【正文】 .................................................................................................................................41 軟件的調(diào)試 ...............................................................................................................................................42第 9 章 結(jié)論 ......................................................................................................................42謝 辭 ....................................................................................................................................43參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................44附 錄 ....................................................................................................................................46桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 0 頁(yè) 共 46 頁(yè) 引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，安全人類社會(huì)穩(wěn)定飛速發(fā)展的基礎(chǔ)保障。本設(shè)計(jì)主要圍繞人身安全而設(shè)計(jì)的一款智能家庭緊急呼救系統(tǒng)。固定電話撥號(hào)容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，從而使其失去通信的能力。而手機(jī)現(xiàn)在非常普及，又方便攜帶，手機(jī)與 GSM 之間是無(wú)線的信息傳輸，不存在電話線的連接，所以十分安全。而以以太網(wǎng)組成的系統(tǒng)雖然控制也很方便，但是目前來(lái)說(shuō)同樣面臨著線路被切斷的隱患，因?yàn)楝F(xiàn)在以太網(wǎng)還是要網(wǎng)線相連接的，而無(wú)線網(wǎng)的范圍小且不易普及。所以本設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)和 GSM 之間的通信有著它的優(yōu)勢(shì)，它不存在電話線以及地點(diǎn)的控制的限制。第 1 章 系統(tǒng)原理及方案論證一個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)有多種的設(shè)計(jì)方法，每種方法都有自身的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)對(duì)于怎樣的設(shè)計(jì)方案才是最符合的，則要看設(shè)計(jì)的成本以及應(yīng)用的工作環(huán)境還有其它的特殊要求等。如下圖把它們的各個(gè)分立部分實(shí)現(xiàn)的功能組合起來(lái)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)危情的檢測(cè)。則主要的選擇是選擇怎樣的一個(gè)微控制器去控制系統(tǒng)的運(yùn)行，以下是具體提出的方案。方案二：采用 PIC 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的微控制器。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁(yè) 共 46 頁(yè) 上述硬件設(shè)計(jì)方案都是可以的，51 系列的單片機(jī)是接觸最多的比較了解其性能以及有關(guān)控制指令的編寫，價(jià)格也不貴。而 ARM 單片機(jī)功能雖然很強(qiáng)大，但是有很多它提供的功能在本設(shè)計(jì)中都用不到，而且價(jià)格也相對(duì)比較貴。第 2 章 單片機(jī)單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。所以本設(shè)計(jì)選用了新一代的單片機(jī) STC12C5A60S2。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S，即25萬(wàn)次/秒),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。5V （5V單片機(jī)）。用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)。通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）。ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器。有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無(wú)內(nèi)部EEPROM) 。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）。5%, ，誤差為177。1時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為177。10% 以內(nèi))。常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5。 單片機(jī)為： 8MHz ～ 12MHz。兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，但有獨(dú)立 波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器。1外部中斷 I/O 口 7 路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊，Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/, CCP0/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )。 也可用來(lái)當(dāng)2路D/A使用。 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)。1通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件 實(shí)現(xiàn)多串口。工作溫度范圍：40 ~ +85℃(工業(yè)級(jí)) / 0 ~ 75℃(商業(yè)級(jí))。二、STC12C5A60S2 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。因此，GSM 模塊具有發(fā)送 SMS 短信，語(yǔ)音通話，GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)然?GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 46 頁(yè) GTM900C 介紹華為 GTM900C 是一款雙頻 900/1800MHZ 高度集成的 GSM/GPRS 模塊，是 GTM900B 的升級(jí)模塊。 。 GTM900C 的主要特性GTM900C的產(chǎn)品特性如下表所示:表31：產(chǎn)品特性產(chǎn)品特性 描述 工作頻段 EGSM900/GSM1800雙頻 EGSM900 Class4(2W) 最大發(fā)射功率 GSM1800 Class1(1W) 接收靈敏度 106dBm 正常工作溫度：20176。C 工作溫度 擴(kuò)展工作溫度：40176。C 和 +70176。C 電源電壓 ～（） 平均待機(jī)電流 (DRX=5) 關(guān)機(jī)漏電流 50uA 支持GSM/GPRS Phase2/2+ 協(xié)議 支持華為GT800協(xié)議 GSM標(biāo)準(zhǔn)AT命令 AT命令 AT命令 華為擴(kuò)展的AT命令 UART接口（最大串口速率可達(dá)115200bit/s） 標(biāo)準(zhǔn)SIM卡接口（） 兩路模擬音頻接口 40PIN ZIF連接器 電源接口 GSC射頻天線連接器 50166。6Kbit/s支持PBCCH內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議：支持多鏈接，提供ACK應(yīng)答，提供大容量緩存支持CSD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持傳真：Group3， 電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 支持USSD 補(bǔ)充業(yè)務(wù) 來(lái)電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待和三方通話等 集群功能 組呼、廣播和私密呼叫等（GTM900C模塊支持） STK功能 通過(guò)增強(qiáng)的AT命令支持STK功能 ROHS環(huán)保 符合ROHS環(huán)保認(rèn)證要求 GTM900C 的硬件接口 GTM900C的接口特性及技術(shù)特點(diǎn)接口特性：（1）40pin zip 連接器 （2）紅外串口接口 （3）SIM 和 接口 （4）2 路模擬音頻輸入輸出接口 （5）電源輸入接口和充電管理 （6）ADC 輸入 （7）全雙工串行接口，TTL 電平 （8）支持 ， （9）TCP/IP 擴(kuò)展 AT 指令集技術(shù)特點(diǎn)：（1）工作頻段：EGSM900/GSM1800 雙頻 （2）發(fā)射功率：EGSM900 Class4(2W)；GSM1800 Class1(1W) （3）工作電壓：～（推薦值為 ） （4）AT 命令： GSM 標(biāo)準(zhǔn) AT 命令 命令 華為擴(kuò)展的 AT 命令 （5）功耗電流： 關(guān)機(jī)：40uA； 待機(jī)：4mA； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 46 頁(yè) 語(yǔ)音：240mA； GPRS class 10(平均)：400m A GTM900C管腳分配GTM900C 實(shí)物圖：圖 31 GTM900C 實(shí)物圖管腳功能表：表32：管腳功能表位號(hào) 引腳號(hào) 引腳說(shuō)明 備注1 RXD_PC_TTL2 TXD_PC_TTL3 RXD_MCU_TTL4 RXD_900_TTL5 TXD_900_TTL6 TXD_MCU_TTL7 RXD_PC_TTLP48 TXD_PC_TTLPC/MCU/GTM900C收發(fā)的TTL電平引腳接口1 VCC12V 外接電源或電池2 GND 地3 VCC 模塊供電電壓4 GND 地5 RXD_PC_2326 TXD_PC_232PC端RS232收發(fā)端口7 TXD_900_TTL8 RXD_900_TTLTC35的引出管腳TTL電平9 TXD_MCU_TT 外接MCU TTL串口P510 RXD_MCU_TTL 通信1 VCC 模塊供電電壓2 PD 關(guān)閉模塊3 RING 來(lái)電指示4 SYNC 信號(hào)指示P65 LOW_BAT 備用電池桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 46 頁(yè) 6 VDD7 AKKU_TEMP 電池溫度檢測(cè)8 POWER1 EPP1 耳機(jī)1 正極2 EPN1 耳機(jī)1 負(fù)極3 GND 地4 MICP1 麥克風(fēng)1正極5 MICN1 麥克風(fēng)1負(fù)極6 EPP2 耳機(jī)2 正極7 EPN2 耳機(jī)2 負(fù)極8 GND 地9 MICP2 麥克風(fēng)2正極P710 MICN2 麥克風(fēng)2負(fù)極 GTM900C 與 MCU 之間短信的發(fā)送和接收在進(jìn) MCU 與 GSM 之間進(jìn)行短信的發(fā)送和接收之前，必須要進(jìn)行一些初始化設(shè)置，比如發(fā)送握手指令，設(shè)置信息的格式，信息的存儲(chǔ)位置，信息的中心號(hào)碼等。GTM900C 一些基本 AT 指令如下：AT+CMGS發(fā)送短消息。AT+CMGD刪除保存的短消息。AT+CPMS=ME,ME,ME設(shè)置短信存儲(chǔ)單元為 ME。AT+CMGR=1讀取 SM 中的第一條短信。AT+CNMI=2,2收到短信，直接給出短信內(nèi)容此命令使得 GSM 模塊收到新的短消息時(shí)，通過(guò)串口向 PC 機(jī)或單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)為：AT+CMTI：SM，1。為了調(diào)試方便可以先通過(guò)使用串口調(diào)試軟件在電腦上跟 GSM 模塊通信等它們之間的通信都正常了就可以根據(jù)串口軟件反饋的信息進(jìn)行對(duì) MCU 編寫程序代碼。短信發(fā)送的流程圖如下：開(kāi)始系統(tǒng)初始化GSM 初始化成功？否是AT 指令發(fā)送成功？是否設(shè)置發(fā)送方式為中文方式發(fā)送短信長(zhǎng)度信息發(fā)送短信內(nèi)容確認(rèn)發(fā)送短信結(jié)束圖 32 短信發(fā)送的流程把手機(jī)卡裝進(jìn) GSM 模塊給模塊供上電源再用串口線連接到電腦上。圖 33 信號(hào)測(cè)試桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 46 頁(yè) 返回信息分析:AT+CPIN? 查詢 SIM 卡狀 態(tài) 。OK正常。+CSQ: 17,7信號(hào)強(qiáng)度是 17, OK。AT 指令格式：AT+回車。（3）注意 放卡 上好 天線 ， 上電 開(kāi)機(jī) 后等大 概 20S 后信號(hào)指示燈 3 秒閃一下時(shí)，則說(shuō)明有模塊信號(hào)，在指 令區(qū) 輸入 ATE1 后再按 ENTER 鍵后點(diǎn)“手動(dòng) 發(fā)送 ”這是 開(kāi)回 顯的功能指令。（5） 以上 輸入 完后有 OK 字樣 出現(xiàn) 才能 使用 ,如果 沒(méi)有 回復(fù) ， 請(qǐng)查 檢 ，串口 號(hào)， 波特 率，模塊 是否開(kāi)機(jī)。先輸 入A T+CMGF=1再按 ENTER鍵后點(diǎn)“ 手動(dòng) 發(fā)送 ”指令 功能為英文 方式 發(fā)送，狀態(tài)有O K回復(fù)。 指令桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 46 頁(yè) 功能為向15507837151 發(fā)送 短信，狀態(tài) 有 回復(fù)收到 后才 可以輸 入內(nèi) 容“hello”再點(diǎn) “手動(dòng) 發(fā)送 ”。在指 令區(qū) 輸入1A （表示確認(rèn)發(fā)送），再 點(diǎn)“ 手動(dòng) 發(fā)送 ”之后 就可 以等 待發(fā) 送成 功如圖35所示收到 +CMGS: 172 表示 發(fā)送 成功。首先進(jìn)行 MCU 與 GSM 之間的通信初始化，在程序里面定義兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)：一個(gè)傳輸字符串的函數(shù) UART_send_string（） ；另一個(gè)傳輸字節(jié)的函數(shù)UART_send_byte（） 。同樣以短息內(nèi)容為“hello”發(fā)送到 10086 為例解說(shuō)利用 MCU 進(jìn)行英文短信的發(fā)送。 // 握手 UART_send_byte