【導讀】本設計設計了一種基于GSM短消息的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)。為遠程信號的傳輸平臺，對GSM網絡體系結構作了詳細的講解。要是短消息方式，系統(tǒng)中采用TEXT模式。短消息的接收和發(fā)送是通過AT指令來實?，F的，講述了常見的AT指令及其使用方法。和AT89S52單片機及其外圍電路進行了詳細的講述。監(jiān)測中心站和遠程監(jiān)測分站：監(jiān)測中心站硬件包括液晶顯示，GSM通信模塊TC35，機，顯示單元，溫度傳感器數據采集與處理單元。送以及保存等功能。系統(tǒng)為基礎，結合溫度檢測技術設計出一套基于GSM的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。

　　

【正文】 度或溫度誤差極大。 按鍵電路 該部分因為采用獨立按鍵，所以設計較為簡單，系統(tǒng)中只用到四個獨立按鍵就可以完成所有相關操作，分別設置為確定鍵、向左鍵、向右鍵及返回鍵。按鍵輸入電路原理圖如圖 35 所示 。 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 17 1KR12201KR22201KR32201KR4220S1S2S3S4VCCS22SWPBS23SWPBS24SWPBS25SWPBS22S23SWPBS24SWPBS25SWPB 圖 35 鍵盤接口電路 設計中應該考慮到按鍵鍵碼的設計、按鍵去抖動的設計、按鍵讀取的設計。顯示部分用了 OCMJ4X8C 液晶模塊作為顯示器件，考慮到硬件電路的接口資源，采用串行接口通信方式，硬件方面地實現因為無需任 何驅動，所以只需將各數據接口與單片機 I/O 進行簡單連接人機交互 [12]。 液晶顯示電路 本設計的液晶顯示 用于 顯示 用戶接口界面，用于顯示各類操作菜單信息，系統(tǒng) 通信 和安全密碼信息 還有溫度值（當前溫度，上限溫度，下線溫度）等。液晶的電路連接比較簡單，把 LCD 與單片機的 P0 口進行通信。 液晶顯示電路 MGLS12864 是點陣圖形式顯示模塊，提供位點陣和字節(jié)點陣兩種圖形顯示功能，用戶可在指定的屏幕位置上以點為單位或以字節(jié)為單位進行圖形顯示。完全兼容一般的點陣模塊，并可以實現漢字、 ASCII 碼、點圖形和變化曲 線的同屏顯示，并可通過字節(jié)點陣圖形方式造字，廣泛用于各種儀器儀表、家用電器上作為顯示器件。 表 31 為 MGLS12864 液晶顯示器的引腳功能。當 15 腳為低且 16 腳為高時選中MG12864 的左區(qū) (左邊的 6464)，當 15 腳為高且 16 腳為低時選中 MG12864 的右區(qū)(邊的 6464)。 19 腳和 20 腳是為了在光線暗的環(huán)境下看到液晶顯示器的顯示內容而加的背光，即在液晶顯示器的加一光源?？刂凭€ R/W、 CS CS RS 必須在使能線E 為低的時候改變。當使能線 E 為高時控制線 R/W、 CS CS RS 不能改變；使 能線 E 為高時 MG12864 從數據線 DB0～ DB7 輸出數據。 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 18 表 31 MGLS12864 液晶顯示器的引腳功能 管腳號 管腳符號 說明 1 VSS 邏輯電源地 2 VDD 邏輯電源 +5V 3 NC(V0) 五連接（液晶負電壓供應端） 4 RS(CS) 高：數據 /低 :指令（串行的片選） 5 R/W(SID) 高：讀 /低：寫（串行數據） 6 E(SCLK) 使能端（串行時鐘） 714 DB0DB7 數據總線 15 CS1 片選 1 16 CS2 片選 2 17 RST 系統(tǒng)復位低電 平有效 18 NC(Vout) 無連接（液晶負電壓輸出端） 19 LEDA 背光電源， LED+(+5V) 20 LEDK 背光電源， LED(0V) TC35I 外圍電路設計 目前，國內已經開始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee 的 WM02系列、西門子的 TC35 系列、愛立信的 DM10/DM20 系列、中興的 ZXGM18 系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的 TC35 系列模塊性價比很高，并且已經有國內的無線電設備入網證。所以本設計選用的是西門子 TC35 系 列的 TC35I。GSM 模塊 TC35I 是 CMOS 元器件，要求對電源的啟動電流超過 2A，啟動電壓達到 。 TC35I 與 GSM 2/2 兼容、雙頻（ GSM900/GSM1800）、 RS232 數據口、符合 ETSI 標準 GSM0705，且易于升級為 GPRS 模塊 [17]。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的 AT 命令接口，為數據、語音、短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)及設計。 TC35I 模塊主要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊 (專用集成電路 )、閃存、 ZIF(零插 入力 )連接器、天線接口 6 部分組成。作為 TC35I 的核心，基帶處理器主要處理 GSM 終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中所有的模擬和數字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持 FR、 HR 和 EFR 語音信道編碼。 TC35I 的主要特性與技術指標包括以下幾點： ( 1 ) 頻段為雙頻 GSM900MHz 和 GSM1800MHz（ phase2/2+）； 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 19 ( 2 ) 支持數據、語音、短信息和傳真； ( 3 ) 高集成度（ 36mm）； ( 4 ) 質量為 9g； ( 5 ) 電源電壓 為單一電壓 ~ ； ( 6 ) 可選波特率 300bps ~ 115kbps，動波特率 ~ 115kbps； ( 7 ) 電流消耗 ——休眠狀態(tài)為 ，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA（平均）， 峰值； ( 8 ) 溫度范圍 ——正常操作 20℃ ~ +55℃ ，存放 30℃ ~ +85℃ ； ( 9 ) SIM 電壓為 3V/。 TC35I 的數據輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合 ITU RS232 接口標準。它固有的參數： 8 位數據位和 1 位停止位，無校驗 位，硬件握手信號用RTSO/CTSO，波特率在 300bps—115kbps 之間可選，軟件流量控制在 XON/XOFF，CMOS 電平，支持標準的 AT 命令集 [18]。 圖 36 為本設計的 TC35I 的外圍電路。 此模塊是實現本設計的關鍵也是難點，只有實現此電路模塊的功能才能實現GSM 網絡連接，才能通過接口 RS323 與單片機連接編輯 AT 指令實現通信 。接發(fā)所需短消息 ,從而實現遠程控制的目的。 VE1VE2VE3VE4VE5GND6GND7GND8GND9GND10POWER11POWER12VDD13ACCU_TEMP14IGT15DSR016RING017RtD018TsD019CTS020RTS021DIR022DCD023CCIN24CCRST25CCI026CCCLK27CCVCC28CCGND29VDDLP30PD31SYNC32EPP233EPN234EPP135EPN136MICN137MICP138MICN239MICP240U1 TC35iVCC1KR11KR21KR3S1D1LED13KR410KR5Q1NPNC1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U2MAX232123456789J9DB 9C1C2C3C4C5VCCVCCVCCTILNR0OUTR0OUTTILNVCCCCGND4CCRST2CCCLK3CCVCC1CCVPP5CCIO6U3SIM_CARD 圖 36 TC35I 的外圍電路 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 20 采用 MAX232 接口的串行通信 GSM 模塊 TC35I 通信接口采用的是 CMTDZ01 提供標準的 RS232 串行接口，用戶可以通過串行口使用 AT 命令完成對模 塊 的操作。由于 RS232 標準采用負邏輯，而一般單片機均為 0 ~ 5V 的正邏輯，為了實現單片機的通信，在電路上采用電平轉換芯片 MAX232 實現正電壓、負電壓的轉換。 MAX232 芯片是包含兩路接收器和驅動器的 IC 芯片，適用于各種通信接口。芯片內部有一個電源電壓變換器，它可以完全 MAX323 和 AT89S52 間的電壓轉換，電壓轉換范圍是 10V ~ +5V 或 +5V ~ +10V[14]。所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的 +5V 電壓 就可以了。 此設計模塊的 MAX232 的接口電路如圖 37 所示。 C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U2MAX232123456789J9DB 9C1C2C3C4C5VCCVCCVCCTILNR0OUT 圖 37 MAX232 接口電路 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 21 4 軟件設計 系統(tǒng)總軟件的設計流程 本系統(tǒng)程序設計的任務是：一是溫度的采集與處理；二是 TC35I 的啟動、狀態(tài)檢測；三是智能控制器與 TC35i 的串口通信；四是鍵盤掃描設定發(fā)送手機號與液晶顯示。本設計主要工作的流程為：加電啟動， 初始化模塊檢測模塊程序、串口發(fā)送模塊程序和顯示模塊等 ，使單片機， GAM 模塊，溫度傳感器和液晶，蜂鳴等個模塊正常工作。系統(tǒng)進入主循環(huán) ，首先判斷是否收到用戶控制端的短信，如果收到短信 就去處理短信，首先對短信 text 模式進行解碼，再判斷是否為合法用戶和合法內容若接受的用戶不對或短信內容不是為 TEMPERATURE？系統(tǒng)不處理返回等待狀態(tài)，如果判斷結果為真，單片機通過串口通信與 GSM 模塊進行通信，編輯 AT 指令發(fā)送短信為 Celsius+溫度給控制端用戶，在通過 AT 指令刪除模塊短信。如果沒有收到短信 通過定時器數據采集 采集 DS18B20 溫度值 上傳的數據進行計數，并通過該計數值與所設定值進行比較，得到當前的溫度值。 在送 LCD 液晶上顯示。 系統(tǒng)將當前所測得 溫度 值與系統(tǒng)所設置值進行比較，看是否設計正常溫 度值， 判斷是否超出閥門溫度值下線 30176。C，上限溫度值為 60176。C，沒有超出在返回等待程序。超出閥門值同時進行兩路報警，（ 1）監(jiān)控現場進行蜂鳴器報警，（ 2）給控制端發(fā)送報警短信內容為 WARN??！ TEMPERATURE ARRIVE AT UPPER LIMIT!!以實現遠程實時監(jiān)控的目的。 主程序流程如 圖 41 所 示 。 短消息的軟件設計 本設計的關鍵和難點是手機短消息接口，包括手機短消息的用戶數據區(qū)編碼、通信模式設定和聯機測試、短消息的發(fā)送、發(fā)送數據的關鍵命令字的模式匹配等短消息模塊設計 SMS 利用信令信道傳輸 ，不必建立撥號連接，只需將信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務中心，經中心完成存儲后再發(fā)至目的地，即使 GSM 終端關機信息也不丟失 。對 SMS 的控制有 3 種途：陘： Block Mode， TextMode 和 PDU Mode，其中 PDU 模式應用最為廣泛，通用性較強，因此該項目選擇使用 PDU 格式來發(fā)送短消息。在使用 PDU 格式時，短消息是經過編碼處理后發(fā)送的。在此模式下，短消息正文經 l6 進制編碼后作為一個 2 進制字符串被傳送。對模塊的控制通過 AT 指令實現，它是 GSM 與計算機間的通信協(xié)議，由 EI 發(fā)布。 天津職業(yè)技術師范大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 22 開 始初 始 化 （ 單 片 機 ，G S M 模 塊 ， 溫 度 傳感 器 等 ）是 否 收 到 控 制 端 短 信短 信 解 碼采 集 存 儲 溫 度 值L C D 顯 示判 斷 是 否 超 出 閥 門 值發(fā) 送 報 警 短 消 息給 控 制 端 用 戶判 斷 是 否 為 合 法 用 戶短 信 編 碼發(fā) 送 當 前 溫 度 給控 制 端 用 戶刪 除 短 信蜂 鳴 報 警刪 除 短 信YNYYNN 圖 41 主程序流程 圖 AT 指令以 “AT”開頭，除發(fā)送短消息最后是以 CTD+Z結束外，其余都以回車符 CR結束。指令執(zhí)行成功與否有相應形式為 CRLFRESPONSECRLF，LF是換行符。在應用過程中采用 RS232 串口通信將數據服務器與手機模塊相連從而實現短消息的輸入與傳送 。 常見短消息 AT 指令有： (1)AT+CSMS，選擇短消息服務類型； (2)AT+CPMS，優(yōu)先信息存儲，定義用來讀寫信息的存儲區(qū)域； (3)AT+CMGF，優(yōu)先信息格式，執(zhí)行格式有 1EXT 方式和 PDU 方式； (4)AT+CSC