【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 GSM 通信模塊設(shè)計(jì) 目前市場(chǎng)上可供選擇的 GSM 模塊較多，經(jīng)過對(duì)模塊的綜合性能比較，本系統(tǒng)選用了西門子公司生產(chǎn)的 TC35i 無線通信模塊。該模塊由 GSM 基帶處理器、 GSM射頻模塊、供電模塊（專用集成電路）、閃存、 ZIF 連接器、天線接口等 6 部分組成，可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)和傳真，作為中介，它將報(bào)警信息送入 GSM 網(wǎng)絡(luò) [19]。 TC35i 總體描述 新版的西門子 GSM 模塊 TC35i 是一款可以支持中文短信的的模塊，其可以在 GSM900 和 DSC1800 兩個(gè)頻段上工作，實(shí)現(xiàn)雙頻段工作，電源的工作電流 為～ ， TC35i 通過 AT 的指令實(shí)現(xiàn)雙向操作，其可以是實(shí)現(xiàn)通信的波特率可以選擇在 115kb/s 到 300b/s，其中自動(dòng)的波特率為： 115kb/s 到 ，同時(shí)SMS 支持 Text 和 PUD 的格式 [19]。 TC35i 的硬件 設(shè)計(jì) TC35i 管腳圖 13： 圖 13 TC35i 管腳圖 [20] TC35i 模塊 一共有 40 個(gè)管腳，大概可以分為 5 類，可以數(shù)據(jù)的輸入輸出、電源、 SIM 卡、控制、音頻接口。 （ 1） TC35i 的 15 引腳是正電源的輸入腳，第 6～ 10 是接地端。 （ 2） 第 1112 為充電引腳，可以外接電池 ， 13 管腳對(duì)外輸出電壓，第 14腳為用于充電保護(hù) （ 3） 第 15 腳是用于啟動(dòng)的，啟動(dòng)之后必須給一個(gè)低脈沖并且不能低于100ms，時(shí)間不能超過 1ms （ 4） 第 16 腳到 23 腳實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，他的接口標(biāo)準(zhǔn)為ITUT RS232 （ 5） 18 和是 19 腳分別為 RXD 和 TXD 是串行通訊腳，可以和單片機(jī)通訊。 （ 6） 第 24 到 29 為 SIM 卡的引腳 ，可以直接與讀卡器的相應(yīng)的接口直接相連。 （ 7） 第 32 腳可以有兩種工作的方式，一個(gè)是可以在 TC35i 的工作狀態(tài)，可以用 AT 指令進(jìn)行切換；兩一個(gè)是發(fā)射狀態(tài) （ 8） 第 30 到 32 腳，其中 30 的腳是 RTC backup，第 31 腳是 Power down，第 32 腳是 SYNC。 （ 9） 第 35 到 38 為語音接口，第 35 到 36 接口是用于揚(yáng)聲器放音。第 39接口時(shí)話筒通話 負(fù) 接口斷 短消息的發(fā)送和接收 報(bào)警短消息的發(fā)送和接收是利用現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息服務(wù)中心資源實(shí)現(xiàn)的，如圖 14所示 圖 14 系統(tǒng)報(bào)警短消息的發(fā)送和接收 [13] 無線 紅外 遙感開關(guān)的設(shè)計(jì) 無線紅外原理 紅外遙控技術(shù)是目前市場(chǎng)的應(yīng)用的一種比較普遍的通信和遙控技術(shù)，因其具有功耗低、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、很容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，使得 很受開發(fā)者的青睞。 （ 1） 遙感發(fā)射器及編碼： 以 UPD6121G 組成的芯片為例來說明其原理，當(dāng)發(fā)射器的按下相應(yīng)的按鈕的時(shí)候就有遙控編碼發(fā)射出去，不同的按鍵有不同的編碼。這種遙控編碼的原理是：采用串行脈沖，寬度為 、有 的間隔、其周期是 ，是 表示二進(jìn)制的“ 0”；寬度為 、有 的間隔、其周期是 ，用二進(jìn)制的數(shù)字“ 1”來表示。 如下圖 1 16（注：所有波形為接收端的與發(fā)射相反） 通信模塊 移動(dòng)基站 基站控制器 車主手機(jī) 移動(dòng)基站 基站控制器 移動(dòng)交換中心 歸屬寄存器 短消息中心 訪問寄存器 B i t “ 0 ”0 . 5 6 m s1 . 1 2 5 m s 圖 15 遙控碼的 “0” B i t “ 1 ”0 . 5 6 m s2 . 2 5 m s 圖 16 遙控碼的 “1” （ 2） 遙控信號(hào)的接受 紅外的接收電路可以使用一種大于紅外接收器，不需要外接任何元件，就能完成從紅外的接收到輸出的所有的工作，因此其體積和一般的塑膠的封裝的三極管的大小是一樣的，它適合各種紅外線的數(shù)據(jù)傳輸和紅外線的遙控。其接受器只有三個(gè)接口很是方便，其中 1 腳 OUT 接的是單片機(jī)的 IO口是脈沖的輸出接口， 2 腳是 GND 接的是地線， 3 腳是 Vcc 接的是電源的正極一般是 +5V：如下原理圖 17 圖 17 紅外接收器 無線紅外發(fā)送和接收的原理圖 無線紅外發(fā)射和接收的原理圖 18 如下 鍵 盤 編 碼 和 調(diào) 制 光 電 放 大 解 調(diào)解碼單片機(jī)紅 外 遙 控 器紅 外 接 頭 模 塊 圖 18 發(fā)送和接受原理圖 首先紅外遙控鍵盤按鈕接通會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，經(jīng)過相應(yīng)的編碼和調(diào)制之后變成信號(hào)波，然后通過紅外發(fā)射模塊以紅外的脈沖波的形式將信號(hào)發(fā)射出去，然后紅外接收敏感元件接收到紅外波之后經(jīng)過光電放大的電路將信號(hào)傳給解調(diào)電路之后，將信號(hào)還原為原來的編碼，之后傳送給單片機(jī)，這樣單片機(jī)就能夠識(shí)別鍵盤發(fā)送的命令了。 電源模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)電源如圖 19 所示： 圖 19 單片機(jī)電源 由于該報(bào)警系統(tǒng)要求有穩(wěn)定的電壓源，以滿足實(shí)時(shí)的監(jiān)控，因此，一般要單獨(dú)的的設(shè)計(jì)電源電路，單片機(jī)的電源的要求是有穩(wěn)定的電壓和盡量少的紋波，并且復(fù)位電路要求穩(wěn)定和可靠，因此要求設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)定的電壓源給單片機(jī)持續(xù)供電，先 要用變壓器將電壓轉(zhuǎn)化為 9 伏的交流電，其次可以通過橋堆 2w10 對(duì) 9v的交流電完成整流的過程，在通過電容濾波和穩(wěn)壓器就行電壓的穩(wěn)定，最后是輸出的電壓編程穩(wěn)定的 +5V 電壓，電源的指示燈能點(diǎn)亮，證明該 模塊能夠正常的工作。 4 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 軟件開發(fā)環(huán)境介紹 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)軟件的部 分是用 KEIL uVision3，該軟件是 KILL 公司為嵌入式軟件的開發(fā)而專門研發(fā)的，該軟件主要是運(yùn)用在 ARM 系列， 51 系列等單片機(jī)上面的。 該軟件集成了源代碼管理器、自動(dòng)提示編輯程序管理器 和仿真程序調(diào)試器等，能夠很對(duì)匯編和 c 的程序能夠進(jìn)行迅速的進(jìn)行編譯，并且能夠創(chuàng)建HEX 目標(biāo)調(diào)試文件。 主要的格式的文件： C51 可以從 C 代碼可以被重新定義目標(biāo)文件。 宏匯編可以從匯編源代碼定位該目標(biāo)文件 BL51 可以用來 重定位器組合由 C51 和 A51 的 可重定位的目標(biāo)文件并生產(chǎn)成絕對(duì)目標(biāo)文件。 OH51 目標(biāo)文件到 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器，用于創(chuàng)建 HEX 格式的文件。 LIB51 庫管理器組合目標(biāo)文件并生成可以被連接器使用的庫文件。 Keil開發(fā)流程 用 Keil Software 工具開發(fā)項(xiàng)目流程和其它軟件開發(fā)項(xiàng)目的流程極其相似，有 如以下幾點(diǎn)： （ 1） 首先創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目然后設(shè)置的相應(yīng)的設(shè)置 （ 2） 然后可以 用 C 語言或匯編語言 去 創(chuàng)建源程序。 （ 3） 再次 用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用文件。 （ 4） 接著 修改源程序中的錯(cuò)誤。 （ 5） 最后 測(cè)試連接應(yīng)用文件。 Keil運(yùn)行界面 Keil 開發(fā)環(huán)境與傳統(tǒng)的 C 語言開發(fā)環(huán)境相比具有界面友好，操作簡(jiǎn)單， 調(diào)試方便，功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，其具體開發(fā)環(huán)境如圖 20： 圖 20 程序編輯界面圖 具體的程序的調(diào)試的過程 圖 21： 圖 21 程序調(diào)試界面圖 5 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件采用采用匯編語言與 C 語言混合編程實(shí)現(xiàn)，程序主要流程如 圖 22所示。 開 始初 始 化設(shè) 置 號(hào) 碼 ？傳 感 器 采 樣Y是 否 異 樣設(shè) 置 車 主 手 機(jī) 號(hào)碼NN報(bào) 警 數(shù) 據(jù)綜 合 分 析發(fā) 送 G S M 報(bào) 警 短 信接 收 回 信 ？相 應(yīng) 報(bào) 警 處 理結(jié) 束YYN 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 22 單片機(jī)初始化模塊 該段程序主要完成對(duì)單片機(jī)串口工作方式的選擇（本設(shè)計(jì)選用工作方式 1），設(shè)置定時(shí)器 1 作為串口通信傳輸?shù)牟ㄌ芈拾l(fā)生器，以及對(duì)應(yīng)各個(gè)中斷的設(shè)置。 /**************************************************************** 單片機(jī)的初始化程序 ****************************************************************/ void Sys_Init(void){ TH0 = 0xB8。 TL0 = 0x00。 //20ms 的時(shí)鐘基準(zhǔn) TI=0。 //表示串行口現(xiàn)在可以進(jìn)行發(fā)送 RI=0。 //表示串行口現(xiàn)在可以進(jìn)行接受 SCON=0x50。 //選用方式 1 0101 0000 選擇串行口工作方式 1， 8 位 UART， //波特率 =T1 溢出率 /n,REN=1,表示允許接受 TMOD=0x20。 //0010 0000 TMOD = (TMOD amp。 0xf0) | 1。//MODE 選用定時(shí)器 1 TH1=0xfd。 //波特率為 9600 TL1=0xfd。 PCON=0x00。 //倍頻 0x80 IE = 0xb0。 // EA XX ET2 ES ET0 EX0 ET1 EX1 1100 0000 TR1=1。 //enable TIMER1 啟動(dòng)定時(shí)器 1 ES=1。 //允許串口中斷 TR0=1。 //啟動(dòng)定時(shí)器 0 ET0=1。 //允許定時(shí)器 0 中斷 ET1=0。 //不允許定時(shí)器 1 中斷 EA=1。 timer_1S_t=0。 receive_count=0。 send_count=0xff。 //表示禁止發(fā)送 ,可以接收 } GSM 模塊程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制 TC35i的程序主要采用的是 C51 程序語言，在 Keil uVison 環(huán)境下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。該部分程序主要分成三大模塊：主程序，頭文件程序，函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序。程序首先實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)和 TC35i 硬件設(shè)備的初始化， 當(dāng)振動(dòng)傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)會(huì)反饋信息給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過運(yùn)算之后發(fā)射命令給 GSM 模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊，當(dāng) GSM 模塊收到單片機(jī)的信號(hào)之后， 統(tǒng)就會(huì)調(diào)用短消息發(fā)送程序，采用串口中斷的形式向 TC35i 輸入 AT 指令和 PDU 編碼，然后 TC35i 自動(dòng)向目的地址發(fā)送短消息。 若用戶收到信息判定車子被盜之后能夠及時(shí)的發(fā)送信息給 GSM 模塊通過繼電器切斷電瓶車的電源， 各函數(shù)之間的調(diào)用與函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)如圖 23。 單 片 機(jī) 及 T C 3 5 i 初 始 化 函 數(shù)A T 2 4 C 0 2 讀 密 碼 及 電 話 號(hào) 碼 函 數(shù)編 碼 處 理 函 數(shù)Y通 過 串 口 向 T C 3 5 i 發(fā) 送 編 碼T C 3 5 i 讀 取 編 碼 發(fā) 送 報(bào) 警 信 息手 機(jī) 終 端判 定 是 否 發(fā) 送 短 信 檢 測(cè) 信 號(hào)N關(guān) 閉 電 源 圖 23 單片機(jī)控制 TC35i 程序結(jié)構(gòu)圖 指令 AT 指令一般應(yīng)用于終端設(shè)備與 PC 應(yīng)用之間的連接與通信。每條 AT 命令行中只能包含一條 AT 指令。在本設(shè)計(jì)中， AT 指令是被 TC35i 執(zhí)行的。 與 SMS 相關(guān)的 AT 主要命令集 本設(shè)計(jì)中所使用到的 AT 指令集如表 1： 表 1 常用的 AT 指令集表 [4] AT 指令 功能 說明 AT+CMGD 刪除 SIM 卡內(nèi)存中的短消息 AT+CMGL 列出 SIM 卡中的短消息信息格式 AT+CMSS 向 SIM 內(nèi)存卡中發(fā)送短消息 AT+CMGR 讀取短消息 AT+CMGS 發(fā)送短消息 AT+CSCA 短消息中心地址 AT+CPMS 選擇短消息內(nèi)存 AT+CMGF 選擇短消息信息格式： 0PDU。1文本 AT+CSMP 設(shè)置短消息文本模式 AT+CNMI 顯示新收到的短消息 AT+CMGC 發(fā)出一條短消息命令 AT+CM