【文章內容簡介】 了距離的限制，從而可以實現(xiàn)全國乃至全球漫游監(jiān)控。短消息 (SMS)利用信令信道傳輸，直接把要發(fā) 的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務中心，由服務中心再發(fā)給終端。短消息容量有限 (每條短信內容最多 140個字節(jié) )，適于傳輸小流量的數(shù)據(jù)；由于建立時間較長，傳送過程要受短消息服務中心服務器繁忙程度的影響，因而適于非連續(xù)性和實時性要求不太高的傳輸場合 [1]。 本設計主要針對北方抽水泵使用不方便而設立的一個課題，通過 GSM可以遠程無線通信的特點，達到控制機械開關的目的，有效的提升了機械的工作效率和節(jié)約了人力、物力和財力，特別是在使用過程中，能夠較為方便的操控機械的啟動與關閉，并且能夠在機械壞掉了之后反饋給用戶，能夠提 醒用戶進行檢修和控制。因此，本選題對于對于北方工業(yè)有著十分重要的現(xiàn)實意義和價值，并且為城市的發(fā)展也提供了基礎。 國內外 GSM 遠程控制的發(fā)展與應用狀況 物聯(lián)網(wǎng)時代悄然來臨，物聯(lián)網(wǎng)以及 GSM 網(wǎng)絡在國內外的現(xiàn)狀，分析了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和 GSM應用以及 GSM技術在遠程控制中的設計與實現(xiàn)。 GSM協(xié)會主席 Rob Conway在 20xx亞洲移動通信大會做主題演講時表示，“移動通信完全可能改變未來，移動通信網(wǎng)絡會成為物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)年P鍵部分，移動通信也可以幫助 ICT 產(chǎn)業(yè)進一步降低環(huán)境污染”。 GSM 系統(tǒng)后面的網(wǎng)絡被人們 看作是極其龐大和復雜的，這樣就可以提供所有的所需的服務。它被分成很多的部分，每一部分負責其中的一個功能。基站系統(tǒng) (基站和相關控制器）。網(wǎng)絡和交換系統(tǒng) (網(wǎng)絡的每一部分都要與其他部分無縫銜接 )，有時也被叫做核心網(wǎng)。 GSM 的一個關鍵特征就是用戶身份模塊 (SIM), 也叫 SIM 卡。 SIM 卡是一個保存用戶數(shù)據(jù)和電話本的可拆卸智能卡 IC。用戶就可以更換手機後還能保存自己的信息。 GSM 系統(tǒng)具有加密和鑒權功能，抗干擾能力較強，能在覆蓋范圍內提供通信保密、網(wǎng)絡安全和通信質量好的服務。 GSM 移動通信因網(wǎng)絡覆蓋廣泛，不受距離限 制，成本低，在物流配送、車輛調度、電力設備監(jiān)測、遠程抄表及核環(huán)境下無線通信等領域已得到較 1 緒 論 2 為廣泛的研究與應用。近些年來，隨著中國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，應用于土木工程的各種大型設備被廣泛租賃。機械設備租賃廠家的設備，以高使用度被租賃的同時，昂貴設備的使用狀況給租賃廠家?guī)砹藦碗s的管理難題 [17]。 同年 8 月溫家寶總理考察無錫傳感網(wǎng)研究所，提出了“感知中國”的概念，并在隨后向科技界發(fā)表的講話中，首次明確將物聯(lián)網(wǎng)列為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。由此可見， GSM網(wǎng)絡在物聯(lián)網(wǎng)中運用必將成為時代潮流。目前 GSM 移動通信技術，紅外技 術和藍牙技術是世界上比較流行的無線數(shù)據(jù)通訊技術。其中 GSM(Global System for Mobile Communication)系統(tǒng)是目前基于時分多址術的移動通訊體制中比較成熟、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全的 GSM 數(shù)字蜂窩移動通訊網(wǎng)，是我國公眾移動通信的主要方式，主要提供話音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務。紅外技術則是通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)，主要是用來取代點對點的近距線纜連接。它的通訊距離一般在 0 到幾米之間，傳輸速率最快可達 16Mbps，通訊介質為波長為 900 納米左右的近紅外線。藍牙 (Bluetooth)是由東芝、愛立信、 IBM 和諾基亞于1998 年 5月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通訊技術標準。它能夠在 10米的半徑范圍內實現(xiàn)單點對多點的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達 1Mbps。通訊介質為頻率在2． 402GHz 到 2． 480GHz 之間的電磁波。它能夠實現(xiàn)單點對多點的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸。三者相比較而言，紅外技術通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷，主要目的是取代線纜連接進行無線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴展性差。藍牙技術通訊距離也較短，是一種新興的技 術，尚未投入廣泛應用，是一種還沒有完全成熟的技術，盡管被描述得前景誘人，但還有待于實際使用的嚴格檢驗，而且藍牙的通訊速率也不是很高。紅外技術與藍牙技術二者只適用于短距離無線數(shù)據(jù)通訊技術體系。 而 GSM 網(wǎng)絡移動通訊技術則綜合利用了移動通信、網(wǎng)絡技術、數(shù)字信號處理技術、自動控制和微機處理技術等方面的研究成果由于它技比較成熟，在保密性、通話質量等方面都較好，提供語音和數(shù)據(jù)傳輸服務。其中短信息業(yè)務 SMS(Short Message Service)就是采用通常的無線 GSM 發(fā)送接收設備就能實現(xiàn)短消息的傳送，實現(xiàn)簡單， 具有通信成本低、頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、業(yè)務種類多、保密性能好、抗干擾能力強、通話質量高、國際自動漫游等優(yōu)點，它利用信令信道傳輸，不用撥號建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務中心，由短消息服務中心再發(fā)給最終的信宿，即使目的終端 (手機或 Inter 等其它短信實體 )沒開機信息在規(guī)定的時間內也不會丟失，所以是目前應用最廣泛的通信方案?；?GSM 短消息功能可以做成傳輸各種檢測、監(jiān)控數(shù)據(jù)信號和控制命令的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，能廣泛應用遠程監(jiān)控、定位導航、個人通信終端等。由于公眾 GSM 網(wǎng)絡在全球范圍內實 現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再建專用通信網(wǎng)絡，所以采用 GSM 網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)功能的短信息應用將得到迅速的發(fā)展和普及。綜上所述，相比紅外技術和藍牙技術而言，借助于分布廣泛的 GSM 網(wǎng)絡， GSM 移動通信技術更適用于遠距離的通信和監(jiān)控系統(tǒng)。同時控制對象也可以分布在各個不同的地域 [5]。目 1 緒 論 3 前已經(jīng)研究的技術有： （ 1）紅外技術和藍牙技術； （ 2） GSM 網(wǎng)絡移動通訊技術； 基于 GSM 的遠程控制機械開關裝置的研究已廣泛的用于智能門禁開關，遠程智能家居系統(tǒng)的控制，火災報警，遠程定位等技術的研究。我國自從 1992 年在嘉興建立和 開通第一個 GSM 演示系統(tǒng)，并于 1993 年 9 月正式開放業(yè)務以來，全國各地的移動通信系統(tǒng)中大多采用 GSM 系統(tǒng)，使得 GSM 系統(tǒng)成為目前我國最成熟和市場占有量最大得一種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。 GSM 網(wǎng)絡已在全球范圍類實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，因此在組建系統(tǒng)時無需組建專用的網(wǎng)絡，同時也不需要維護網(wǎng)絡。短信息服務（ SMS）作為 GSM 網(wǎng)絡的一種基本業(yè)務，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，因此 SMS 完全可以作為一種遠程監(jiān)控方式。對于 GSM 遠程控制機械開關的研究，國內外都已經(jīng)進入了成熟階段，已經(jīng)研究出了成品，其控制效果非常好，在 其基礎上，已經(jīng)開始了其他方面的擴展 國外的大國家已經(jīng)開始在軍事、農(nóng)業(yè)、科技、生活展開了應用，并且發(fā)展較為迅速 [2]。 本設計中主要任務 （ 1）查閱文獻，撰寫開題報告，完成與畢業(yè)設計選題相關的外文翻譯。 （ 2）完成基于 GSM 的遠程控制機械開關裝置軟、硬件系統(tǒng)的設計，硬件電路圖和代碼正確、規(guī)范。 （ 3）系統(tǒng)功能： a)基于 GSM 的無線信號的發(fā)射與接收單元的性能要穩(wěn)定。 b)單片機控制系統(tǒng)：手機發(fā)出的短信指令， GSM 模塊接收后，傳輸給單片機，單片機控制一個執(zhí)行機構按壓水泵的啟停按鈕實現(xiàn)遠程開關控制；用戶可以靈 活修改指令密碼。 C)整個遠程控制開關裝置要在機井房工作，有很強的電磁干擾，需要抗電磁干擾的設計 。 D)做出實物，并且調試后能穩(wěn)定運行。 （ 4）畢業(yè)設計相關文檔齊全、內容正確、格式規(guī)范。 論文結構 本設計主要研究的是基于 GSM 遠程控制機械開關的設計，第一章主要敘述了課題研究的目的及意義，以及國內外現(xiàn)狀，還有課題的主要內容與任務；第二章主要確定了設計的總體思路和方案，以及單片機和 GSM 模塊硬件的選型；第三章講解了系統(tǒng)的硬件設計和硬件功能，以及在控制中的作用；第四章講訴的是系統(tǒng)的軟件設計，具體講 的是系統(tǒng)通過 SMS 短消息對整個裝置進行控制；第五章進行的是系統(tǒng)調試，通過軟硬件設計，能否達到我們設計的要求和內容，進行的檢測。 2 系統(tǒng)總體方案設計 4 2 系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)設計要求 本系統(tǒng)設計要求如下 : 1) GSM 模塊能夠接收和發(fā)送短信設計； 2) GSM 模塊與單片機通信； 3) GSM 模塊手機號碼權限設置； 4)單片機數(shù)據(jù)處理設計； 5)繼電器設計； 6)執(zhí)行器（電磁鐵）功能設計； 7)收發(fā)短信 12864液晶顯示； 8)畢業(yè)論文的撰寫； 系統(tǒng)總體結構設計 本設計是針對 GSM 模塊收發(fā) 短信來對繼電器進行通電吸和，斷電斷開的控制， GSM具有遠程無線通信的功能，通過手機終端發(fā)送短信 GSM 模塊接收短信通過 AT 指令傳輸給單片機進行處理，將處理的結果傳送到外接的繼電器實現(xiàn)功能，以此達到控制的目的。GSM 模塊式整個設計的核心，通過對模塊的參數(shù)設計，來實現(xiàn)我們需要達到的功能，在整個設計過程中，手機通信是最重要的，設置功能室通過短信控制的。單片機處理的結果直接返回給 GSM 模塊，實現(xiàn)控制功能，最后通過繼電器的通斷電的功能來對執(zhí)行器進行控制，最終達到控制機械開關的目的。 2 系統(tǒng)總體方案設計 5 圖 系統(tǒng)流程圖 本設計程序主程序中對液晶顯示模塊、單片機模塊、 GSM 通信模塊進行初始化處理完成后， GSM 模塊將會發(fā)送一個初始化完成的短信到用戶終端中進行提示，用戶就可以對 GSM 模塊進行遠程控制了，發(fā)送控制短信后， GSM 模塊接收到短信，然后通過 AT 指令傳輸給單片機進行處理，然后進一步控制繼電器和執(zhí)行器。 該設計主要由兩部分組成，硬件設計和軟件設計。硬件主要包括 GSM 接收與傳輸、單片機最小系統(tǒng)、繼電器電路、執(zhí)行器電路、液晶顯示電路、電源電路、串行通信電路等部分；軟件部分主要包括系統(tǒng)初始化、參數(shù)設置程序、數(shù)據(jù)分析程序、顯示 子程序、AT指令轉換子程序、 GSM 與單片機通信子程序等，軟件設計思路明確采用分段進行，便于調試和修改。 硬件選型 單片機 單片機選用 STC12C5A60S2，該單片機是宏晶單片機公司推出的單機器周期 /時鐘（ 1T）的單片機，是低功耗、高速、抗干擾超強的新一代 8051類型的單片機 ， 其代碼和指令基本可以完全兼容過去的 8051單片機，但其速度要快 812 倍。而且該單片機內部包含了定時 /計數(shù)器、中央處理器（ CPU）、 串口、數(shù)據(jù)存儲器（ SRAM）、 SPI 接口、 I/O 接口、程序存儲器 （ flash）、 PCA、片內 R/C 振蕩器及看門狗和外部晶體振蕩電路等模塊，幾乎包含了日常所需的所有單元模塊。選用本單片機而不選用 89系列單片機的原因在于，本設計中的 GSM 模塊與 STC12C5A60S2單片機通信具有較快的速度，并且其編碼方式只能與 STC12C5A60S2單片機進行連接，而 89系列單片機不能夠與其通信 [3]。 手機短信 短信服務中心 GSM 網(wǎng)絡 短信服務中心 手機短信 GSM模塊（ TC35） 單片機 89C52 繼電器 執(zhí)行器 液晶顯示 2 系統(tǒng)總體方案設計 6 GSM 模塊 本 GSM 模塊功能齊全，是天祥電子最新推出的一款基于 GSM 網(wǎng)絡的手機模塊。采用德國西門子工業(yè) GSM 模塊 TC35I，可以實現(xiàn)上位機控制 GSM 模塊接打電話、掛斷電話 、收發(fā)信息等，本 GSM 模塊板載單片機，也可以利用單片機來實現(xiàn)接打電話、掛斷電話、收發(fā)信息；不僅如此，利用單片機可以對接收到的信息進行解析，并根據(jù)信息內容進行相關操作，例如點亮 LED 與熄滅 LED 或打開與關閉繼電器等，從而實現(xiàn)遠程控制。它的優(yōu)點在于模塊功能齊全，有很強的抗磁干擾能力，能夠實現(xiàn)遠程控制與通信，自適應能力較為強大，與單片機通信速率快，是選擇此 GSM 模塊的原因所在。 本章小結 本章節(jié)是在理解課題的目的和意義后，進行總體的一個思路分析與設計，在設計開始出，會遇到一系列的問題，不知道從哪 一個模塊開始，選用什么芯片等有問題。在明確設計題目的要求和內容后，首先進行各個模塊的設計，分步調試，待每個模塊調試成功后，進行一個總體調試，最后實現(xiàn)題目的要求。