統(tǒng)管理信息兩種功能之外，短消息的信息傳輸也是使用這一信息類型 。 無(wú)線通信的接口標(biāo)準(zhǔn)也同樣在上述的 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng) 規(guī)范中 得到了規(guī)定 ， 如下圖所示的信令協(xié)議模型中所說(shuō)明的， GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中 標(biāo)準(zhǔn)接口信令 是依據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的不同的功能，通過(guò)分層傳輸由 網(wǎng)絡(luò)的不同部分 進(jìn)行傳輸工作 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 GSM 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型 示意圖 其中 的 各通信實(shí)體 標(biāo)志 含義 也各不相同 ： CC表示的是 呼叫控制 ； SMC表示的是 短信息業(yè)務(wù)控制 ； MM表示的是 移動(dòng)特性管理 ； TCAP表示的是 轉(zhuǎn)移能力應(yīng)用部 ； RM表示 無(wú)線資源管理 ； SCCP表示 信令連接控制部 ； BSSMAP表示 基站系統(tǒng)理應(yīng)用部 ； MTP表示 信息傳輸部 ； ISDNUP表示 ISDN 用戶部 ； MAP表示 移動(dòng)通信應(yīng)用部 [17]。 AT89S52 單片機(jī) AT89S52 單片機(jī)當(dāng)前已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，由于配備了其 功耗低 、 性能強(qiáng)的 微控制器 以及大容量的可編程存儲(chǔ)器，而且能夠與先前開 發(fā)的 同類型處理器 在很多當(dāng)面如指令系統(tǒng)、引腳結(jié)構(gòu)等都保持兼容，所以 該型號(hào)處理器 能夠勝任很多領(lǐng)域的工作要求 。AT89S52 型單片機(jī) 具有板載的 Flash 存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)用戶編寫的程序以供單片機(jī)來(lái)執(zhí)行 。 AT89S52 型單片機(jī)芯片上集成了一部能夠獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)的所有必須要素，如中央處理器、存儲(chǔ)器、 I/O 接口等等硬件部分，這些硬件組成部分相互協(xié)同工作保證了微型計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。 隨著時(shí)代的不斷發(fā)展與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究的不斷進(jìn)步， AT89S52 單片機(jī)已經(jīng)用時(shí)間證明 該型號(hào) 單片機(jī) 成本低廉，工作穩(wěn)定，性能也能夠適應(yīng)較多場(chǎng)合的 要求，在當(dāng)今的微處理器市場(chǎng)上已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)重要的位置。 下圖 所示 為該型號(hào)單片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)原理 ： 移動(dòng)臺(tái) 移動(dòng)交換中心 基站 CC SMC SS MM RM L1 L2 L3 BSSMAP RM SCCP L2 MTP L1 CC MM MAP DN UP BSSMAP TCAP SCCP SCC MTP MTP MTP 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 AT89S52 單片機(jī) 主要結(jié)構(gòu)原理 MCS51 單片機(jī)是在 其前代產(chǎn)品 48 型號(hào)單片機(jī) 的基礎(chǔ)上 進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)充 推出的增強(qiáng)型產(chǎn)品， 新工藝的使用 提高了 單片機(jī)內(nèi)部組成部分的 集成度， 因此單片機(jī)的硬件性能也得到了一定程度上的增強(qiáng) ， 同時(shí)其 功能單元 不論是在數(shù)量還是在種類上都得到了一定的增強(qiáng) 。MCS51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)上有如下一些顯著的特點(diǎn) : （ 1） 片內(nèi)有 128 個(gè)單元 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 ，如果將其 尋址空間 進(jìn)行擴(kuò)大便可以 使得外部程序存儲(chǔ)器得到很大的擴(kuò)充 。 （ 2） 片內(nèi)的 有著包含各種種類的數(shù)個(gè) I/O 口， 其中包含了一個(gè)全雙工 串行口。 （ 3） 片內(nèi)包含了 5 個(gè)中斷源，其中斷系統(tǒng)具有兩級(jí)優(yōu)先權(quán) 。 （ 4） 片內(nèi)包含了 兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ，這兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器可以在不同程序功能下進(jìn)行 4 四種不同模式的工作 。 （ 5） 有賴于其中內(nèi)置的布爾處理器， MCS51 型 單片機(jī)能夠 有效地 進(jìn)行各種 過(guò)程控制。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 單片機(jī)引腳電路 其中內(nèi)置的布爾型處理器具有相當(dāng)出強(qiáng)的功能，為了實(shí)現(xiàn)該布爾型處理器的相應(yīng)功能，它配備了獨(dú)立的 IO 口、 CPU 和 寄存器 系統(tǒng)。這對(duì)于 單片機(jī)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是一次重要的突破 。 布爾型處理器以及單片機(jī)的 8 位處理器在不同的工作要求下共同合作，使得本來(lái)復(fù)雜的運(yùn)算功能得以順利實(shí)現(xiàn)。 MCS51 單片機(jī)中 的八位處理器 和布爾處理器的硬件資源 在運(yùn)算工作中 二者 互相協(xié)作起到了相當(dāng)大的作用 ，這 也 是 MCS51 單片機(jī) 的獨(dú)到之處。 通訊模塊 TC35的原理 西門子推出的 TC35 無(wú)線通信模塊是其新一代的 GSM 模塊，該模塊自帶 RS232 通訊接口，可以通過(guò)串行口方便地與其他計(jì)算機(jī)或者單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。他能夠?qū)崿F(xiàn)集快速、安全、可靠于一身的遠(yuǎn)程無(wú)線通信系統(tǒng)解決方案，該 模塊在數(shù)據(jù)交換、語(yǔ)音傳輸以及短消息服務(wù)方面都有著穩(wěn)定的表現(xiàn)。 TC35 模塊的工作電壓可以從 行浮動(dòng) ， 該模塊信號(hào)頻率 工作在 900MHz 或者 1800MHz， 工作在兩個(gè)不同頻段時(shí)的功耗為2W 和 1W[18]。 該 模塊 具有其特殊的 AT 命令集 ， 其短消息發(fā)送同時(shí) 支持文本 模式 和 PDU模式兩種方式 。 與此同時(shí) ， TC35 模塊同時(shí)具備 電話簿功能 以及 漫游檢測(cè) 等等 功能， 根據(jù)耗電量的不同，他具有常見(jiàn)模式以及 省電模式 兩種模式 。 使用其獨(dú)特的 ZIF 連接器 可以連接手機(jī) SIM卡，并且以此來(lái)實(shí)現(xiàn)指令信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)以及控制信號(hào)能夠 在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)雙向傳輸 。 TC35 模塊由 其內(nèi)置的各個(gè)模塊部分組成，其中包括 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 塊以及 電源模塊 、 FLASH 存儲(chǔ)器和天線等等多個(gè)不同部分 組成。 基帶處理器是 TC35 無(wú)線通信模塊的核心部分，它負(fù)責(zé)著系統(tǒng)中 語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào) 的處理任務(wù) ， 同時(shí)也包括了蜂窩網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字設(shè)備的數(shù)字以及模擬方面的功能。并且可以 支持 FR、 HR 等等 語(yǔ)音信道 的 編碼 ，而不要任何額外的硬件部分進(jìn)行協(xié)助 。 圖 MAX232 引腳圖 圖 MAX3232 芯片引腳結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu) TC35i 除了自身所帶的 TXD、 RXD 串口引腳外，在使用是還可以用 MAX232 芯片 為核心 進(jìn)行模塊內(nèi)外 電平 的 轉(zhuǎn)換 ，一次實(shí)現(xiàn) TC35 模塊與計(jì)算機(jī)或其他具有串口的設(shè)備進(jìn)行通信交互 。 MAX232 芯片的作用則是進(jìn)行 TTL點(diǎn)評(píng)與 232 電平的轉(zhuǎn)換。這一芯片 包含 了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器以及一個(gè)用以產(chǎn)生 232 電平的電壓發(fā)生器 。 該芯片中的接收器負(fù)責(zé)將接收到的 232 電平轉(zhuǎn)換為常用的 5V的 TTL 電平。而與此相反的是 發(fā)送器 的功能，發(fā)送器負(fù)責(zé) 將 TTL 電平經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)變?yōu)?232 電平。 MAX232 在工作過(guò)程中也需要 5V的電源來(lái)為其提供轉(zhuǎn)換電平的能源 ,MAX232 芯片是標(biāo) 準(zhǔn) 16 針?lè)庋b 的集成芯片 ， 現(xiàn)今這塊芯片最為常用的作用在將 TTL 電平的串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠與計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行連接的 232 電平信號(hào) 。MAX232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由三部分構(gòu)成的 ： 包括 電荷泵電路 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道以及供電部分 。其中 電荷泵電路 的 功能是產(chǎn)生 正負(fù) 12V的電壓 ， 以 提供 RS232 串口 所需的相應(yīng)電壓 。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道 則是負(fù)責(zé)芯片內(nèi)外的數(shù)據(jù)傳輸功能。 供電 部分則是 MAX232 芯片的第 15 腳GND 以及第 16 腳 VCC，這兩個(gè)引腳用來(lái)連接電源電路，以帶動(dòng)整個(gè)芯片的運(yùn)作 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 溫度傳感器 DS1820 本設(shè)計(jì)中使用的溫度傳感器是 DS1820 數(shù)字式溫度傳感器 ， 他是由 美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司研制，并且該傳感器能夠?qū)χ苓叚h(huán)境的溫度進(jìn)行感應(yīng)并且將內(nèi)部對(duì)溫度的感應(yīng)轉(zhuǎn)換為其引腳上輸出數(shù)據(jù)的變化 ， 根據(jù)不同程序編程的設(shè)定 ， 該溫度傳感器可以通過(guò)相應(yīng)的編程對(duì)周邊溫度進(jìn)行 9 位進(jìn)度 讀數(shù) ， 而且該型號(hào)的溫度傳感器支持在單片機(jī)的統(tǒng)一接口上串接多個(gè)傳感模塊，單片機(jī)也能夠通過(guò)每個(gè)模塊上的編號(hào)識(shí)別出每個(gè)不同的傳感器模塊，通過(guò)這樣的 多個(gè)傳感器 串接方式便可以直接的為多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)節(jié)約下很多邏輯電路和硬件 [19]。 圖 DS18B20 外形圖 DS18B20 的主 要特性 包括其電壓適應(yīng)范圍、單線接口連接方式、集成度高、測(cè)溫范圍廣精度高等方面，由于其如此多優(yōu)點(diǎn)的存在使得該溫度傳感模塊在實(shí)際應(yīng)用中常常能夠大量不同的工作環(huán)境與要求。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì) 預(yù)定實(shí)現(xiàn)的 目標(biāo)： 首先實(shí)現(xiàn)使用單片機(jī)配合 DS18B20 模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集；單片機(jī)將來(lái)自溫度檢測(cè)模塊傳來(lái)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)； 最后 單片機(jī)控制 TC35通信模塊將存儲(chǔ)的溫度數(shù)值發(fā)送到監(jiān)控用戶的手機(jī)上 。 圖 設(shè)計(jì)中各模塊作用 整個(gè)系 統(tǒng)由單片機(jī)、 TC35 移動(dòng)通信模塊以及 DS18B20 溫度感應(yīng)模塊整合構(gòu)成。其中單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，單片機(jī)負(fù)責(zé)著系統(tǒng)中對(duì)溫度數(shù)據(jù)的處理、控制 TC35 模塊進(jìn)行通信等等關(guān)鍵任務(wù)，其次是 DS18B20 溫度感應(yīng)模塊，該模塊負(fù) 責(zé)對(duì)檢測(cè)點(diǎn)周邊溫度進(jìn)行檢測(cè)，將周邊的溫度轉(zhuǎn)換為其引腳上數(shù)據(jù)的變化，以此將溫度數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理，另外 TC35 移動(dòng)通信模塊也負(fù)責(zé)著相當(dāng)重要的內(nèi)容， TC35 的職責(zé)是單片機(jī)要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)送到用戶的手機(jī)上，這也是整個(gè)系統(tǒng)工作流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié) ，決定了整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)交互體驗(yàn)，起到了非常關(guān)鍵的 作用。通過(guò)上述的三個(gè)核心模塊的協(xié)作構(gòu)成了整個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的整體功能。接下來(lái)的章節(jié)里將對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的具體信息進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 STC89C52 單片機(jī) DS18B20 溫度傳感器 TC35 移動(dòng)通信模塊 電源 監(jiān)控者使用手機(jī)接收 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 單片機(jī)最小系統(tǒng) 我們所常說(shuō)的單片機(jī)其實(shí)是結(jié)合了一部微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行所必須的各種部件于一塊芯片內(nèi)部，整個(gè)微型計(jì)算機(jī)的體積只有一塊芯片的大小，故而這種高度集成的微型計(jì)算機(jī)被稱為單片機(jī)。所有的單片機(jī)最小系統(tǒng)必須包含電源、處理器、時(shí)鐘電路等等各種必須的組成部分，而這些組成部分分別在單片機(jī)系統(tǒng)中扮演著不同的角色，只有當(dāng) 單片機(jī)系統(tǒng)與芯片中寫入的軟件程序搭配得當(dāng)才能夠使系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì) 的功能。 單片機(jī) 系統(tǒng) 電源 單片機(jī)系統(tǒng)電源： 本設(shè)計(jì)使用的電源分為 三個(gè)用電 部分， 其一 是 TC35 模塊工作是需要 12V的直流電供電，可以通過(guò)外置變壓器來(lái)供電。我們?cè)谶@里使用的變壓器數(shù)據(jù)如下：輸入電壓 100V到 240V 電源頻率為 50/60Hz 輸出電壓為 12V電流為 1A。其二是設(shè)計(jì)中的單片機(jī)也需要 5V電源來(lái)供電，我們可以使用 TC35 模塊上的 5V電壓引腳引出 5V電源來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)行工作。與此同時(shí)也可以通過(guò) 電腦 USB接口 取得 5V供電作為單片機(jī)的電源，如果配有單片機(jī)用的 5V專用變壓器的話也可以使用變壓器提供的接插 頭連接到單片機(jī)上為單片機(jī)供電。其三是用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度的 DS18B20 模塊需要 5V的電源供電，在本設(shè)計(jì)中為了保證 DS18B20 模塊對(duì)溫度轉(zhuǎn)換的速度，使用外置供電而不使用寄生式供電方式?？梢詫囟葌鞲心K的電源與單片機(jī)電源并聯(lián)共同使用 5V電源。 復(fù)位電路 復(fù)位電路：本設(shè)計(jì)中單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路使用 一個(gè)電阻和電容 組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的通電復(fù)位電路。由于 51 系列單片機(jī)使用的是高電平復(fù)位 ， 高電平的復(fù)位信號(hào)需要保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間才能夠使單片機(jī)系統(tǒng)成功識(shí)別出復(fù)位信號(hào)。復(fù)位過(guò)程之所以尤為重要是因?yàn)?PC 計(jì)數(shù)器在 重新工作時(shí)必須得到清零 ， 清零之后才能使單片機(jī)中的 程序 重新進(jìn)行執(zhí)行 。 關(guān)于其中電阻和電容的取值情況，電容一般使用 10uf，同時(shí) 電阻取值為 10K 歐姆 ，如果 電容 取 22uf，那么電阻需要 千歐姆或 千 歐姆 。由于電路中電阻和電容的取值直接影響著單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作嗎，所以在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)需要正確的設(shè)置電阻以及電容的數(shù)值，以保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠順利進(jìn)行工作。如果需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，可以在電容的兩端并聯(lián)上一個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)即可。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路： 在本設(shè)計(jì)中使用兩個(gè)小額電容和一個(gè)晶振構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí) 鐘電路 。 其中兩個(gè)電容起到了晶振的負(fù)載電容的作用 ， 兩個(gè)負(fù)載電容的大小取值也需要合理搭配，偏大或偏小都會(huì)影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作 。 我們