【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種基于GSM短消息的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為遠(yuǎn)程信號(hào)的傳輸平臺(tái)，對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)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(guò)AT指令來(lái)實(shí)?，F(xiàn)的，講述了常見(jiàn)的AT指令及其使用方法。和AT89S52單片機(jī)及其外圍電路進(jìn)行了詳細(xì)的講述。監(jiān)測(cè)中心站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站：監(jiān)測(cè)中心站硬件包括液晶顯示，GSM通信模塊TC35，機(jī)，顯示單元，溫度傳感器數(shù)據(jù)采集與處理單元。送以及保存等功能。系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合溫度檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)出一套基于GSM的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　

【正文】 度或溫度誤差極大。 按鍵電路 該部分因?yàn)椴捎锚?dú)立按鍵，所以設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)中只用到四個(gè)獨(dú)立按鍵就可以完成所有相關(guān)操作，分別設(shè)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(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 1KR12201KR22201KR32201KR4220S1S2S3S4VCCS22SWPBS23SWPBS24SWPBS25SWPBS22S23SWPBS24SWPBS25SWPB 圖 35 鍵盤接口電路 設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮到按鍵鍵碼的設(shè)計(jì)、按鍵去抖動(dòng)的設(shè)計(jì)、按鍵讀取的設(shè)計(jì)。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(shí)現(xiàn)因?yàn)闊o(wú)需任 何驅(qū)動(dòng)，所以只需將各數(shù)據(jù)接口與單片機(jī) I/O 進(jìn)行簡(jiǎn)單連接人機(jī)交互 [12]。 液晶顯示電路 本設(shè)計(jì)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(dāng)前溫度，上限溫度，下線溫度）等。液晶的電路連接比較簡(jiǎn)單，把 LCD 與單片機(jī)的 P0 口進(jìn)行通信。 液晶顯示電路 MGLS12864 是點(diǎn)陣圖形式顯示模塊，提供位點(diǎn)陣和字節(jié)點(diǎn)陣兩種圖形顯示功能，用戶可在指定的屏幕位置上以點(diǎn)為單位或以字節(jié)為單位進(jìn)行圖形顯示。完全兼容一般的點(diǎn)陣模塊，并可以實(shí)現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)圖形和變化曲 線的同屏顯示，并可通過(guò)字節(jié)點(diǎn)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(dāng) 15 腳為低且 16 腳為高時(shí)選中MG12864 的左區(qū) (左邊的 6464)，當(dāng) 15 腳為高且 16 腳為低時(shí)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(nèi)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(shí)候改變。當(dāng)使能線 E 為高時(shí)控制線 R/W、 CS CS RS 不能改變；使 能線 E 為高時(shí) MG12864 從數(shù)據(jù)線 DB0～ DB7 輸出數(shù)據(jù)。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 表 31 MGLS12864 液晶顯示器的引腳功能 管腳號(hào) 管腳符號(hào) 說(shuō)明 1 VSS 邏輯電源地 2 VDD 邏輯電源 +5V 3 NC(V0) 五連接（液晶負(fù)電壓供應(yīng)端） 4 RS(CS) 高：數(shù)據(jù) /低 :指令（串行的片選） 5 R/W(SID) 高：讀 /低：寫（串行數(shù)據(jù)） 6 E(SCLK) 使能端（串行時(shí)鐘） 714 DB0DB7 數(shù)據(jù)總線 15 CS1 片選 1 16 CS2 片選 2 17 RST 系統(tǒng)復(fù)位低電 平有效 18 NC(Vout) 無(wú)連接（液晶負(fù)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(shè)計(jì) 目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)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(ài)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(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子 TC35 系 列的 TC35I。GSM 模塊 TC35I 是 CMOS 元器件，要求對(duì)電源的啟動(dòng)電流超過(guò) 2A，啟動(dòng)電壓達(dá)到 。 TC35I 與 GSM 2/2 兼容、雙頻（ GSM900/GSM1800）、 RS232 數(shù)據(jù)口、符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) GSM0705，且易于升級(jí)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(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)。 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(nèi)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)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(yǔ)音信道編碼。 TC35I 的主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括以下幾點(diǎn)： ( 1 ) 頻段為雙頻 GSM900MHz 和 GSM1800MHz（ phase2/2+）； 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 ( 2 ) 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短信息和傳真； ( 3 ) 高集成度（ 36mm）； ( 4 ) 質(zhì)量為 9g； ( 5 ) 電源電壓 為單一電壓 ~ ； ( 6 ) 可選波特率 300bps ~ 115kbps，動(dòng)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(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合 ITU RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)。它固有的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無(wú)校驗(yàn) 位，硬件握手信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令集 [18]。 圖 36 為本設(shè)計(jì)的 TC35I 的外圍電路。 此模塊是實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵也是難點(diǎn)，只有實(shí)現(xiàn)此電路模塊的功能才能實(shí)現(xiàn)GSM 網(wǎng)絡(luò)連接，才能通過(guò)接口 RS323 與單片機(jī)連接編輯 AT 指令實(shí)現(xiàn)通信 。接發(fā)所需短消息 ,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(biāo)準(zhǔn)的 RS232 串行接口，用戶可以通過(guò)串行口使用 AT 命令完成對(duì)模 塊 的操作。由于 RS232 標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯，而一般單片機(jī)均為 0 ~ 5V 的正邏輯，為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的通信，在電路上采用電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 實(shí)現(xiàn)正電壓、負(fù)電壓的轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片是包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的 IC 芯片，適用于各種通信接口。芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，它可以完全 MAX323 和 AT89S52 間的電壓轉(zhuǎn)換，電壓轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)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(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總軟件的設(shè)計(jì)流程 本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的任務(wù)是：一是溫度的采集與處理；二是 TC35I 的啟動(dòng)、狀態(tài)檢測(cè)；三是智能控制器與 TC35i 的串口通信；四是鍵盤掃描設(shè)定發(fā)送手機(jī)號(hào)與液晶顯示。本設(shè)計(jì)主要工作的流程為：加電啟動(dòng)， 初始化模塊檢測(cè)模塊程序、串口發(fā)送模塊程序和顯示模塊等 ，使單片機(jī)， GAM 模塊，溫度傳感器和液晶，蜂鳴等個(gè)模塊正常工作。系統(tǒng)進(jìn)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(duì)短信 text 模式進(jìn)行解碼，再判斷是否為合法用戶和合法內(nèi)容若接受的用戶不對(duì)或短信內(nèi)容不是為 TEMPERATURE？系統(tǒng)不處理返回等待狀態(tài)，如果判斷結(jié)果為真，單片機(jī)通過(guò)串口通信與 GSM 模塊進(jìn)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(guò) AT 指令刪除模塊短信。如果沒(méi)有收到短信 通過(guò)定時(shí)器數(shù)據(jù)采集 采集 DS18B20 溫度值 上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并通過(guò)該計(jì)數(shù)值與所設(shè)定值進(jìn)行比較，得到當(dāng)前的溫度值。 在送 LCD 液晶上顯示。 系統(tǒng)將當(dāng)前所測(cè)得 溫度 值與系統(tǒng)所設(shè)置值進(jìn)行比較，看是否設(shè)計(jì)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(méi)有超出在返回等待程序。超出閥門值同時(shí)進(jìn)行兩路報(bào)警，（ 1）監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警，（ 2）給控制端發(fā)送報(bào)警短信內(nèi)容為 WARN??！ TEMPERATURE ARRIVE AT UPPER LIMIT!!以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。 主程序流程如 圖 41 所 示 。 短消息的軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)是手機(jī)短消息接口，包括手機(jī)短消息的用戶數(shù)據(jù)區(qū)編碼、通信模式設(shè)定和聯(lián)機(jī)測(cè)試、短消息的發(fā)送、發(fā)送數(shù)據(jù)的關(guān)鍵命令字的模式匹配等短消息模塊設(shè)計(jì) SMS 利用信令信道傳輸 ，不必建立撥號(hào)連接，只需將信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，經(jīng)中心完成存儲(chǔ)后再發(fā)至目的地，即使 GSM 終端關(guān)機(jī)信息也不丟失 。對(duì) SMS 的控制有 3 種途：陘： Block Mode， TextMode 和 PDU Mode，其中 PDU 模式應(yīng)用最為廣泛，通用性較強(qiáng)，因此該項(xiàng)目選擇使用 PDU 格式來(lái)發(fā)送短消息。在使用 PDU 格式時(shí)，短消息是經(jīng)過(guò)編碼處理后發(fā)送的。在此模式下，短消息正文經(jīng) l6 進(jìn)制編碼后作為一個(gè) 2 進(jìn)制字符串被傳送。對(duì)模塊的控制通過(guò) AT 指令實(shí)現(xiàn)，它是 GSM 與計(jì)算機(jī)間的通信協(xié)議，由 EI 發(fā)布。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 開(kāi) 始初 始 化 （ 單 片 機(jī) ，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(chǔ) 溫 度 值L C D 顯 示判 斷 是 否 超 出 閥 門 值發(fā) 送 報(bào) 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(dāng) 前 溫 度 給控 制 端 用 戶刪 除 短 信蜂 鳴 報(bào) 警刪 除 短 信YNYYNN 圖 41 主程序流程 圖 AT 指令以 “AT”開(kāi)頭，除發(fā)送短消息最后是以 CTD+Z結(jié)束外，其余都以回車符 CR結(jié)束。指令執(zhí)行成功與否有相應(yīng)形式為 CRLFRESPONSECRLF，LF是換行符。在應(yīng)用過(guò)程中采用 RS232 串口通信將數(shù)據(jù)服務(wù)器與手機(jī)模塊相連從而實(shí)現(xiàn)短消息的輸入與傳送 。 常見(jiàn)短消息 AT 指令有： (1)AT+CSMS，選擇短消息服務(wù)類型； (2)AT+CPMS，優(yōu)先信息存儲(chǔ)，定義用來(lái)讀寫信息的存儲(chǔ)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