基于gsm网络短消息的远程监控设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

基于gsm网络短消息的远程监控设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

第 10 页 西华大学毕业设计说明书 Q190 12L S 1S P E A K E RR 151KP V C C 图 报警电路 单片机与 GSM 模块电路设计 本设计直接采用 GSM 开发板，其集成 GSM 模块（ TC35i） 、 GSM 天线 、 +5V 开关电源 ，自带 RS232 通讯接口 ,可以方便地与 PC机、单片机连机通讯。 可以快速、安全、可靠地 实现系统方案中的短消息服务。 GSM 模 块是传统调制解调器与 GSM 无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备。 其实物图如图 ： 图 GSM 开发板 单片机与 GSM模块连接通过一个 TTL转 RS232电平电路 ,连接到串口 ,另一端直接连接到 GSM 模块串口。 第 11 页 西华大学毕业设计说明书 下面介绍本设计用到的 AT指令，其中 与短信相关的指令主要在 中规定 ,主要包括 : AT+CMGF： 设置编码模式 ：有以下 2种模式： AT+CMGF=1 设置为 TEXT 格 ； AT+CMGF=0 设置为 PDU格式 ； AT+CSCA： 设置短信中心号码 ； AT+CMGS： 发送短信 ； AT+CMGL： 列出短信 ； AT+CMGR： 读短信 ； AT+CMGD： 删除短信。 系统介绍 GSM 的特点 主要表现在以下几方面： 的移动台 可以实现国际漫 游 ， 为了实现漫游功能， GSM 为用户定义了三个识别码，它们 分别 是 DN 码、 MSRN 码和 IMSI 码。 DN 码是公用电话号码簿上可以查到的统一 的 电话 的 号码； MSRN 码 是 由 VLR（访问位置寄存器）临时指定，并根据此号码将呼叫接至漫游的移动台 ， 在呼叫漫游用户时使用的号码 ；国际移动台识别码 IMSI 在无线信道上使用，用来寻呼和识别移动台。 上述三个号码存在 着相 对应关系， 使用 它们 的关系可以准确无误地识别出某个移动台。 当公有用户要呼叫某漫游移动台时，该用户通过电话机拨打移动台 DN 码， DN 码首先经由公用交换网接至最靠近的本地 GSM 移动业务交换中心（ GSMC）， GSMC 利用 DN 码访问母局位置登记器，从中取得漫游台的 MSRN 码， GSMC 根据此码将呼叫接至被访问的移动业务交换中心（ VMSC）， VMSC 接到 MSRN 号码后，进一步访问来访者登记器，证实漫游台是否仍在本区工作，经确认后， VMSC 把 MSRN 码转换成国际移动台识别码（ IMSI），通过当地基站，在无线信道上向漫游移动台发出寻呼，从而建立通话。 若某 地方 的移动台进入另一个 地方 时，只有经过位置登记后才能使用。 自动 检测 该地 基站的广播公共信道，以获得 它的 位置。 当发现收到 与自己原来 地方 不同时 的 区域识别码 ，漫游的移动台会向当地基站发出 信号 ，通知 VLR， 并将此号码通过 CCITT 信令， VLR 即 指定一个临时号码 MSRN，通知移动台所在业务区备案。 这样，一个漫游用户位置登记就完成了。 GSM可提供新业务包括 300～ 9600bps双工异步数据通信、 1200～ 9600bps 双工同步数据通信、异步 300～ 9600bps 的 PAD（分组打包拆包）接入电路、分组数据和话音数字信号、可视图文以及对 ISDN（综合业务数据网）终端的支持等。 具有较好的保密功能。 GSM 可以向 用户提供以下三种保密方式： (1)对移动台识别码 的 加密， 可以让 窃听者无法确定用户的移动台电话号码， 从而 第 12 页 西华大学毕业设计说明书 起到对用户位置保密的作用； (2)将用户的 识别码 、信令数据和 话音 加密，使非法窃听者无法收到通信的具体内容； (3)利用 “ 询问 — 响应 ” 过程启动 “ 用户鉴别 ” 单元来鉴别用户。 在通信过程开始时，首先由网络向移动台发出一个信号，移动台收到这个号码后，连同内部的 “ 电子密钥 ” ，共同来启动 “ 用户监别 ” 单元，随之输出信息，返回网络的固定方，网络固定方在发出号码的同时，也启动自己的 “ 用户鉴别 ” 单元，产生相应的信息，与移动台返回的信息比较，若相同则确认为合法用户，否则确认为非法用户，从而确保了用户的使用权。 ，高频度的越区切换是不可避免问题。 为了解决这个问题， GSM 采取主动参与越区切换的策略，其工作原理如下：移动台在通话期间，不断向所在工作区基站报告本区和相邻区无线环境的详细数据，当需要越区切换时，移动台主动向本区基站（ BS）发出越区切换请求，固定方（ MSC 和 BS）根据来自移动台的数据，查找是否存在替补信道，以接收越区切换，如果不存在，则选择第二替补信道，直到选中一个空闲信道，使移动台切换到 该信道上继续通信。 GSM 系统容量大、通话音质好、便于数字传插、可与今后的 ISDN 兼容，还具有电子信箱、短消息业务等功能。 GSM 安全 ： GSM 系统设计使用共享密钥用户认证。 UMTS 的发展提供了一个选择，就是 USIM， 用户与基站之间的通讯可以被加密。 它使用更长鉴别密钥保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。 GSM 为了安全使用多种加密算法。 但是系统支持多个不同算法，这样运营商就可以换一个安全等级更强的。 GSM 系统 结构 主要由 MS、 NSS、 BSS 和 OSS 四部分组成 ,如图 所示 ： 第 13 页 西华大学毕业设计说明书 N M C D P P S P C S S E M CO S SM S CV L RB S CB T SB S SB T SH L RA U CO M CE I R P S T N I S D N P D NN S SM S 图 系统结构 基站子系统（ BSS）在 MS 与 NSS 之间 管理和 提供 传送通道 ，特别是包括了 MS 和 GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。 MS、 BSS 和 NSS 是 GSM 的 实体部分，操作支持子系统（ OSS）则 为 运营部门 提供 维护 实体 部分。 NSS 它负责所有 和 移动用户有关的呼叫 移动性管理、 接续处理、用户设备及保密性等 等 功能 , 是整个 GSM 系统的控制和交换中心，并提供 GSM 系统与其他网络之间的连接。 移动台 (MS)包括移动台物理设备和智慧部件 SIM 卡两部分。 移动台是 GSM 移动通信网中用户使用的设备， 也是用户能够直接接触的 GSM 系统中的唯一设备。 移动终端 (TE)：指终端设备本身，与用户个人无关，它 多种 编码 信息加密、 信息的调制和解调、信息的发射和接收等。 SIM 卡：代表移动用户个人，存有认证用户 的 信息，并执行 与用户安全信息 有关的重要信息。 NSS 主要完成 用户数据与移动性 、安全性 的 管理所需的数据库 功能和交换功能。 NSS中各功能实体介 绍如下： MSC： 即移动交换中， 是 网络 的核心， 对在它所覆盖 的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体。 VLR： 即访问位置寄存器， 是存储 MSC 处理 来访移动用户的相关数据， 呼叫 对 所需数据库信息 的检索。 HLR：是管理 的有关 部门用于存储移动用户管理数据的数据库，其存储着进入该控制区内的所有移动用户的有 关数据。 第 14 页 西华大学毕业设计说明书 AUC： 主要是用来确定 用户的身份和 产生 对 保密 呼叫所需鉴权和加密的三 中 参数的功能实体。 EIR：是 来确保移动设备的安全性玉唯一性， 存储设备的 参数 数据库。 OMC： 操作与维护中心 (OMC)用于对 GSM 系 统的集中操作与维护， 对网络进行管理与监控。 OMC 对基站分系统和交换网络分系统分别进行操作和维护 (如监视、 状态报告、 故障诊断等 )。 无线基站分系统是在 某个 无线区域中由 MSC 控制， 与 移动台 进行通信的系统设备，它主要负责完成无线 收发 和无线资源管理等功能。 它的 功能实体可分为 基站收发信台(BTS)和 基站控制器 (BSC)。 BSC： 具有对一个或多个 BTS 进行控制的功能。 它 的任务 主要负责无线网络 中的资源管理、 小区数据 配置管理、功率 、定位和切换 控制 等， 是一个很强的业务控制点。 BTS： 是基站分系统的无线部分， 由 BSC 控制。 它主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道的加密、跳频等功能。 短消息 业务 短消息业务和 语音传输 以 及传真同为 第二代移动通信系统 GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要 的 电信 的 业务，它通过 信道传 输，通过 服务中心完成 前转 和 存储 功能。 短消息业务包括两种： 一种 是广播短消息，即由广播短消息 中心收集 所需的信息给用户。 另 一种 是点到点的短消息 发送，即通过一个使用者发给另一个，内容包含 少量的文字和数据 的信息： 这两种方式都可以 在网络 因某种错误 暂时无法将短消息传给移动台的情况下， 就将 信息在网上保存记录，当发现移动台可达时，通知对应的实体重新传送短消息，故而 ，短消息 就 具有 了较高 的可靠性。 在电路交换中点到点短消息业务中包含的网络实体间的协议 在电路交换 的 公共陆地移动网中，通过移动交换中心 ,移动台 就 接入 移动网中。 移动 用户 被叫 的 点到点短消息业务中，首先，短消息服务中心发送短消息给 SMS． GMSC，通过询问 HLR 后 获得目标MS 所在的 MSC 号码， 先将短消息先传 给 MSC。 MSC 之后就 询问 VLR 中存储 的 与用户有 关的 信息， 并对用户 鉴权后， 又再次将短消息传 给目标 MS。 然后， MS 返回报告给 MSC； 那么 在移动 用户 主叫点到点的短消息业务中，用户请求接入通过鉴权后，将短消息传递给MSC。 由以上介绍的 SMS 工作原理可 看出， 短消息 作为 GSM 网络的一种主要的电信业务，其传递 的 可靠性很高 以及保密性好。 GSM 网络在 很大的范围内实现了联网和漫游，相对于传统 在无线覆盖面上具有 相当大的优势，更加突显了它在无线 传输 数据方面的 优势，为基于它的各类数据传输业务的开发 与应用 打下了坚实 而可靠 的基础。 第 15 页 西华大学毕业设计说明书 特殊器件的介绍 本系统中主要使用了如下一些功能器件： DS18B GSM 模块 TC35i。 下面就这些器件的功能特点、主要参数和使用方 法作相应说明。 器件介绍 技术性 能描述： ● 测温范围为 55～ +125℃ (67～ +257℉ ) ● 独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 ● 在 10～ +85℃范围内精确度为177。 ℃ ● 温度计分辨率可以被使用者选择为 9～ 12 位 ● 最多在 750ms 内将温度转换为 12 位数字 ● 简单的多点分布式测温应用 ● 用户可定义的非易失性温度报警设置 ● 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ● 可通过数据线供 电。 供电范围为 到。 ● 与 DS1822 兼容的软件 ● 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 ● 每个器件有唯一的 64 位的序列号存储在内部存储器中 ● 无需外部器件 应用范围 ： 1 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域 ； 2 轴瓦， 缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制； 3 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低 温干燥箱等； 4 供热 /制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。 引脚说明： 1 引脚 GND 接地引脚 2 引。