【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 77 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 D GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信模塊采用的是基于 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信模塊 [9]。通信就是信息交流。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)通信的要求越來(lái)越高，希望無(wú)論何時(shí)何地都能及時(shí)可靠地實(shí)現(xiàn)與任何人之間的通信。因此，傳統(tǒng)的固定通信手段已不能滿足人們的需要，移動(dòng)通信就是在這種要求下發(fā)展起來(lái)的。移動(dòng)通信就是指通信的雙方，至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行的通信。例如，固定點(diǎn)與移動(dòng)體(車輛、船舶、飛機(jī))之間、移動(dòng)體之間、活動(dòng)的人與人之間以及人與移動(dòng)體之間的通信都屬于移動(dòng)通信的范疇。要使通信的一方或雙方在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信，就必須采用無(wú)線方式。當(dāng)前所使用的無(wú)線頻段主要為 VHF 頻段的 150MHz 和 UHP 頻段的 450MHz，800MHz，900MHz 。最近已經(jīng)出現(xiàn)使用 頻段的 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)。GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運(yùn)營(yíng)者和制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來(lái)，并在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。GSM 系統(tǒng)是 1982 年歐洲電信主管部門會(huì)議為開發(fā)第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)而成立的機(jī)構(gòu)，后來(lái)，歐洲的專家們將 GSM 有關(guān)的技術(shù)職能交給了歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)。同時(shí)，為維護(hù) GSM 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者、設(shè)備制造商和用戶的共同利益，各國(guó)的運(yùn)營(yíng)者和制造商共同發(fā)起并成立了 GSM MOU(諒解備忘錄)組織。MOU 組織 1991 年在歐洲開通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將 GSM 更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng) ”( Global System for Mobile Communications )。從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。同年，移動(dòng)特別小組還制定了 頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為 DCSI800 系統(tǒng)。該系統(tǒng)與 GSM900 具有同樣的基本功能特性，它只占 GSM 協(xié)議的很小一部分，僅將 GSM900 和 DCSI800 之間的差別加以描述，二者絕大部分是通用的，均可通稱為 GSM 系統(tǒng)。1992 年，大多數(shù)歐洲GSM 運(yùn)營(yíng)者開始商用業(yè)務(wù)。到 1994 年 5 月已有 50 個(gè) GSM 網(wǎng)在世界上運(yùn)營(yíng)，10 月總客戶數(shù)已超過(guò) 400 萬(wàn)，國(guó)際漫游客戶每月呼叫次數(shù)超過(guò) 500 萬(wàn)，客戶平均增長(zhǎng)超過(guò) 50% 。l993 年，歐洲第一個(gè) DCSI800 系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。到 1994 年已有 6 個(gè)運(yùn)營(yíng)者采用了該系統(tǒng)。GSM 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中只對(duì)功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)范，而未對(duì)硬件做出規(guī)定。這樣做的目的是盡可能減少對(duì)設(shè)計(jì)者的限制，并使各運(yùn)營(yíng)者有可能購(gòu)買不同廠家的設(shè)備。1991 年中國(guó)在嘉興市建立和開通了我國(guó)第一個(gè) GSM 引示系統(tǒng)，并于 1993 年 9 月正式開放業(yè)務(wù)。目前，我國(guó) GSM 用戶數(shù)量已超過(guò) 1 億，成為世界上 GSM 手機(jī)量最多的國(guó)家。GSM 系統(tǒng)的主要技術(shù)有以下 6 個(gè)特點(diǎn)：(1)由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡等技術(shù)，使系統(tǒng)的頻譜效率高。(2)具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，容量加大。(3)除開放話音業(yè)務(wù)外，還可開放承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)和與 ISDN 相關(guān)的業(yè)務(wù)。(4)提供開放性接口，可與各種公用通信網(wǎng)互連互通，任何廠家提供的 GSM 系統(tǒng)都能互連。(5)通過(guò)鑒權(quán)、加密和臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼(TMSI)，可以達(dá)到安全的目的。(6)在 SIM 卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漫游功能，全部 GSM 移動(dòng)用戶都進(jìn)入 GSM 系統(tǒng)而與國(guó)別無(wú)關(guān)。 單片機(jī)的軟件開發(fā)工具 C51 語(yǔ)言本報(bào)警器的主機(jī)采用 AT89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用高級(jí)語(yǔ)言工具 C51 來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。美國(guó) Archimedes 公司和 Franklin Software 公司在 20 世紀(jì) 90 年代初專門為基于 51系列單片機(jī)開發(fā)了高級(jí)語(yǔ)言工具 C51。利用該工具編寫的代碼簡(jiǎn)單高效、結(jié)構(gòu)清晰，尤其是后來(lái)不同類型的微處理器及其更新產(chǎn)品的開發(fā)工具基本上都支持 C 語(yǔ)言，因此用 C 語(yǔ)言編寫的程序容易移植和維護(hù)?，F(xiàn)在 C51 主要有兩個(gè)版本：一個(gè)是 Archimedes公司的 C51 ，另一個(gè)是 Franklin Software 公司的 C51 。兩個(gè)版本都支持ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為滿足 MCS51 單片機(jī)的特殊需要又?jǐn)U展了一些關(guān)鍵字，如 bit，code，data， idata，sfr ，reentrant 等。但是對(duì)于單片機(jī) 89C51 的應(yīng)用，只有Franklin Software C51 編譯器提供 C 語(yǔ)言編程的方法。該編譯器對(duì)局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM 覆蓋技術(shù)，使其內(nèi)部 RAM 的利用效率提高，因此 C51 完全可以和匯編語(yǔ)言相比擬。同時(shí)，該編譯器還可以產(chǎn)生 Intel 格式的目標(biāo)文件。 FranklinC51 有以下 5 個(gè)特點(diǎn) [10]：(1) 存儲(chǔ)模式上 FranklinC51 支持 SMALL，COMPACT，LARGE 模式。當(dāng)缺省存儲(chǔ)類型時(shí)，存儲(chǔ)模式將自動(dòng)決定變量的默認(rèn)存儲(chǔ)類型，不能位于 RAM 中的參數(shù)、傳遞變量和無(wú)明確存儲(chǔ)類型說(shuō)明的局部過(guò)程變量也將保存在默認(rèn)的 RAM 區(qū)域。(2) 存儲(chǔ)類型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器及結(jié)構(gòu)，可完全訪問其硬件系統(tǒng)的所有部分，每個(gè)變量可準(zhǔn)確地賦予不同的存儲(chǔ)類型，如表 所示。表 C51 存儲(chǔ)類型與 89C51 存儲(chǔ)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 存儲(chǔ)類型 對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)空間 data 直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，訪問速度快（128 字節(jié)） pdata 分頁(yè)尋址片外數(shù)據(jù)區(qū)（256 字節(jié)）MOVX@R0 訪問 xdata 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（64k）MOVX@DPTR 訪問 code 代碼存儲(chǔ)區(qū)（64k）MOVC@DPTR 訪問 (3) 數(shù)據(jù)類型。FranklinC51 支持的數(shù)據(jù)類型為 bit，signed char，unsigned char， signed int，unsigned int，long，unsigned long，float 指針等。變量可以組合為結(jié)構(gòu)和聯(lián)合，也可定義為多維數(shù)組，同時(shí)還可以通過(guò)指針訪問變量。另外，F(xiàn)ranklinC51 還有兩個(gè)特殊的數(shù)據(jù)類型 sbit 和 sfr，用來(lái)簡(jiǎn)化對(duì) 89C51 微處理器的特殊功能寄存器(SFR)的訪問，如表 所示。表 C51 的特殊數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 長(zhǎng)度 范圍 sbit 1 位 1 or 0 sfr 1 字節(jié) 0~255 sfr16 2 字節(jié) 0~65535(4)指針。FranklinC51 支持一般三字節(jié)指針和基于存儲(chǔ)器的指針，其中基于存儲(chǔ)器的指針由 C 源代碼中存儲(chǔ)類型決定并在編譯時(shí)確定，用這種指針可以高效訪問對(duì)象并且只需一至二字節(jié)。例如，用于訪問內(nèi)部 RAM 或外部 PRAM 的字節(jié)指針和用于訪問外部 RAM 或 ROM 的二字節(jié)指針(指針之間可以相互轉(zhuǎn)換)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的高效訪問，如表 所示。 表 C51 的指針類型指針說(shuō)明 長(zhǎng)度 指向 float*p3 3 字節(jié) 所有 89C51 存儲(chǔ)空間的“float” chardata*dp 1 字節(jié) “data”存儲(chǔ)區(qū)中的“char”longpdata*pp 1 字節(jié) “pdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“l(fā)ong”charxdata*xp 2 字節(jié) “xdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“char”(5)中斷和重入。FranklinC51 支持對(duì)中斷的所有方面的控制和存儲(chǔ)器組的使用，從而創(chuàng)建高效的中斷服務(wù)程序，產(chǎn)生最合適的代碼，它使用關(guān)鍵字 interrupt 聲明中斷過(guò)程，用 using 聲明使用的存儲(chǔ)器區(qū)，函數(shù)的重入需要使用關(guān)鍵字 reentrant(重入函數(shù)的使用效率要低得多)。使用 C 源程序直接開發(fā)中斷過(guò)程的函數(shù)語(yǔ)法如下：返回值 函數(shù)名 ([參數(shù)]) [模式] [再入] Interruptvector [usingbank]interrupt 后的數(shù)值 vector 為 89C51 控制器的多中斷。中斷及入口地址如表 所示。表 C51 的中斷向量表 中斷類型 中斷向量0：外部中斷 0003H1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷 000BH2：外部中斷 1 0013H3：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷 001BH4：串行端口中斷 0023H第 3 章 主模塊設(shè)計(jì)本章詳細(xì)介紹主模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)。主模塊包括主機(jī)、雙音多頻(DTMF)收發(fā)電路、語(yǔ)音電路、看門狗電路和聲光報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路。詳細(xì)闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。根據(jù)硬件連接和模塊的功能要求，提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。 主機(jī)報(bào)警器的主機(jī)采用 AT89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM )、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及輸入輸出接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32 位和 64 位單片機(jī)，但根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價(jià)比，本文選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機(jī)AT89C51 作為系統(tǒng)的主機(jī)。 AT89C51 特點(diǎn)AT89C51 是 ATMEL 公司采用 CMOS 工藝生產(chǎn)的低功耗、單片機(jī)，與 MCS51 單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為：(1)4k 字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器 (FLASH )，可進(jìn)行 1000 次寫、擦除操作。(2)靜態(tài)操作，外接 0Hz~24MHz 晶振。(3)三層程序存儲(chǔ)器。(4) 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM )。(5) 32 根可編程輸入 /輸出線。(6)兩個(gè) 6 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。(7)六個(gè)中斷源。(8)一個(gè)可編程串口。(9)支持低功耗模式和掉電模式。 主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，本報(bào)警器的主機(jī)由一片 AT89C51 單片機(jī)和一片 U0 擴(kuò)展芯片 8255A 組成 [11]，主機(jī)電路如圖 所示。圖 主機(jī)電路圖圖 中，電容：C1=30pF，C2=30pF ，C3=22 181。F，晶振：F=12MHz，電阻：R1=1kΩ。這里只給出了 AT89C51 單片機(jī)的主要外圍電路和輸入輸出口的擴(kuò)展電路，有關(guān)單片機(jī)其他引腳的連接，將在以后的相應(yīng)章節(jié)中給出。 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)編程語(yǔ)言主要有：匯編語(yǔ)言、PL/M 語(yǔ)言、BASIC 語(yǔ)言和 C5l 語(yǔ)言。本文的軟件設(shè)計(jì)采用 C51 語(yǔ)言。C51 語(yǔ)言的兼顧了 C 語(yǔ)言的特點(diǎn)，很適合程序的模塊化設(shè)計(jì)，本文充分利用這一特點(diǎn)，將軟件劃分為功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，與相應(yīng)的硬件電路一起設(shè)計(jì)。這一節(jié)介紹主程序和 8255A 初始化程序。所謂主程序就是 C 語(yǔ)言中的 main()函數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，本文的主程序其流程圖如圖 所示，其主要完成以下功能：(1)程序初始化，包括 AT89C51 兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器、雙音多頻電路和移動(dòng)通訊模塊的初始化。(2)循環(huán)檢測(cè)警情。(3)警情處理包括警情紀(jì)錄，聲光報(bào)警，固定電話報(bào)警或移動(dòng)電話報(bào)警。8255A 是 INTEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī)輸入/輸出(I/0)擴(kuò)展芯片，8255A 內(nèi)部有一個(gè)控制寄存器和三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器即：PA，PB ，PC 口。本系統(tǒng)將 PA，PB ，PC 都規(guī)定為一般的輸入輸出方式，其中 PC 接鍵盤輸入，PA 接警情采集電路。 系統(tǒng)初始化檢