【正文】 計(jì)此部分電路。 (5) 語音電路 [8] 由于 TC35I 的 GSM 基帶處理器內(nèi)集成了音頻濾波、 ADC、 DAC、語音合成等部分，所以模塊語音接口的外圍電路連接相對簡單。 復(fù) 位 C C R T卡 時 鐘 C C C L K卡 電 源 C C V C C卡 接 地 C C G N D數(shù) 據(jù) 輸 入 輸 出 C C I O 圖 5 SIM卡接觸點(diǎn)功能圖 (以 TC35I提供的引腳名標(biāo)注 ) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 在設(shè)計(jì)中為 SIM 卡布線時，考慮到設(shè)計(jì) 中的電磁兼容和靜電保護(hù)等因素，在 SIM 卡插槽下、印刷電路板的頂層敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與 SIM 卡的 CCGND 引腳相連，CCGND 和電路板的 GND 之間通過一個電容耦合。當(dāng)插入 SIM 卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作狀態(tài)。為了適合外部的 SIM接口，該接口連 接到主接口 (ZIF 連接器 )。 SIM 卡在與手機(jī)連接時，最少需要 5 個連接線：電源 Vcc、時鐘 (CLK)、數(shù)據(jù) I/O(Data)、復(fù)位 (RST)、接地端 (GND)。例如 Motorola 公司的 SC21 SIM 卡，其 CPU 為 68H05， ROM 為 6144 比特， RAM 為 12比特， EEPROM 為 2992 比特可擦除， 16 比特不可擦除。 TC35I 模塊是作為數(shù)據(jù)通信設(shè)備 (DCE)來連接的，它的 RxD0 引腳為輸出腳， TxD0 為輸入腳，而 PC 機(jī) COM 口德 RxD腳為輸入腳， TxD 腳為輸出腳。 串口通信電路以 SP270 芯片為核心，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能。數(shù)據(jù)接口配置為 8 位數(shù)據(jù)位、 1 位停止位、無校驗(yàn)位，波特率在 300bps~230kbps 之間可選。 表 2 TC35I狀態(tài)指示燈含義 LED 狀態(tài) TC35I 狀態(tài) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 熄滅 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài) 600ms 亮 /600ms 熄 SIM 卡沒有 插入或正在搜索網(wǎng)絡(luò) 75ms 亮 /3s 熄 已成功登錄網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài) 長亮 處于通話中 (語音或者數(shù)據(jù) ) (3) 串口通信 [8] 串口通信電路主要完成與控制端 (PC 機(jī)或 MCU 等 )通信的功能。 TC35 的狀態(tài)指示引腳 SYNC 有兩個工作模式，可用 AT 命令“ AT^SSYNC=0”進(jìn)行切換。啟動過程時序如圖 4所示。 TC35 開機(jī)時對電壓時序要求較高：在 “ BATT+” 引腳電平到達(dá) 之后 10ms 將“ /IGT”腳 (原為高阻態(tài) )置低，且下降沿時間不超過 1ms,之后保持低電平至少 10ms 后再拉高，這時 TC35I 才可以正常啟動 [8]。 AMS1117 為TI 公司生產(chǎn)的 5V 轉(zhuǎn) 的電壓轉(zhuǎn)換芯片。使用電容進(jìn)行濾波是電源電路設(shè)計(jì)中十分重要的一部分，因?yàn)殚_關(guān)電源中大量的高頻紋波將對 TC35 模塊的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響。在本課題中，所使用的是輸入交流 220V，輸出直流 5V/2A 的成品開關(guān)電源。 (1) 供電電路 TC35I 的供電電壓要求在 ~ 之間，推薦值為 。這 40 個引腳主要分為 5 類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、音頻接口和控制。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。 TC35 模塊主要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、電源專用集成電路 (ASIC)、閃存、 ZIF 連接器、天線接口六部分組成。通過獨(dú)特的 40 引腳的 ZIF 連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。模塊的工作電壓為 ~,可以工作在 900HZ 和 1800HZ 兩個頻段。所以本設(shè)計(jì)選用了西門子的 TC35I 作為通訊設(shè)備。 GSM短消息收發(fā)模塊硬 件設(shè)計(jì) 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM 模塊有 Wave的 WM02 系列、西門子的 TC35 系列、摩托羅拉 (Motorola)的 D D15 系列、中興的 ZXGM18 系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 智能家庭網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì) 智能家庭網(wǎng)關(guān)硬件部分的設(shè)計(jì)可以大致分為 GSM 短消息收發(fā)模塊的硬件設(shè)計(jì)，微處理器 MSP430F149 模塊的硬件設(shè)計(jì)， CC2500 射頻通信模塊的硬件設(shè)計(jì)等三大部分。 8 位代碼 X AA 112 格式說明如圖 2 所示。 表 1 控制命令介紹 實(shí)現(xiàn)功能 短消息內(nèi)容 通信節(jié)點(diǎn)識別代碼 打開電視機(jī) 安全密碼 +OPEN TV X AA 111 關(guān)閉電視機(jī) 安全密碼 +CLOSE TV X AB 111 打開電燈 安全密碼 +OPEN LIGHT X AA 112 關(guān)閉電燈 安全密碼 +CLOSE LIGHT X AB 112 燒開水 安全密碼 +BOIL WATER X AC 113 現(xiàn)在以打開電燈這項(xiàng)功能為例對該過程中的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行一個簡單的說明。當(dāng)用戶發(fā)送內(nèi)容為 OPEN TV 的短消息時，家庭內(nèi)部各個通信節(jié)點(diǎn)并不可能接受和辨別該信息，這時就需要單片機(jī)將 GSM 短消息模塊接收的信息“翻譯”成家庭內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)所能識別的信號，從而控制家庭中的各種家用電器。由于研究時間較短，在這里并沒有對所有家用電器的控制進(jìn)行研究，而只是實(shí)現(xiàn)了對一些較常見的家用電器的一些普通功能的控制。 對 MSP430F149 單片機(jī)進(jìn)行編解碼編程是本課題的重中之重，它是該智能家庭網(wǎng)關(guān)能否正常工作的關(guān)鍵所在。 該智能家庭網(wǎng)關(guān)的工作流程為： GSM 短消息收發(fā)模塊能夠?qū)⒂脩羰謾C(jī)發(fā)送的短消息進(jìn)行接收，并轉(zhuǎn)換成 0、 1 序列，通過串口 UART0 輸出給微處理器 MSP430F149；單片機(jī)對接收到的 0、 1 序列，按照一定的規(guī)律進(jìn)行分析處理，取出其中的有用信息；將取出的有用信息，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換編碼后，通過 MSP430F149 的串口 UART1 發(fā)送給 CC2500 射頻通信模塊，然 后與家庭內(nèi)部各個通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。微處理器部分采用的是 TI 公司的 MSP430F149,它具有運(yùn)行速度快、價(jià)格低廉、功耗低和封裝小等特點(diǎn)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 智能家庭網(wǎng)關(guān)的總體設(shè)計(jì) 智能家庭網(wǎng)關(guān)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理 一個智能家庭網(wǎng)關(guān)可以看成是一個信息處理系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的各單元就是連接在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的設(shè)備 [7]。 GSM 短信收發(fā)模塊擬采用西門子的 TC35 模塊，因?yàn)槠鋺?yīng)用較成熟和價(jià)格低廉等優(yōu)勢；微處理器采用 TI 公司的 MSP430F149， MSP430F149 單片機(jī)具有運(yùn)行速度快，價(jià)格低廉，功耗低和封裝小等優(yōu)點(diǎn)；家庭無線通信模塊采用 CC2500。具體方案如下： 本課題著重圍繞以上五點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，課題的重點(diǎn)在于智能家庭網(wǎng)關(guān)部分的設(shè)計(jì)。本課題正是針對這種需要，來進(jìn)行研究。例如在回家的途中，只需簡單的發(fā)送一條短信就可以讓水壺自動燒開水或讓咖啡機(jī)自動沖泡一杯熱騰騰的咖啡，這 樣等主人回到家中就可以直接去品嘗熱騰騰的咖啡，從而省掉了大量燒水，沖泡咖啡的時間，給人們的生活帶來了方便。正是由于 GSM 短消息的上述特點(diǎn)，因此近年來成為遙測、監(jiān)控開發(fā)的熱點(diǎn) [3]。本文此后的敘述中如非特別聲明，也以 SMS 代表點(diǎn)到點(diǎn)短消息 [3]。這兩種方式都可以在網(wǎng)絡(luò)暫時無法將消息傳遞給移動臺的情況下，將信息在網(wǎng)絡(luò)中記載下來，當(dāng)發(fā)現(xiàn)移動臺可達(dá)的情況下通知相應(yīng)的實(shí)體重傳消息，因此具有很高的可靠性 [3]。通過短消息業(yè)務(wù)， GSM 用戶能在幾秒鐘內(nèi)與幾乎世界各地?cái)?shù)字蜂窩網(wǎng)的其他用戶交流簡短的字母數(shù)字消息 [3]。它是目前基于時分多址技術(shù)的移動通信中比較成熟、完善且應(yīng)用廣泛的一種系統(tǒng) [3]。 GSM(Global System for Mobile Communication)全球移動通信系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展最成熟、國內(nèi)覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、話機(jī)持有量最大的數(shù)字移動通信系統(tǒng)。家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心，對家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對外連接運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。 家庭網(wǎng)關(guān)占據(jù)了數(shù)字家庭中的關(guān)鍵位置，可以看出網(wǎng)關(guān)是連接公網(wǎng)和家庭私網(wǎng)的喉舌，即負(fù)責(zé)家庭內(nèi)部對公網(wǎng)的訪問和交互，又負(fù)責(zé)用戶從公網(wǎng)上對于家庭 網(wǎng)絡(luò)的訪問和控制，另外還需要負(fù)責(zé)家庭內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)，互控等操作 [2]。固網(wǎng)與移動網(wǎng)絡(luò)融合已成為未來發(fā)展的必然趨勢， IT業(yè)與家電行業(yè)發(fā)展聯(lián)系日益緊密，家庭環(huán)境下各種終端更多地應(yīng)用不斷發(fā)展的信息技術(shù)，因而使得橫跨不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交換和兼容性問題成為關(guān)鍵。 MCU。s research. Key Words: GSM。 analyze the real data. Finally there is a simple summary about this design and some ideal about the system39。該系統(tǒng)具有一定的通用性，對于家庭網(wǎng)關(guān)的研究具有一定的參考價(jià)值。最后，本文對本次設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了一個簡單的總結(jié)，并對系統(tǒng)的改進(jìn)及應(yīng)用進(jìn)行了展望。然后本文介紹了智能家庭網(wǎng)關(guān)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細(xì)介紹了其中以 MSP430F149 單片機(jī)為核心的系統(tǒng)各個模塊的功能、硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì) 。 本文主要研究了基于 GSM 短消息方式的智能家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該家庭網(wǎng)關(guān)采用 MSP430F149作為系統(tǒng)控制芯片，保證了系統(tǒng)的可靠性。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................................... 1 本課題 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................................................................................... 1 本文 主要 研究工作 ................................................................................................................ 2 2 智能家庭網(wǎng)關(guān)的總體設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 3 智能家庭網(wǎng)關(guān)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理 .................................................................................... 3 智能家庭網(wǎng)關(guān)的控制命令介紹 .............................................................................................. 4 智能家庭網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 5 GSM 短消息收發(fā)模塊硬件設(shè)計(jì) .................................................................................... 5 CC2500 射頻通信模塊硬件設(shè)計(jì) .................................................................................... 8 MSP430F149 微處理器模塊硬件設(shè)計(jì) ........................................................................... 11 智能家庭網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................13 智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) .............................................................................