【正文】 V C C 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計總體設(shè)計思路 本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要由 GSM 模塊 程序設(shè) 計、 短消息 發(fā)送與接收程序 設(shè)計、測溫模塊 程序設(shè)計和 串口模塊 程序設(shè)計組成。這些信號由單片機軟件生成。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短 暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 CPU 向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM 端。 圖 LED 數(shù)碼管共陽極和共陰極示圖 LED 顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極 LED 顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極 LED 顯示器。八段 LED 顯示器由 8個發(fā)光二極管組成。如圖 所示。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的，也就是要做的是配置寄存器。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。漏極開路，常態(tài)下高電平。當 工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 圖 DS18B20 的外形及管腳列 （ 1） NC（ 8腳）：空引腳，懸空不使用。 圖 DS18B20 概述 DS18B20 是 美國 DALLAS 半導體公司的 一款 單總線 數(shù)字溫度傳感器 ， 它具有結(jié)構(gòu)簡單，不需要外接元件，采用一根 I\O 數(shù)據(jù)線即可供電又可傳輸數(shù)據(jù) 、并可由用戶設(shè)置溫度報警界限等特點，可廣泛用于食品、冷庫等需要控溫的地方。 復位電路在通電的瞬間，復位引腳（ RST）為高電平；當單片機正常工作時，復位引腳為低電平。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當 VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。一般微機電 路正常工作需要供電電源為 5V177。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。 振蕩電路 物理模型的滿足條件：整個電路的電阻 R=0（包括線圈、導線）。 圖 STC12C5A60S2 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 MCU 最小系統(tǒng)的構(gòu)成 晶振電路 這部分為單片機工作需要的外圍電路部分。 全雙工異步串行口（ UART） 32 個通用寄存器。 可編程計數(shù)器陣列 PCA 和可編程脈寬調(diào)節(jié)器 PWM，右實現(xiàn)時鐘和可調(diào)頻率的 PWM 輸出。 有 ISP 在系統(tǒng)可編程功能 。 有 1280 字節(jié)片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲器。 圖 TC35I 與 MCU 接口電路圖 ZIF40 PI N單片機TXDR XD TXDR XDG SMTC 35單片機RS 232接口RS 232接口 MCU主控模塊 電路 的設(shè)計 MCU 的概述 STC12C5A60S2 單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期的 8位的 單片機，是高速、低功耗、超強干擾的 新一代 8051 單片機。連接方式 如圖 。 如圖 所示 圖 TC35I 與 MCU 接口電路圖 第二 種是 設(shè)計一個 TTL 轉(zhuǎn) RS232 電平電路一端與 MCU 連接，另一端與 TC35I連接。當 LED為 75ms 亮 /3s 熄時，表明 TC35i已登錄進網(wǎng)絡，處于待機狀態(tài)。 圖 SIM 卡的電路設(shè)計 TC35i 的 SYNC 引腳有兩種工作模式，可用 AT命令 ATS YNC 進行切換，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i 的工作狀態(tài)，本模塊使用的是后一種功能發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，當 LED 熄滅時，表明 TC35i 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài) 。但是目前移動運營商所提供的 SIM 卡均無 CCIN 弓 I 腳，所以在設(shè)計電路時將引腳 CCIN 和 CCVCC相 連。在 GSM模塊 為 SIM 卡預留 5 個引腳的基礎(chǔ)上， TC35i 在 ZIF連接器上為 SIM 卡接口預留了6 個引腳，所添加的 CCIN 弓 I 腳用來檢測 SIM 卡支架中是否插有 SIM 卡。 SIM 卡的電路設(shè)計 在 TC35i 內(nèi)部 基帶處理器集成了一個與 IS07816— 3ICCard 標準兼容的 SIM接口。 圖 TC35i 的電源設(shè)計原理圖 輸出電壓的計算 公式為 ： ， 其中 VREF=， ，為了確保輸出穩(wěn)定， R1 選用標稱阻值為 1KΩ，精度為 1%的電阻。 TC35i 的電源設(shè)計 主要采用的是 LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器來輸出 的電壓供 TC35i 正常工作。將這個管腳的電壓下拉到低于大約 時， LM2596 就被打開；而上拉到高于 （最大到 25V）時， LM2596 就被關(guān)斷。 （ 4） Feedback 反饋端， 這個管腳把輸出端的電壓反饋到閉環(huán) 反饋回路。 （ 3） Output 輸出端，這個腳上的電壓可在（ +VINVSAT）和 （大約）間轉(zhuǎn)換。 圖 LM2596 的外形及管腳排列圖 （ 1） VIN 正輸入端，在這個管腳處必須加一個適當?shù)妮斎肱月冯娙輥頊p小暫態(tài)電壓，同時為 LM2596 提供所需的開關(guān)電流。 LM2596 內(nèi)部集成 頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為天線插 GSM 射頻部分 電源 ASIC FALSH 基帶處理器 40 芯片ZIF 連接 器 150KHz。 LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負載調(diào)節(jié)特性。巧、 30, 31 和 32 腳為控制 部分， 15 為點火線 IGT(Ignition)， 當 TC35i 通電后必須給 IGT 一個大于 looms 低電平，模塊 才啟動， 30為 RTC backup, 31 為 Power down, 32 為 SYNC； 1623 位數(shù)據(jù)輸入 /輸出分別為 DSRO, RINGO、 RxDO、 TxDO、 CTSO、 RTSO、 DTRO 和 DCDO。2429為 SIM 卡引腳，分別為 CCIN、 CCRST、 CCIO、 CCCLK 、CCVCC 和 CCGND。 這 40 個引腳可以劃分為 5類 .即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、音頻接口和控 制。GSM 射頻部分的功率放大器對電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓Vbatt+ Flash 用來存儲一些用戶配置信息、電話本和其他信息。 GSM模塊電流變化非常大，空閑時電流小于 A，而在通話期間電流最大可達 ，這就對供電電路提出了較高的要求。 TC35i模塊如圖 所示，從功能上看主要由 4 部分組成 :GSM 基帶處理器、 GSM 射頻部分、電源 ASIC(Application Specific Integrated circuit)、 基帶處理器是整個模塊的核心，它由 一個 C166CPU 和一個 DSP處理器內(nèi)核控制著模塊內(nèi)各種信號的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過程。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 GSM模塊 接口電路 設(shè)計 TC35i 概述 TC35i 模塊是西門子公司推出的一種無線通信模塊，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。 AT89C51 經(jīng)過串口與 TC35i 模塊通信， 當接收到監(jiān)控終端發(fā)來的讀取溫度或者操作的指令時， AT89C51 對相應的設(shè)備執(zhí)行操作，并對溫度數(shù)據(jù)和設(shè)備工作狀態(tài)進行 PDU 編碼，借助 GSM 網(wǎng)絡以發(fā)送短消息的方式返回給監(jiān)控終端，終端對短消息解碼，從而獲取溫度信息。 第三章系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)由 MCU 模塊 、 GSM 模塊、溫度采集模塊和手機終端組成。 在 TEXT 模式 下，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)都是以 ASCII 的形式表示。 SMS 收發(fā) 模式 SMS 信息常用的 收發(fā) 有兩種模式 : TEXT 模式和 PDU 模式。 AT+CSCA 功能是設(shè)置 短信中心號碼。 AT+CMGR 接收短消息指令。例如 AT+CMGS=“ +8615xxxxxxxxx”回車 輸入短消息。 常用 AT 指令分析 AT+CMGF 是優(yōu)先信息格式的設(shè)置。 AT+CMGD 刪除短信息。 AT+CMSS 從存儲器 中發(fā)送信息。 AT+CMGS 發(fā)送信息。信息從 +CPMS 命令設(shè)定的存儲器讀取。這個命令選擇如何從網(wǎng)絡上接收短信息。 AT+CSDH 顯示文本方式的參數(shù)。保存 +CSAS 和 +CSMP 的參數(shù)。執(zhí)行格式有 TEXT 方式和 PDU 方式。這個命令定義用來讀寫信息的存儲區(qū)域。 AT+CNMA 新信息確認應答。 AT+CPBS? +CPBS: SM 短消息命令 AT+CSMS 選擇消息服務。 AT+WDCP 刪除呼叫電話號碼。獲得手機的注冊狀態(tài)。 網(wǎng)絡服務命令 AT+COPS 服務商選擇。 ATDL 重撥上次電話號碼。 AT+CEER 擴展錯誤報告。 ATH 掛機命令。 NONE 呼叫控制命令 ATD 撥號命令。 ME 于是可以轉(zhuǎn)換每一個輸入的或者顯示的字符串字母。 AT+CSCS? +CSCS: GSM AT+WPCS 設(shè)定電話簿狀態(tài)。ME 于是可以轉(zhuǎn)換每一個輸入的或顯示的字母。351254004238596 AT+CSCS 選擇 TE特征設(shè)定。 AAB1021011CN AT+CGMR 獲得改訂的軟件版本。這個命令用來得到支持的頻帶（ GSM900， DCS1800或 PCS1900）。 常用 AT 指令 及 分析 一般命令 AT+CGMI 給出模塊廠商的標識。 執(zhí)行指令不帶參數(shù)； 設(shè)置參數(shù)指令可帶多個參數(shù)用逗號隔開；讀取參數(shù)指令是獲得當前參數(shù)的具體值 ； 測試參數(shù)指令是獲得允許參數(shù)的范圍。 例如 :AT+CFUN=１ (啟動無線 CPU 的功能 )。 例如：AT+CMEE=? 、 AT+CPBS=? 、 AT+CMGF=? 、 AT+CSQ=? 。 例如： AT+CMEE?(讀當前錯誤信 息格式 )、 AT+CPBS?(讀當前所用電話簿 ) 、 AT+CMGF?(當前短信格式是文本格式還是 PDU 格式 )。 例如： AT+CCID (獲得 SIM卡標識 )、 ATH； (掛機 )、 AT+CSQ (檢測信號質(zhì)量 )。 AT 指令格式的形式 AT 指令格式：關(guān)鍵字 （ AT） +指令 +設(shè)置參數(shù)。 通過 TA， TE 發(fā)送 AT 指令來控制移動臺 (Mobile Station， MS)的功能，與 GSM 網(wǎng)絡業(yè)務進行交互。查詢是通過發(fā)送一個專用報文，即用于短消息的 MAP/C SEND ROUTING INFOR 報文來實現(xiàn)；對其應答既可采用包含用戶正在訪問的MSC/VLR 的 SS7 地址的 MAP/C SEND ROUNTING INFO FOR SHORT MESSAGE RESULT報文，又可當已知用戶此時不可到達時采用拒絕報文。在達到目的地前，報文的實際路由必須利用 MAP/C 查詢功能獲得，采用的是如下方法： SMSC 將短消息傳到與服務中心相連的 SMS 網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的選擇依賴于它想到在的用戶，因為通常網(wǎng)關(guān)僅能處理某些用戶（某家營運商或某個國家的用戶）。此信息包括用戶的內(nèi)容，最初的發(fā)送者身份及用于批示短消息已被 SMSC接收的時間標記。 目的地為 GSM 用戶的短消息必須首先先從發(fā)送方路由至短消息服務中心，然后再被路由至實際地址。消息本身的傳遞要求在無線路徑上建立專用的鏈路層鏈接，并要求采用專用的消息傳遞協(xié)議。 GSM 用戶發(fā)送短消息時，他必須至少在 其內(nèi)容中包含最終地址的識別符，和處理這消息的服務中心號碼，然后請求傳遞。含有用戶臨時信息的數(shù)據(jù)庫。負責系統(tǒng)切換管理并控制來自或發(fā)向其他電話或數(shù)據(jù)系統(tǒng)的拔叫。它與 MSC 與 HLR 之間的協(xié)議一起，能在移動臺因超出覆蓋區(qū)而丟失報文、隨后又可找到時加以提示。用于永久儲存管 理用戶和服務記錄的數(shù)據(jù)庫，由 SM