基于gsm网络报警系统设计

基于gsm网络报警系统设计内容摘要：

或转发短消息；移动台（ ME）到 SMSC 的协议传输来自移动台或朝向移动台的短消息，协议名为 SMTP（ Short Message Transmission Protocol）； SMCGWMS 或 SMCGMSC： SMSGateway MSC， SMS 网关。 接收由 SMSC 发送的短消息，向 HLR 查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心； HLR： Home Location Register，归属位置寄存器。 用于永久储存管理用户和服务记录的数据库，由 SMSC 产生。 SMS 网关与 HLR 之间的协议使前者可以要求 HLR 搜索可找到的用户地址。 它与 MSC 与HLR 之间的协议一起，能在移动台因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示； MSC： Mobile Switching Center，移动交换中心。 负责系统切换管理并控制来自或发向其他电话或数据系统的拔叫； VLR： Visitor Location Register:，访问位置寄存器。 含有用户临时信息的数据库。 交换中心服务访问用户时需要这些信息； 基 于 GSM 网络报警系统设计 6 2 方案设计与论证 主控系统选择 基于 ARM 处理器的主控系统 采用 32 位高性能嵌入式系统，比如 ARM、 DSP。 此类芯片功能强大，运行速度快，可嵌入大型操作系统如手机、 MP5 等便携式设备。 如果采用此方案，可以很好的解决数据处理和控制功能，但开发难度大， 芯片价格较高。 基于 51 单片机的主控系统 采用传统 8 位 51 单片机，内部 12 分频，运行效率较低，内部存储空间小，控制端口有限，内部资源少，无片内可读写 ROM。 基于 MSP430 的主控系统 采用 TI 公司的 MSP430，它是 16 位的超低功耗混合型单片机，寻址指令丰富， 8MHz 时钟晶振指令周期 125ns，集成硬件乘法器，可实现高速运算，运行效率高，存储空间大，片内外设丰富，方便进行扩展设计，而且 MSP430 最小系统电路构成简单，外部只需加上少量元件就可以独立工作。 考虑到方案的可实行性和性价 比，本设计采用 MSP430F2617 单片机，采用 RISC 精简指令集，可实现高速运算，存储空间大，低功耗，外围引脚丰富，片内资源多价格低廉，性价比极高。 传感器选择 采用模拟温度传感器 AD590 AD590 是 美国 ANALOG DEVICES 公司的单片集成两端感温电流源。 基 于 GSM 网络报警系统设计 7 AD590 测量热力学温度、 摄氏温度 、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合由于AD590 精度高、价格低、不需 辅助电源 、线性好，常用于测温和热电偶的 冷端补偿。 但是 AD590 使用的时需要外扩 IV 转换电路，并且需要ＡＤ转换器将对应的电压转换问相应的温度，如此一来必将会增加电路复杂度造成系统工作稳定，同时也会增加系统的设计成本。 图 AD590 电路图及实物图 采用数字温度传感器 DS18B20 DS18B DS1822 “一线总线 ”数字化温度传感器是 DALLAS 最新单线数字温度传感器， 同 DS1820 一样， DS18B20 也 支持 “一线总线 ”接口，测量温度范围为 55176。 C~+125176。 C，在 10~+85176。 C 范围内 ,精度为177。 176。 C。 DS1822 的精度较差为 177。 2176。 C。 现场温度直接以 “一线总线 ”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，与前一代产品不同，新的产品支持 3V~ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20 可以程序设定 9~12 位的分辨率，精度为 177。 176。 C。 可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。 分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。 DS18B20 的性 能是新一代产品中最好的。 性能价格比也非常出色。 DS1822 与 DS18B20 软件兼容，是 DS18B20 的简化版本。 省略了存储用户定义报警温度、分基 于 GSM 网络报警系统设计 8 辨率参数的 EEPROM，精度降低为 177。 2176。 C。 而且 DS18B20 在 和5V电压下均可正常工作，如果采用 AD590 还需要单独设计 12V 电源而且 DS18B20 省去了模拟部分与 AD590 相比系统复杂程度会大大降低。 图 DS18B20 实物及电路 DS18B20 与 AD590 对比 表 2种温度传感器性能对比 DS18B20与 AD590各项参 数对比 AD590 DS18B20 需要模拟转数字电路 只需要一个元件 成本高点 成本低 精确度低 精确度高 测温点数量少 单总线可同时连接很多温点 电路繁多 电路简单 对线阻有要求 信号线距离远 综上所述根据系统的使用场合并不是在要求精度非常高的环境中因此本方案采用 DS18B20。 基 于 GSM 网络报警系统设计 9 电平转换芯片选择 采用 MAX232 MAX232 芯片是美信公司专门为电脑的 RS232标准串口设计的单电源电平转换芯片 ,使用 5V 单电源供电 ，可以实现计算机的 177。 12V 的电平转换为可以有 MCU（单片机）能够识别的 TTL 或者 CMOS 电平。 因此采用 MAX232 进行电平协议转换时芯片需要外接电容，而且由于本系统设计到两种电平 和 5V 电平因此转换时需要两片MAX232。 图 MAX232 实物及电路 采用缓冲器 74HC245 74HC245 总线驱动器， 典型的 CMOS 型三态缓冲门电路。 由于单片机或 CPU 的数据 /地址 /控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。 TC35I 不能够识别 MSP430单片机的 电平但是 MSP430 单片机可以识别 5V 电平，而74HC245 外围电路简单，因此本方案采用 74HC245 实现电平转换。 基 于 GSM 网络报警系统设计 10 图 74HC245 实物及电路 电平转换后的通信流程 74HC245 电平转换后的通信流程。 其原理为： MSP430 单片机的 电平经过 74HC245 电平转换芯片后被转变为 5V 电平这样 GSM模块 TC35I 就可以识别来自 MSP430 单片机的 电平信号，同样GSM 模块 TC35I 返回的数据被 74HC245 电平转换芯片转变为 5V 电平信号同样可以被 MSP430 所识别。 C P U 3 . 3 V电平转换G S M 模 块 5 V 图 单片机与 GSM 模块通信 基 于 GSM 网络报警系统设计 11 液晶显示模块 1602 液晶 图 1602 液晶 市面上出售的 1602 液晶普遍采用此种封装。 1602 液晶一共能够显示 32 个字符型数据共两行，每行 16 个。 在本次设计中由于用户界面设计中采用了菜单操作，因为 1602 液晶不能显示汉字如 果采用该液晶模块将会给程序设计和用户操作带来极大的不便。 FDM12864 液晶 图 128x64 液晶 128x64 液晶分辨率为 128*64 是 128 64 点阵的汉字图形型液晶基 于 GSM 网络报警系统设计 12 显示模块，可显示汉字及图形，内置国标 GB2312 码简体中文字库（ 16X16 点阵） 、 128 个字符（ 8X16 点阵）及 64X256 点阵显示 RAM（ GDRAM）。 可与 CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理机： 8位并行及串行两种连接方式。 具有多种 功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等鉴于 12864 的这些功能完全符合本系统中菜单设计的要求，因此本次设计采用 FM12864 液晶模块。 表 128x64 引脚功能说明 引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明 1 VSS — 电源负极 11 DB4 I/O 数据 4 2 VDD — 电源正极 12 DB5 I/O 数据 5 3 VO — LCD 偏压输入 13 DB6 I/O 数据 6 4 RS(CS) H/L 数据 /片选 14 DB7 I/O 数据 7 5 RW(SID) H/L 读写信号 /串行数据 15 PSB H/L H 并 L 串 6 E(SCLK) H/L 使能信号 16 NC — 空 7 DB0 I/O 数据 0 17 /RST H/L 复位 8 DB1 I/O 数据 1 18 NC — 空 9 DB2 I/O 数据 2 19 BLA — 背光正极 10 DB3 I/O 数据 3 20 BLK — 背光负极 图 128x64 封装尺寸 基 于 GSM 网络报警系统设计 13 图 液晶写数据时序 图 液晶读数据时序 表 128x64 部分指令 指令名称 控制信号 控制指令 执行时间 RS R/W 0 0 0 0 0 0 0 1 清除显示 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 72us 设定点 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 72us 显示开关 0 0 0 0 0 0 1 D C B 72us 移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 72us 功能设定 0 0 0 0 1 1 X 0/R X X 72us 设 CGRAM 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 72us 设 DDRAM 0 0 1 0 A5 A4 A3 A2 A1 A0 72us 上表 为 FDM12864 液晶的部分操作命令，注意在进行液晶程序设计的时候需要注意液晶的执行时间，如果需要提高指令的操作效率可以每次在进行读操作或者写操作的时候需要判断 D7 位为 0 或者 1，为基 于 GSM 网络报警系统设计 14 1 表示忙需要等待。 GSM 模块 采用 GSM 方案 采用 GSM 模块，是将 GSM 射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的 操作系统 、 GSM 射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。 因此可以采用 GSM 模块将 CPU采集到的信息经过处理后，发送至目标手机。 采用 GPRS 方案 GPRS 模块，是具有 GPRS 数据传输功能的 GSM 模块。 GPRS 模块就是一个精简版的手机，集成 GSM 通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。 GPRS 模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。 普通电脑或者单片机可以通过 RS232 串口与 GPRS 模块相连，通过 AT 指令控制 GPRS 模块实现各种基于 GSM 的通信功能。 由于本系统不涉及实时动态数据的传输因此采用 GSM 模块，GSM 模块采用西门子公司生产的 TC35I。 TC35I 简介 TC35i 新版西门子工业 GSM 模块是一个支持中文短信息的工业级GSM 模块 ,工作在 EGSM900 和 GSM1800 双频段 ,电源范围为直流～ ,电流消耗 —— 休眠状态为 ，空闲状态为 25mA，发射状态为 300mA(平均 )， 峰值；可传输语音和数据信号 , 功耗在EGSM900(4 类 )和 GSM1800(1 类 )分别为 2W 和 1W ,通过接口连接器和天线连接器分别连接 SIM 卡读卡器和天线。 SIM 电压为 3V/，TC35i 的数据接口 (CMOS 电平 )通过 AT 命令可双向传输指令和数据 ,可选波特率 300b/s～ 115kb/s , 自动波特率为 ～ 115kb/s。 它支持Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service,短消息 ),可通过 AT 命令或关断信号实现重启和故障恢复。 由此可见 TC35I 的各项基本参数基 于 GSM 网络报警系统设计 15 基本满足本系统的要求，特别是其低功耗特点可以和 MSP430 单片机的低功耗 相互配合实现本系统的断电后在有备用电池的情况下长时间工作。 无线连接起射频电路电源基带处理器Flash rom40引脚ZIF插座 图 GSM 模块结构 由图可知，该系统主要由射频天线、内部 nash ROM、 GSM 基带处理器、匹配电源和一个 40 指标包括以下几点：①支持语音、数据、短消息、传。