【正文】 TC35i 模塊的常用指 令及編碼規(guī)則，著重介紹了 GSM 網(wǎng)絡(luò)、 TC35i 模塊、單片機(jī) AT89C5 DS18B20 和 DS1232 的工作原理和外圍接口電路，提出了 AT89C52在接收數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該注意的問題，從而設(shè)計(jì)出具有 GSM 模塊的數(shù)據(jù)傳輸終端。該方案還具有通用性， 可廣泛應(yīng)用于橋梁混凝土測溫、油氣井場、電力電纜火災(zāi)監(jiān)測、糧倉及物資倉庫溫度監(jiān)測。 關(guān)鍵詞 ： GSM 網(wǎng)絡(luò) 。 TC35i 模塊 。 concrete bridge can be widely used in temperature measurement, the field of oil and gas wells, power cable fire monitoring, granary and materials storage temperature monitoring. It has a very broad prospect for development. Key words: GSM。 TC35i module。特定場合下由于監(jiān)測分站比較分散、偏遠(yuǎn)，采用傳統(tǒng)的溫度測量方式周期長、成本高，而且測量員必須到現(xiàn)場進(jìn)行測量，因此工作效率非常低。本文提出了基于 GSM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，采用美國 Dallas公司生產(chǎn)的 DSl8B20 數(shù)字溫度傳感器，通過現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測結(jié)果以短信方式發(fā)送至相應(yīng)的監(jiān)控終端 (如手機(jī)、 PC 機(jī) )。 移動(dòng)通信的發(fā)展 進(jìn)入 21 世紀(jì)，移動(dòng)通信技術(shù)以驚人的速度迅猛發(fā)展。移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步使得高速的無線數(shù)據(jù)應(yīng)用成為可能。隨著 的逐漸成熟，世界各國 3G 網(wǎng)絡(luò)的投入研究，基于無線數(shù)據(jù)應(yīng)用的各項(xiàng)服務(wù)展現(xiàn)出其獨(dú) 特的魅力。短消息業(yè)務(wù)與語音及傳真是 GSM 網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，它通過無線控制信道進(jìn)行傳輸，經(jīng)短消息中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能，每條短消息的信息量為 140bit。目前市場上提供的 GSM 調(diào)制解調(diào)器和模塊提供了 RS232 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，采用 AT 指令控制，符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) GSM0707 和 GSM0705。 單片機(jī)技術(shù) 單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Microputer)簡稱單片機(jī) ,是指在一塊芯片上集成沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 了中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM或 EPROM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷控 制器以及串行和并行 I/O接口等部件 ,構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的 ,特別適用于工業(yè)控制及數(shù)據(jù)處理場合 ,因此確切的稱謂應(yīng)是微控制器 (Microcontroller),單片機(jī)只是其習(xí)慣稱呼。 ②電源單一、功耗低。 ④全部集成在一塊芯片上，布線短、合理。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向 自從 1971年微型計(jì)算機(jī)問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 按照單片機(jī)的特點(diǎn) ,單片機(jī)可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。多機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域包括功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理和局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。早在 80 年代初，歐洲已有幾大模擬蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)營，例如北歐的 NMT（北歐移動(dòng)電話）和英國的 TACS（全接入通信系統(tǒng)），西歐其他各國也提供移動(dòng)業(yè)務(wù)。為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動(dòng)電話，需要一種公共的系統(tǒng)。 1990 年完成了 GSM900 的規(guī)范，產(chǎn)生一套 12 章規(guī)范系列。 GSM 可以說是一種數(shù)字蜂窩無線電系統(tǒng)。蜂窩網(wǎng)為我們?nèi)祟惖囊苿?dòng)通信起到了不可忽視的重大作用。我國于 20 世紀(jì) 90 年代初引進(jìn)并采用此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用模擬蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（ 2021年 12 月 31 日我國關(guān)閉了模擬蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）。 GSM 系統(tǒng)包括 GSM900（ 900MHZ）、 GSM1800（ 1800MHZ）、 GSM1900（ 1900MHZ）等幾個(gè)頻段。目前我國主要的兩大 GSM 系統(tǒng)為 GSM900 和GSM1800，由于采用了不同的頻率，所以使用的手機(jī)也不盡相同。歐洲國家普遍采用的系統(tǒng)除了GSM900 和 GSM1800 外還加入了 GSM1900，此時(shí)手機(jī)為三頻手機(jī)。即可以在 GSM900、 GSM1800 和 GSM1900 三個(gè)頻段內(nèi)自由的切換，真正達(dá)到了一部手機(jī)可以暢游全世界的目的。由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術(shù)，使系統(tǒng)具有高頻譜 效率。由于每個(gè)信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用栽干比要求降低至 9dB，故 GSM系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到 4/12 或 3/9 甚至更小（模擬系統(tǒng)為 7/21）；加上半速率話音編碼的 引入和自動(dòng)話務(wù)分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使 GSM 系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比 TACS 系統(tǒng)高 3～ 5倍。鑒于數(shù)字傳輸技術(shù)的特點(diǎn)以及 GSM 規(guī)范中有關(guān)空中接口和話音編碼的沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 定義，在門限值以上時(shí)，話音質(zhì)量總是達(dá)到相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。 GSM 標(biāo)準(zhǔn)所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，而且報(bào)刊網(wǎng)絡(luò)直接以及網(wǎng)絡(luò)中個(gè)設(shè)備實(shí)體之間，例如 A接口和 Abis 接口。通過鑒權(quán)、加密和 TMSI 號(hào)碼的使用，達(dá)到安全的目的。 加密用于空中接口，由 SIM 卡和網(wǎng)絡(luò) AUC 的密鑰決定。 ISDN、 PSTN 等的互連。 7. 在 SIM 卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游。 GSM 系統(tǒng)可以提供全球漫游，當(dāng)然也需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者之間的某些協(xié)議，例如計(jì)費(fèi)。這意味著用戶不必帶著終端設(shè)備而只需帶其 SIM 卡進(jìn)入其他國家即可。 GSM 網(wǎng)絡(luò)的功能 GSM 是一種多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可依據(jù)用戶要傳輸信息的特點(diǎn)，提供各種形式的通信。另外， GSM 提供了一組非傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，即短消息業(yè)務(wù)。根據(jù) GSM 的術(shù)語，緊急呼叫是電話演變來的一項(xiàng)單獨(dú)業(yè)務(wù)。 由電話發(fā)展而來的另一項(xiàng)業(yè)務(wù)是話音留言。 2． 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 作為 ISDN 的繼承者， GSM 從一開始設(shè)計(jì)就提供了多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分類主要取決于 ：可能的通信方（電話網(wǎng)、 ISDN 網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)用戶），端到端信息流的特性（原始數(shù)據(jù)、傳真、可視圖文、智能電報(bào)?），傳輸方式（分組或電路交換，端到端數(shù)字傳輸或利用音頻調(diào)制解調(diào)器，同沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 步或異步傳輸）以及終端的特性等等。 2）另一種短消息業(yè)務(wù)是“蜂房廣播短消息業(yè)務(wù)（ SMSCB），它能以固定的時(shí)間間隔將一般的短消息向給定地理區(qū)域中所有用戶廣播。這些功能不是 GSM 特有的，也不是無線蜂窩特有的，絕大部分是直接繼承固定網(wǎng)絡(luò)，少部分在需 要適應(yīng)移動(dòng)性時(shí)作了修改。具體說來，有如下附加業(yè)務(wù)。 呼叫保持（ HOLD） 阻塞所有呼入呼叫（ BAIC） 移動(dòng)臺(tái)不能被找到時(shí)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)（ CFNRc） 移動(dòng)用戶忙時(shí)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)（ CFB） 呼叫等待（ CW） 呼叫線路識(shí)別顯示（ CLIP） 呼叫線路識(shí)別限制（ CLIR） 無應(yīng)答呼叫轉(zhuǎn)移（ CFNRy） 連接線識(shí)別顯示（ CoLP） 連接線識(shí)別禁止（ CoLR） 另外，還有計(jì)費(fèi)、多方會(huì)議、閉合用戶組（如 VPN 虛擬用戶網(wǎng)） 5． 本地業(yè)務(wù) 作為一個(gè) GSM 集成終端，它無需網(wǎng)絡(luò)的幫助，就可以完成許多本地功能。另一點(diǎn)值得注意的是，“ +“鍵的存在，它被指定為代替國際前綴的捷徑。 短消息業(yè)務(wù)中心是與 GSM 網(wǎng)完全分離的單獨(dú)實(shí)體 [3]，不但可以服務(wù)于 GSM 客戶，也可服務(wù)于具備接收短消息業(yè)務(wù)功能的固定網(wǎng)客戶，尤其是把短消息業(yè)務(wù)與話音信箱業(yè)務(wù)相結(jié)合，更能經(jīng)濟(jì)、綜合地發(fā)揮短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)勢。短消息也有其容量限制，當(dāng)其在控制信道內(nèi)傳送時(shí)，信息量限制為 140個(gè)八位組。本設(shè)計(jì)以 GSM網(wǎng)絡(luò)作 為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用。這里選用 GSM 模塊 TC35i，給出其和 PC 機(jī)的通信電路；同時(shí)，也給出與單片機(jī) AT89C52 制成一款無線 Modem，與 PC 機(jī)協(xié)同收發(fā)短信，在 PC 和應(yīng)用系統(tǒng)之間以此 Modem 和 GSM 網(wǎng)絡(luò)為紐帶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù) 的傳輸。 圖 11 GSM網(wǎng)絡(luò)的工作模式 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee的 WMO2系列、西門子的 TC35系列、愛立信的 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。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子 TC35系列的 TC35i。 TC35i與 GSM 2/2+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。 圖 12 GSM網(wǎng)絡(luò) GSM 網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)覆蓋范圍最廣，應(yīng)用最普遍的無線通信網(wǎng)絡(luò)。短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸價(jià)格便宜，不占用話音；利用這些特點(diǎn)，及其雙向傳輸?shù)男阅?，可方便地?shí)現(xiàn)對(duì)于采集站設(shè)備的信息采集和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測等。同時(shí)，它對(duì)用戶的 數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大，維護(hù)費(fèi)用高，且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。利用 GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。 溫度控制的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 溫 度是工業(yè)對(duì)象中一個(gè)主要的被控參數(shù)，它是一種常見的過程變量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過程。沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 溫度控制是許多機(jī)器的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進(jìn)行工件的加工與處理。 目前，市場上有很多比較先進(jìn)的溫度控制儀，如美國福祿克公司 (Fluke Corporation)提供的緊湊式高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)溫度爐，能滿足只有極少公司才可達(dá)到的IECIOIO 和 CSA 安全標(biāo)準(zhǔn)。福祿克公司旗下的 HART 公司更是溫度校準(zhǔn)的恒溫曹世界第一銷量的公司， HART 設(shè)計(jì)的獨(dú)一無二的控制技術(shù)能夠給出 177。恒溫槽設(shè)置點(diǎn)的超高分辨力可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后 5位的高精度。這些都是當(dāng)今在溫度控制領(lǐng)域研究出來的比較先進(jìn)的產(chǎn)品，其勢頭還將一路發(fā)展下去，本領(lǐng)域的研究還將不斷地進(jìn)行，也必將會(huì)有更多、更加先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品問世。監(jiān)測中心控制 GSM無線通信模塊收發(fā)短消息，接收各監(jiān)測分站采集的溫度數(shù)據(jù) ,然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理和打印等。同時(shí)控制 GSM 無線通信模塊收發(fā)短消息。實(shí)現(xiàn)了基于 GSM網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。它是一種低電壓、低功耗、高性能的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8 KB 可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器和 256 B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 圖 21 單片機(jī)外圍電路原理圖 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 按鍵用于對(duì)終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。方便相關(guān)人員現(xiàn)場讀取。設(shè)計(jì)溫度采集電路時(shí)應(yīng)選用 Dallas 公司生產(chǎn)的微機(jī)監(jiān)控電路 DSl232(看門狗 )。 溫度檢測電路 溫度檢測電路采用 Dallas 公司生產(chǎn)的 1Wire 接口數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20，它采用 3 引腳 T092 封裝：溫度測量范圍為 55℃ ～ +125℃ ．編程設(shè)置 9～ 12位分辨率。大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。溫度檢測電路原理圖如圖 21 所示，主機(jī)控制 DSl8B20實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換， DSl8B20 采用外接電源方式，其 VDD 端采用 3 v～ V電源供電 。為適應(yīng)這種需要，西門子公司推出了新一代無線通信 GSM 模塊 ——TC35i，基于該模塊的短消息功能，可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)用戶信息處理等功能，特別適用于控制中心與終端設(shè)備距離很遠(yuǎn)，或不便采用有線通信介質(zhì)等場合，例如油井信息采集后的傳輸、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、城市交通導(dǎo)向等均基于 TC35i 模塊來實(shí)現(xiàn)。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 22 TC35i外圍電路接線圖 電源電路分為充電電池 和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。在充電模式下可為 TC35i 提供 6V／ 500mA 的充電電源。模塊上電 10ms 后 (電池電壓須大于 3 V)，為使之正常工作，必須在 15 引腳 (IGT)施加低電平信號(hào)，至少保持 100 ms且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1ms，啟動(dòng)后 15 引腳應(yīng)保持高電平。為了適合外部的 SIM 接口，該 接口連接到主接口 (ZIF 連接器 )。當(dāng)插入 SIM 卡，該引腳置為高電平時(shí)，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作。 TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 RS232接口電路標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)通信電路以 MAX232為核心實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信。一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長情況，另一種是指示 TC35 的工作狀態(tài)。 系