【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 10 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 Q190 12L S 1S P E A K E RR 151KP V C C 圖 報(bào)警電路 單片機(jī)與 GSM 模塊電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)直接采用 GSM 開發(fā)板，其集成 GSM 模塊（ TC35i） 、 GSM 天線 、 +5V 開關(guān)電源 ，自帶 RS232 通訊接口 ,可以方便地與 PC機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊?？梢钥焖佟踩?、可靠地 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(wù)。 GSM 模 塊是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與 GSM 無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備 。其實(shí)物圖如圖 ： 圖 GSM 開發(fā)板 單片機(jī)與 GSM模塊連接通過一個(gè) TTL轉(zhuǎn) RS232電平電路 ,連接到串口 ,另一端直接連接到 GSM 模塊串口。 第 11 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 下面介紹本設(shè)計(jì)用到的 AT指令，其中 與短信相關(guān)的指令主要在 中規(guī)定 ,主要包括 : AT+CMGF： 設(shè)置編碼模式 ：有以下 2種模式： AT+CMGF=1 設(shè)置為 TEXT 格 ； AT+CMGF=0 設(shè)置為 PDU格式 ； AT+CSCA： 設(shè)置短信中心號(hào)碼 ； AT+CMGS： 發(fā)送短信 ； AT+CMGL： 列出短信 ； AT+CMGR： 讀短信 ； AT+CMGD： 刪除短信 。 系統(tǒng)介紹 GSM 的特點(diǎn) 主要表現(xiàn)在以下幾方面： 的移動(dòng)臺(tái) 可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫 游 ， 為了實(shí)現(xiàn)漫游功能， GSM 為用戶定義了三個(gè)識(shí)別碼，它們 分別 是 DN 碼、 MSRN 碼和 IMSI 碼。 DN 碼是公用電話號(hào)碼簿上可以查到的統(tǒng)一 的 電話 的 號(hào)碼； MSRN 碼 是 由 VLR（訪問位置寄存器）臨時(shí)指定，并根據(jù)此號(hào)碼將呼叫接至漫游的移動(dòng)臺(tái) ， 在呼叫漫游用戶時(shí)使用的號(hào)碼 ；國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼 IMSI 在無(wú)線信道上使用，用來(lái)尋呼和識(shí)別移動(dòng)臺(tái)。上述三個(gè)號(hào)碼存在 著相 對(duì)應(yīng)關(guān)系， 使用 它們 的關(guān)系可以準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出某個(gè)移動(dòng)臺(tái)。 當(dāng)公有用戶要呼叫某漫游移動(dòng)臺(tái)時(shí)，該用戶通過電話機(jī)撥打移動(dòng)臺(tái) DN 碼， DN 碼首先經(jīng)由公用交換網(wǎng)接至最靠近的本地 GSM 移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（ GSMC）， GSMC 利用 DN 碼訪問母局位置登記器，從中取得漫游臺(tái)的 MSRN 碼， GSMC 根據(jù)此碼將呼叫接至被訪問的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（ VMSC）， VMSC 接到 MSRN 號(hào)碼后，進(jìn)一步訪問來(lái)訪者登記器，證實(shí)漫游臺(tái)是否仍在本區(qū)工作，經(jīng)確認(rèn)后， VMSC 把 MSRN 碼轉(zhuǎn)換成國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼（ IMSI），通過當(dāng)?shù)鼗?，在無(wú)線信道上向漫游移動(dòng)臺(tái)發(fā)出尋呼，從而建立通話。 若某 地方 的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入另一個(gè) 地方 時(shí)，只有經(jīng)過位置登記后才能使用。 自動(dòng) 檢測(cè) 該地 基站的廣播公共信道，以獲得 它的 位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)收到 與自己原來(lái) 地方 不同時(shí) 的 區(qū)域識(shí)別碼 ，漫游的移動(dòng)臺(tái)會(huì)向當(dāng)?shù)鼗景l(fā)出 信號(hào) ，通知 VLR， 并將此號(hào)碼通過 CCITT 信令， VLR 即 指定一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼 MSRN，通知移動(dòng)臺(tái)所在業(yè)務(wù)區(qū)備案。這樣，一個(gè)漫游用戶位置登記就完成了。 GSM可提供新業(yè)務(wù)包括 300～ 9600bps雙工異步數(shù)據(jù)通信、 1200～ 9600bps 雙工同步數(shù)據(jù)通信、異步 300～ 9600bps 的 PAD（分組打包拆包）接入電路、分組數(shù)據(jù)和話音數(shù)字信號(hào)、可視圖文以及對(duì) ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）終端的支持等。 具有較好的保密功能 。 GSM 可以向 用戶提供以下三種保密方式： (1)對(duì)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼 的 加密， 可以讓 竊聽者無(wú)法確定用戶的移動(dòng)臺(tái)電話號(hào)碼， 從而 第 12 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 起到對(duì)用戶位置保密的作用； (2)將用戶的 識(shí)別碼 、信令數(shù)據(jù)和 話音 加密，使非法竊聽者無(wú)法收到通信的具體內(nèi)容； (3)利用 “ 詢問 — 響應(yīng) ” 過程啟動(dòng) “ 用戶鑒別 ” 單元來(lái)鑒別用戶。在通信過程開始時(shí)，首先由網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)收到這個(gè)號(hào)碼后，連同內(nèi)部的 “ 電子密鑰 ” ，共同來(lái)啟動(dòng) “ 用戶監(jiān)別 ” 單元，隨之輸出信息，返回網(wǎng)絡(luò)的固定方，網(wǎng)絡(luò)固定方在發(fā)出號(hào)碼的同時(shí)，也啟動(dòng)自己的 “ 用戶鑒別 ” 單元，產(chǎn)生相應(yīng)的信息，與移動(dòng)臺(tái)返回的信息比較，若相同則確認(rèn)為合法用戶，否則確認(rèn)為非法用戶，從而確保了用戶的使用權(quán)。 ，高頻度的越區(qū)切換是不可避免問題。為了解決這個(gè)問題， GSM 采取主動(dòng)參與越區(qū)切換的策略，其工作原理如下：移動(dòng)臺(tái)在通話期間，不斷向所在工作區(qū)基站報(bào)告本區(qū)和相鄰區(qū)無(wú)線環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)，當(dāng)需要越區(qū)切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)主動(dòng)向本區(qū)基站（ BS）發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求，固定方（ MSC 和 BS）根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)，查找是否存在替補(bǔ)信道，以接收越區(qū)切換，如果不存在，則選擇第二替補(bǔ)信道，直到選中一個(gè)空閑信道，使移動(dòng)臺(tái)切換到 該信道上繼續(xù)通信。 GSM 系統(tǒng)容量大、通話音質(zhì)好、便于數(shù)字傳插、可與今后的 ISDN 兼容，還具有電子信箱、短消息業(yè)務(wù)等功能。 GSM 安全 ： GSM 系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用共享密鑰用戶認(rèn)證。 UMTS 的發(fā)展提供了一個(gè)選擇，就是 USIM， 用戶與基站之間的通訊可以被加密。 它使用更長(zhǎng)鑒別密鑰保證更好的安全以及網(wǎng)絡(luò)和用戶的雙向驗(yàn)證。 GSM 為了安全使用多種加密算法。但是系統(tǒng)支持多個(gè)不同算法，這樣運(yùn)營(yíng)商就可以換一個(gè)安全等級(jí)更強(qiáng)的。 GSM 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 主要由 MS、 NSS、 BSS 和 OSS 四部分組成 ,如圖 所示 ： 第 13 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 N M C D P P S P C S S E M CO S SM S CV L RB S CB T SB S SB T SH L RA U CO M CE I R P S T N I S D N P D NN S SM S 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 基站子系統(tǒng)（ BSS）在 MS 與 NSS 之間 管理和 提供 傳送通道 ，特別是包括了 MS 和 GSM系統(tǒng)的功能實(shí)體之間的無(wú)線接口管理。 MS、 BSS 和 NSS 是 GSM 的 實(shí)體部分，操作支持子系統(tǒng)（ OSS）則 為 運(yùn)營(yíng)部門 提供 維護(hù) 實(shí)體 部分。 NSS 它負(fù)責(zé)所有 和 移動(dòng)用戶有關(guān)的呼叫 移動(dòng)性管理、 接續(xù)處理、用戶設(shè)備及保密性等 等 功能 , 是整個(gè) GSM 系統(tǒng)的控制和交換中心，并提供 GSM 系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的連接。 移動(dòng)臺(tái) (MS)包括移動(dòng)臺(tái)物理設(shè)備和智慧部件 SIM 卡兩部分。移動(dòng)臺(tái)是 GSM 移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備， 也是用戶能夠直接接觸的 GSM 系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。 移動(dòng)終端 (TE)：指終端設(shè)備本身，與用戶個(gè)人無(wú)關(guān)，它 多種 編碼 信息加密、 信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)射和接收等。 SIM 卡：代表移動(dòng)用戶個(gè)人，存有認(rèn)證用戶 的 信息，并執(zhí)行 與用戶安全信息 有關(guān)的重要信息。 NSS 主要完成 用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性 、安全性 的 管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù) 功能和交換功能 。 NSS中各功能實(shí)體介 紹如下： MSC： 即移動(dòng)交換中， 是 網(wǎng)絡(luò) 的核心， 對(duì)在它所覆蓋 的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體 。 VLR： 即訪問位置寄存器， 是存儲(chǔ) MSC 處理 來(lái)訪移動(dòng)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)， 呼叫 對(duì) 所需數(shù)據(jù)庫(kù)信息 的檢索 。 HLR：是管理 的有關(guān) 部門用于存儲(chǔ)移動(dòng)用戶管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)著進(jìn)入該控制區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)用戶的有 關(guān)數(shù)據(jù)。 第 14 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 AUC： 主要是用來(lái)確定 用戶的身份和 產(chǎn)生 對(duì) 保密 呼叫所需鑒權(quán)和加密的三 中 參數(shù)的功能實(shí)體 。 EIR：是 來(lái)確保移動(dòng)設(shè)備的安全性玉唯一性， 存儲(chǔ)設(shè)備的 參數(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)。 OMC： 操作與維護(hù)中心 (OMC)用于對(duì) GSM 系 統(tǒng)的集中操作與維護(hù)， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理與監(jiān)控。 OMC 對(duì)基站分系統(tǒng)和交換網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)分別進(jìn)行操作和維護(hù) (如監(jiān)視、 狀態(tài)報(bào)告、 故障診斷等 )。 無(wú)線基站分系統(tǒng)是在 某個(gè) 無(wú)線區(qū)域中由 MSC 控制， 與 移動(dòng)臺(tái) 進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線 收發(fā) 和無(wú)線資源管理等功能。 它的 功能實(shí)體可分為 基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)和 基站控制器 (BSC)。 BSC： 具有對(duì)一個(gè)或多個(gè) BTS 進(jìn)行控制的功能。它 的任務(wù) 主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 中的資源管理、 小區(qū)數(shù)據(jù) 配置管理、功率 、定位和切換 控制 等， 是一個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。 BTS： 是基站分系統(tǒng)的無(wú)線部分， 由 BSC 控制。它主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道的加密、跳頻等功能。 短消息 業(yè)務(wù) 短消息業(yè)務(wù)和 語(yǔ)音傳輸 以 及傳真同為 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要 的 電信 的 業(yè)務(wù)，它通過 信道傳 輸，通過 服務(wù)中心完成 前轉(zhuǎn) 和 存儲(chǔ) 功能。短消息業(yè)務(wù)包括兩種： 一種 是廣播短消息，即由廣播短消息 中心收集 所需的信息給用戶。另 一種 是點(diǎn)到點(diǎn)的短消息 發(fā)送，即通過一個(gè)使用者發(fā)給另一個(gè)，內(nèi)容包含 少量的文字和數(shù)據(jù) 的信息： 這兩種方式都可以 在網(wǎng)絡(luò) 因某種錯(cuò)誤 暫時(shí)無(wú)法將短消息傳給移動(dòng)臺(tái)的情況下， 就將 信息在網(wǎng)上保存記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)可達(dá)時(shí)，通知對(duì)應(yīng)的實(shí)體重新傳送短消息，故而 ，短消息 就 具有 了較高 的可靠性。 在電路交換中點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中包含的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的協(xié)議 在電路交換 的 公共陸地移動(dòng)網(wǎng)中，通過移動(dòng)交換中心 ,移動(dòng)臺(tái) 就 接入 移動(dòng)網(wǎng)中 。 移動(dòng) 用戶 被叫 的 點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中，首先，短消息服務(wù)中心發(fā)送短消息給 SMS． GMSC，通過詢問 HLR 后 獲得目標(biāo)MS 所在的 MSC 號(hào)碼， 先將短消息先傳 給 MSC。 MSC 之后就 詢問 VLR 中存儲(chǔ) 的 與用戶有 關(guān)的 信息， 并對(duì)用戶 鑒權(quán)后， 又再次將短消息傳 給目標(biāo) MS。然后， MS 返回報(bào)告給 MSC； 那么 在移動(dòng) 用戶 主叫點(diǎn)到點(diǎn)的短消息業(yè)務(wù)中，用戶請(qǐng)求接入通過鑒權(quán)后，將短消息傳遞給MSC。 由以上介紹的 SMS 工作原理可 看出， 短消息 作為 GSM 網(wǎng)絡(luò)的一種主要的電信業(yè)務(wù)，其傳遞 的 可靠性很高 以及保密性好 。 GSM 網(wǎng)絡(luò)在 很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，相對(duì)于傳統(tǒng) 在無(wú)線覆蓋面上具有 相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，更加突顯了它在無(wú)線 傳輸 數(shù)據(jù)方面的 優(yōu)勢(shì)，為基于它的各類數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的開發(fā) 與應(yīng)用 打下了堅(jiān)實(shí) 而可靠 的基礎(chǔ)。 第 15 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 特殊器件的介紹 本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件： DS18B GSM 模塊 TC35i。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方 法作相應(yīng)說(shuō)明。 器件介紹 技術(shù)性 能描述： ● 測(cè)溫范圍為 55～ +125℃ (67～ +257℉ ) ● 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ● 在 10～ +85℃范圍內(nèi)精確度為177。 ℃ ● 溫度計(jì)分辨率可以被使用者選擇為 9～ 12 位 ● 最多在 750ms 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為 12 位數(shù)字 ● 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用 ● 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 ● 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ● 可通過數(shù)據(jù)線供 電。供電范圍為 到 。 ● 與 DS1822 兼容的軟件 ● 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 ● 每個(gè)器件有唯一的 64 位的序列號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中 ● 無(wú)需外部器件 應(yīng)用范圍 ： 1 該產(chǎn)品適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域 ； 2 軸瓦， 缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制； 3 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低 溫干燥箱等； 4 供熱 /制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制 。 引腳說(shuō)明： 1 引腳 GND 接地引腳 2 引