【正文】 單片機(jī)控制手機(jī)的門(mén)控及SMS（Short Message Service）報(bào)警系統(tǒng)收發(fā)的研究更少，正是在此基礎(chǔ)上對(duì)怎樣用單片機(jī)控制手機(jī)收發(fā)短信息和門(mén)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。目前已建成的覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)訊網(wǎng)（主要包括中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通兩家大型運(yùn)營(yíng)商），是我國(guó)公眾移動(dòng)通訊網(wǎng)的主要方式，它主要提供話音、短信息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，不需組建專用通訊網(wǎng)絡(luò)，就可以完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，而且具有較好2的實(shí)時(shí)性，所以GSM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 課題的應(yīng)用前景基于單片機(jī)控制的GSM門(mén)控及SMS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)將有廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、接打電話等功能。此外，報(bào)警系統(tǒng)只有在報(bào)警時(shí)才會(huì)發(fā)短信，平時(shí)不會(huì)發(fā)生任何費(fèi)用，所使用的網(wǎng)絡(luò)是公共無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，與使用手機(jī)完全相同，不需額外注冊(cè)?，F(xiàn)在GSM的覆蓋范圍是非常廣，隨著短消息業(yè)務(wù)在全國(guó)各地的開(kāi)通，裝有GSM通訊的設(shè)備的系統(tǒng)，將可以在全國(guó)任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，該系統(tǒng)應(yīng)用將更廣泛，功能上會(huì)更完善。這種方案中我們可以使用現(xiàn)有的操作系統(tǒng)（μCOSII） ，在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。但是這種方案成本較高，同時(shí)使用的嵌入式操作系統(tǒng)也會(huì)占用一部分額外的硬件資源，這樣會(huì)大大的提高開(kāi)支。方案二：SoC 型單片機(jī)與 GSM 模塊構(gòu)成的系統(tǒng)。例如，國(guó)內(nèi)宏晶科技的 STC 系列，Cyganl 公司的 C8051 系列。片上系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于減小了布線的麻煩，提高了系統(tǒng)的整體性能。 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方案主要有以下四種：（1）采用高頻無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用高頻技術(shù)有傳輸距離遠(yuǎn)，不受方向性約束的優(yōu)點(diǎn)，但抗干擾性能差，易受各干擾源的影響。（2）采用激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用激光技術(shù)有傳輸距離遠(yuǎn)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。一般在現(xiàn)階段，激光技術(shù)多用于軍事領(lǐng)域，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)有點(diǎn)偏離。為固定與移動(dòng)設(shè)備通信建立一個(gè)短程的連接，使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，便于不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備在無(wú)線情況下通用、互操作。（4）采用GSM—SMS模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸GSM模塊在用戶終端中主要用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，所謂的GSM模塊實(shí)際上就是我們常說(shuō)的手機(jī)模塊，只不過(guò)這種模塊是在原來(lái)的GSM技術(shù)上添加了CPU控制傳輸功能。并且擺脫報(bào)警有效距離的限制，無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)能覆蓋到的地方均為有效報(bào)警區(qū)域。所以采用GSMSMS 模塊來(lái)完成無(wú)線門(mén)控和報(bào)警數(shù)據(jù)的傳輸。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 WMO2 系列、西門(mén)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。（1）MZ28 模塊MZ28 模塊是中興通訊推出的 GSM 無(wú)線雙頻調(diào)制解調(diào)器，主要為語(yǔ)音傳輸、短信發(fā)送和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無(wú)線接口。帶有人機(jī)接口（MMI）界面的應(yīng)用產(chǎn)品內(nèi)部與 MZ28 的通訊可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行接口（RS232）進(jìn)行。MZ28 可以作為無(wú)線引擎，嵌入到用戶自己的產(chǎn)品當(dāng)中，用戶可以用單片機(jī)或其他 CPU 的 UART 口，使用相應(yīng)的 AT 命令，對(duì)模塊進(jìn)行控制，達(dá)到使其產(chǎn)品可以輕松進(jìn)入 GSM 網(wǎng)絡(luò)的目的 [2]。MO，短消息區(qū)域廣播等。數(shù)據(jù)線路異步傳輸和同步可達(dá) 14,400 bits/s。單一天線接口，3V/5VSIM 卡接口，使用 供電。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子TC35系列的TC35i。TC35i與 GSM2/2+兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。TC35i 自帶 RS232 通訊接口，可以方便地與 PC 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊。 TC35 模塊的工作電壓為 —，可以工作在 900MHz 和 1800MHz 兩個(gè)頻段，所在頻段功耗分別為 2w(900M)和 1w(1800M)。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話，漫游檢測(cè)功能，常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK 等模式。通過(guò) ZIF連接器及 50Ω 天線連接器，可分別連接 SIM 卡支架和天線。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)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。通過(guò)對(duì)比以及資料的查找，我們發(fā)現(xiàn)TC35i有眾多的用戶，資料介紹比較全面詳細(xì)。因此我們考慮選用該模塊，這樣風(fēng)險(xiǎn)較小，成功率較高，遇到問(wèn)題方便解決。 串口通信電路的設(shè)計(jì)。4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖見(jiàn)圖 1。MCU報(bào)警信號(hào)輸入模塊電源部分 報(bào)警輸出控制信號(hào)指示電路門(mén)鎖控制電路GSM 通信模塊1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R ev i sio nS iz eBD at e: 3 0A pr2 0 09 S he e t o f F ile : F :\M C U \G S M中中中中中 \中中中中中中 中中中 _ V 1 .1 \G S M中 S M S .d dbD ra w n B y:P 0. 7 3 2P 0. 6 3 3P 0. 5 3 4P 0. 4 3 5P 0. 3 3 6P 0. 2 3 7P 0. 1 3 8P 0. 0 3 9V C C 4 0P 2. 0 2 1P 2. 1 2 2P 2. 2 2 3P 2. 3 2 4P 2. 4 2 5P 2. 5 2 6P 2. 6 2 7P 2. 7 2 8A L E/ PR O G 3 0P SE N 2 9E A /V P P 3 1P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 5 /M O S I6P 1. 6 /M IS O7P 1. 7 /S C K8R E ST9P 3. 0 /R X D1 0P 3. 1 /T X D1 1P 3. 2 /IN T 01 2P 3. 3 /IN T 11 3P 3. 4 /T 01 4P 3. 5 /T 11 5P 3. 6 /W R1 6P 3. 7 /R D1 7X T A L21 8X T A L11 9G N D2 0U 1 A T 89 S 5 2圖 2 AT89S52 的管腳排列6 軟件總體設(shè)計(jì) GSM 常用 AT 指令本系統(tǒng)軟件的核心部分是單片機(jī)與GSM摸塊的通信，技術(shù)難點(diǎn)是AT 命令的設(shè)置和使用。在大多數(shù)基于GSM/GPRS的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，是將MCU與無(wú)線模塊相連，二者依托串口通信（需電平轉(zhuǎn)換），程控MCU以一定的協(xié)議對(duì)模塊發(fā)送AT指令、接收模塊執(zhí)行指令后的返回值，并執(zhí)行相應(yīng)校驗(yàn)。字符格式的AT指令需按照ASCII編碼轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)后才可存儲(chǔ)在MCU的ROM 中，進(jìn)而通過(guò)串口收發(fā)，但AT指令及其返回字符串中混有不可打印字符，10如AT 指令通常的控制字符CR、短信發(fā)送的指令符Ctrl+Z，所有的AT 指令返回值并非以可打印字符起始，我們需要很好的了解AT 指令的具體格式。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中可利用超級(jí)終端，串口檢測(cè)軟件對(duì)串口進(jìn)行檢測(cè)，確定AT指令的具體格式。發(fā)送：AT返回值：0D 0A 4F 4B 0D 0A分析上述串口偵聽(tīng)過(guò)程可知，AT指令實(shí)質(zhì)是以字節(jié)發(fā)送，回車(chē)符代表指令的結(jié)束，模塊接收到回車(chē)符后開(kāi)始執(zhí)行指令，指令發(fā)送過(guò)程中，字節(jié)間允許有任意間隔。模塊執(zhí)行指令后的一切返回值（無(wú)論指令執(zhí)行后的OK還是報(bào)錯(cuò)信息）都是以不可打印字符“0D0A” 開(kāi)始和結(jié)束。通過(guò)前面對(duì)AT指令內(nèi)容及格式的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)以下簡(jiǎn)要AT指令即可實(shí)現(xiàn)終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，如表1所示。系統(tǒng)上電后，先將單片機(jī)和GSM模塊初始化，接著打開(kāi)串口，完成單片機(jī)和GSM模塊的通信，然后查詢是否有警情和電話呼入，根據(jù)判斷結(jié)果，進(jìn)入短信報(bào)警子程序或電話判斷子程序分別執(zhí)行。軟件的一項(xiàng)重要工作是協(xié)議轉(zhuǎn)換，GSM模塊以及手機(jī)支持的是GSM協(xié)議，要想使得單片機(jī)能夠控制GSM 模塊的短信收發(fā)，必須將相應(yīng)的控制指令、報(bào)警狀態(tài)等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相關(guān)格式，例如，手機(jī)短信支持的PDU或Unicode碼格式。ATH 電話掛機(jī)AT+CMGR 讀短消息AT+CMGS 發(fā)短消息AT+CLCC 顯示新打來(lái)的電話號(hào)碼ATD 呼叫命令12系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要分為單片機(jī)系統(tǒng)初始化模塊、通信模塊初始化模塊、身份驗(yàn)證模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、報(bào)警控制輸出模塊等組成。以下為主程序進(jìn)行CPU 初始化設(shè)置。 // T1使用工作方式2 TH1 = 0xFD。 SCON = 0x50。 // T1開(kāi)始計(jì)數(shù) ET1 =0。 error_counter = 0。 RI = 0。 i 6。 Uart_send(Command_AtE,4)。 i 6。 rec[i] = SBUF。 } if(rec[2] == 39。amp。rec[3] == 39。) //返回ok說(shuō)明通信成 break。 } RI = 0。//先清零再延時(shí)。如設(shè)置短信息的編碼方式、讀取手機(jī)的電話本、發(fā)送短信息、電話掛機(jī)、撥打手機(jī)等。因此，做好單片機(jī)與 GSM 模塊通信，了解 AT 指令執(zhí)行過(guò)程就很重要。需要重點(diǎn)說(shuō)明的是，所有 AT 指令的指令符號(hào)、常數(shù)、PDU 數(shù)據(jù)包等都是以 ASCII 編碼形式傳送的。其中 Block Mode 已經(jīng)逐漸被淘汰，下面介紹的內(nèi)容，是在 PDU Mode 下發(fā)送和接收短消息的實(shí)現(xiàn)方法。它們是 8 位的十六進(jìn)制數(shù)。用一個(gè)實(shí)際的例子說(shuō)明 PDU 串的結(jié)構(gòu)和編排方式。對(duì)照 PDU 編碼的規(guī)范，各段含義如表 3 所示。其流程圖如圖 3 所示： GSM 模塊的接打電話程序設(shè)計(jì)單片機(jī)根據(jù)呼叫的電話號(hào)碼，來(lái)控制門(mén)的開(kāi)關(guān)，從而來(lái)完成門(mén)控功能。身份驗(yàn)證程序流圖如圖 4 所示： 數(shù)據(jù)傳輸模塊根據(jù)不同的要求，串口數(shù)據(jù)的發(fā)送是可以知道時(shí)間的，所以采用查詢方式，而接受是不確定的，所以接收采用中斷的方式。發(fā)送數(shù)據(jù)的原理與建立連接時(shí)的基本相同，但數(shù)據(jù)的接收是通過(guò)串口中斷接收函數(shù)完成的，同時(shí)將接收YYNYNN報(bào)警短信處理并發(fā)送有警情？成功？3 秒？退出子程序圖 3 短信報(bào)警程序流圖到的數(shù)據(jù)必須先放入接收緩存區(qū)。主要先熟悉AT 指令的使用，AT指令調(diào)試精靈是方寸自主研發(fā)的一款用于調(diào)試各個(gè)廠家AT指令集的實(shí)用工具，該軟件 功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定，支持市場(chǎng)上大部分GSM/GPRS貓，通過(guò)它不僅可以測(cè)試GSM貓上所支持的AT 指令，而且可以收發(fā)短信，發(fā)短信時(shí)可以看到需要運(yùn)行的相關(guān)AT 指令和 PDU編碼，當(dāng)有新短消息到時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)收短信并顯示在屏幕上，該安裝包包含Nokia、Siemens等AT指令集以供用戶調(diào)試和熟悉AT指令，開(kāi)放部分源代碼，可以在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出高性能的短信應(yīng)用程序。對(duì)與完成單片機(jī)與模塊之間的成功通信很重要。YYY有呼叫？存儲(chǔ)來(lái)電號(hào)碼成功？判斷來(lái)電是否為設(shè)置號(hào)碼？開(kāi)門(mén)并掛機(jī)退出子程序NNN圖 4 身份驗(yàn)證程序流程圖7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法 排除調(diào)試階段出現(xiàn)無(wú)法監(jiān)視的方法在調(diào)試過(guò)程中，很希望可以看到程序執(zhí)行到何處了，數(shù)據(jù)是結(jié)果如何？因?yàn)橛捎?GSM 模塊要求的波特率非常的嚴(yán)格，一般是不可以使用仿真器進(jìn)行仿真調(diào)試的。 排除仿真器總端上出現(xiàn)亂碼的方法22設(shè)計(jì)初期需在超級(jí)終端等串口調(diào)試軟件中進(jìn)行 AT 指令的調(diào)試，但經(jīng)常會(huì)遇到不能與 GSM MODEM 進(jìn)行正常通信或總是在仿真終端上出現(xiàn)亂碼，此時(shí)檢查串口是否保證正常連接，計(jì)算機(jī)的串口引線與 GSM MODEM 的串口引線應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)的。當(dāng)初次使用 GSM MODEM 時(shí)，在仿真終端上設(shè)置為通信速率 9600bps、8 位數(shù)據(jù)位、無(wú)較驗(yàn)位、1位停止位。尤其是基于單片機(jī)的GSM數(shù)據(jù)傳輸方案在GSM 門(mén)控報(bào)警終端、自動(dòng)抄表系統(tǒng)等遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控系統(tǒng)中的應(yīng)用更是倍受關(guān)注。本系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)記錄出入數(shù)據(jù)、使用方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。隨著 GSM 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，將 GSM 模塊應(yīng)用在門(mén)控系統(tǒng)中，性價(jià)比高，具有很好的應(yīng)用前景，基于 GSM 模塊的門(mén)控系統(tǒng)在硬件的不斷完善，程序會(huì)更加的優(yōu)化，性能會(huì)更好，將來(lái)會(huì)有一個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展空間。致謝本論文是在徐老師的悉心指導(dǎo)下完成的，徐老師淵博的科學(xué)知識(shí)、遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的科學(xué)創(chuàng)新和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度都給了我深遠(yuǎn)的影響。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是由我們小組二人共同完成的，正是我們的團(tuán)結(jié)合作、堅(jiān)持不懈才能取得現(xiàn)在的結(jié)果。同時(shí)周?chē)耐瑢W(xué)也給了我很多的幫助，在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)