采用嵌入式移动网络的远程控制系统(编辑修改稿)

采用嵌入式移动网络的远程控制系统(编辑修改稿)内容摘要：

”号。 91 后面的数据是经过编码之后的短消息 中心号码。 B 11 指的是正常发送短消息 C 00 信息类型，一般为 00 D 0D91683119057294F0 0D 为被叫号码长度为 13（ 8613915027490）， 91 为目标电话号码类型 E 00 标准情况下的 MStoSC 短消息传送 F 08 UCS2(16bit)数据编码方式 G 00 信息有效期 TPVP H 06 长度 TPUDL I 003153F75F00 信息内容，是采用 USC2 编码后的内容，“ 1 号开” 单片机可以通过读指令 AT 十 CMGR=INDEXCRLF来读取 SIM 卡指定位置的短消息。 例如读取的短消息是由手机号码为 13915027490 的用户发送的“ 1。 则模块返回给单片机的 PDU串为0891683108509105F0040D91683119057294F0000808508051003301020201。 对各个数据域进行分析如表 24 和表 25 所列。 表 24接收消息格式 A B C D E F G H I 表 25 接收消息的 PDU 串分析 接收短信格式符 数据 说明 A 0891683108509105F0 短信服务中心号码及长度 B 04 PDU类型 毕业设计说明书 (论文 ) 第 15 页 共 39 页 C 0D 目标电话号码长度的十六进制表示 D 91683119057294F0 91 为目标电话号码的类型，后面是经过编码后的目标电话号码 E 00 PID，协议标识 F 08 指短信内容采用的 UCS2 编码 G 08508051003301 SCTS 短消息发送时间，08/05/08/15:00/ H 02 短信内容长度 I 0031 经过编码后的 PDU数据，“ 1” GSM 模块测试 GSM 无线模块可以 通过 RS232 和计算机通信，为了测试连接是否成功，可以通过串口调试软件来测试。 此测试中使用 COM4，端口参数设置如下：波特率为 “ 9600 bps”，数据位为“ 8”。 奇偶校验为“无”。 停止位为“ 1”。 当参数设置好后，进入串口调试软件，命令执行如下： AT OK 在接收区“ OK”，表明设备连接成功，且设备能正常工作。 AT+CMGF=0 设置短消息输入和输出的格式，“ 0”表示 PDU 模式，“ 1”表示文本模式 OK AT+CSCA? +CSCA: +8613800577500,145 返回短消息中心，前面为“ +”是为第 2 个参数为 145，否则为 129 OK AT+CNMI=1,1,0,0,1 设置新消息指示，该设置可使模块在短消息到达后向单片机发送指令 +CMTI:” SM“， INDEX（信息在 SIM 卡中的存储位置） OK AT+CMGR=3 读取第 3条短消息 +CMGR: 1,30 0891683108507705F0240D91683159786058F30008504022020035000A523054EA91CC4E86FF1F OK AT+CMGS=28 发送一条短信到手机 13587679298 毕业设计说明书 (论文 ) 第 16 页 共 39 页 0011000B913185679792F80008A70E00500044005577ED4FE16D4B8BD5 +CMGS: 235 OK AT+CMGD=1 删除第一条短信 OK 以上面方式与上位机可以通信，证明 TC35 模块是好的，然后就开始设计单片机电路与 TC35 接口电路了。 毕业设计说明书 (论文 ) 第 17 页 共 39 页 第 3 章 基于短消息业务的系统硬件设计 系统整体结构 本系统共分两个部分：由单片机控制的 GSM 终端数据发送接收部分和 PC 机端数据接收部分。 系统框图如图 31 所示： 图 31 系统框图 SIM 卡通信接口的硬件设计 图 32 TC35 使用外接式 SIM 卡 , 24～ 29 为 SIM卡引脚， 如上图 32 所示， SIM 卡同 TC35 是这样连接的 :SIM 上的 CCRST、 CCIO、 CCCL、 CCVCC 和 CCGND 通过 SIM卡阅读器与 TC35 的同名端直接相连， ZIF 连接座的 CCIN 引脚用来检测 SIM 卡是本地手机 GSM 模块 PC机 被控对象 SIM 卡 毕业设计说明书 (论文 ) 第 18 页 共 39 页 否插好，如果连接正确， 则 CCIN 引脚输出高电平， 系统方可进入正常工作。 否则为低电平。 单片机的选择 现在市面上有 PIC、 AVR、 51 系列单片机，但是考虑到在学校就学的是 51系列单片机，所以就选择了 51 单片机。 在 51 系列单片机中， STC 是一款很出色的单片机，不光价格便宜，而且性能优越，我在本设计中使用的是 STC89LE58RD+，它是 altera 公司推出的新一代超强抗干扰 /高速 /低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，采用 6 时钟 /机器周期，而且它具有倍频功能，本方案采用了 的晶振，那么整个单片机的指令周期为 125ns，在以上的指令中是最小的，因此它传送数据的速度是最快的。 它是可电擦除的 ROM 型单片机，数据存取器容量比较大，它为真正的看门狗，缺省为关闭（冷启动），启动后无法关闭，可放心省去外部看门狗。 内部 Flash 擦写次数为 100,000 次以上， STC89C51RC/RD+ 系列单片机出厂时就已完全加密，无法解密。 用户程序是用 ISP/IAP 机制写入，一边校验一边写，无读出命令，彻底无法解密。 STC89LE58RD+ 有四个典型特点： 6 时钟 /机器周期 作电压： （ 5V 单片机） ： 040MHz 1280 字节 RAM 单片机端系统 串口设计 单片机端系统主要实现单片机通过 AT 指令操作 GSM 模块实现数据编码并进行短消息的发送和接收。 单片机要和 TC35 进行串行通信，必须对在程序中对串口进行设置，其设置如下： （ 1）工作方式 由于 GSM 通信模块的数据接口配置为 8 位数据位、 1 位停止位、无校验位，毕业设计说明书 (论文 ) 第 19 页 共 39 页 所以单片机的串行口工作在方式 1。 （ 2）波特率设定 系统的晶振为 ，波特率为 9600b/s，所以根据记数初值的计算公式： X=256fose*1/384*波特率， TH1=OFCH。 （ 3）连线 目前市场上可购得的 GSM 模块都具有数据引出口，并基本上都支持与 GSM短消息相关的 AT 控制指令（ GSMSMSAT）， GSM 模块通过数据口以串行方式接收指令并向外输出数据。 理论上讲，在数据口中找出 RXD、 TXD 和 GND 引脚与单片机的串口 (,)对应连接即完成了串口的硬件连接。 然而，由于本设计所用 GSM 模块为 TTL 电平，所以能直接与由 相连接，而单片机与上位机的连接需要通过 RS232 进行电平转换。 RS 232C 是由美国电子工业协会 (EIA)正式公布的在异步串行通信中应用最为广泛的标准总线。 它包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定。 适合短距离或带调制解调器的通信场合。 它适合于数据传输速率在 0— 20200b/s 范围内的通信。 这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。 由于通信设备厂商都生产与 RS232C 制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机和单片机系统中广泛采用。 本系 统中 MODEM 与单片机的接口就是 RS232。 目前电脑上较为常用的串口有 9 针串口（ DB9）， DB9 常用信号脚说明如表 31 所示。 表 31 DB9 常用信号脚说明表 9针串口（ DB9） 针号 功能说明 缩写 1 数据载波检测 DCD 2 接收数据 RXD 3 发送数据 TXD 4 数据终端准备 DTR 5 信号地 GND 6 数据设备准备好 DSR 7 请求发送 RTS 8 清除发送 CTS 9 振铃指示 DELL 本设计单片机与上位机通信采用 DB9 作为通信接口。 它们通信过程只有三个毕业设计说明书 (论文 ) 第 20 页 共 39 页 脚有用，第一个是 2脚接收数据，第二个是 3脚发送数据，最后一个是 5脚接地。 其他的脚为无关脚，这里可以不需要考虑。 RS232 的电平为 3～ 15 表示逻辑“ 1”， 3～ 15 表示逻辑“ 0”，所以必须进行电平转换， MAXIM 公司生产的 MAX232是性能比较优秀转换芯片，最终我们考虑的是用 MAX232 电平转换专用芯片。 毕业设计说明书 (论文 ) 第 21 页 共 39 页 第 4 章 基于短消息业务的系统软件设计 单片机端程序设计 单片机系统除了必要的硬件支持外，还需要进行软件设计。 单片机 端的软件程序是用 C 语言编写的。 单片机与 GSM 模块的软件接口其实就是单片机通过与GSM 短消息有关的 AT 指令控制 GSM 模块的控制技术，主要是 GSM 模块的一些本身的顺序控制以及发送短消息和接收短信。 然而，执行一条指令，也并非如某些资料中介绍得那么简单。 事实上，指令的执行过程需要单片机与 GSM 模块交互应答完成，每一次发送或接收的字节数都有严格的规定，二者必须依据这些规定实现数据交换，否则，通信就是失败的。 对几个问题说明如下： TC35 的 IGT 脚约 100ms 的低电平脉冲，然后上电初始化。 AT 指令的指令符号、常数、 PDU数据包等都是以 ASCII 编码形式传送的，比如“ A”的 ASCII 编码为 41H，“ T”的 ASCII 编码为 54H，数字“ 0”的 ASCII 编码为 30H 等，具体详细的 ASCII 编码对照表见附录。 GSM 模块工作，必须把 SIM 卡的短信息工作模式设置为 PDU格式，即通过指令 AT+CMGF=0 完成。 ，必须以回车符作为该条指令的结束，回车的 ASCII 编码为 0DH。 例如，单片机向手机发送“ AT+CMGF=0”这条指令，其 ASCII 编码序列为 “ 41H， 54H， 2BH， 42H， 4DH， 47H， 46H， 3DH， 30H，30H， 0DH”，最后一个字节 0DH 就是回车符，表示该条指令结束，如果没有这个回车符， GSM 模块将不识别这条指令。 单片机端主程序设计 主程序是对单片机端系统框架的描述。 本系统的主程序的功能是上电后，完成系统的初始化，然后在主程序里循环判断，如果有来电，就一次性把电话挂了，毕业设计说明书 (论文 ) 第 22 页 共 39 页 没有就往执行，判断有无新短信，有就调用读短信子程序，完成对外部的控制后回发一条短信出去以及把数据通过模拟串口发送到上位机。 没有新短信就返回继续循环判断。 主程序流程图如图 41 所示。 N Y Y N N Y 图 主程 图 41 重要子程序流程图 开始 调用单片机初 始化子程序 发送指令 AT 进行入网检测 调用延时 300ms 子程序 返回 ”OK”成功吗。 判断有无电话 一次挂断电话 判断有无新短信 调用读短信子程序 解码及控制器件 回复一条短消息 发送到上位机 毕业设计说明书 (论文 ) 第 23 页。