毕业论文：基于TC35模块的GSM远程智能家居控制系统的设计

I随着GSM(GlobalSystemforMobilecommunication)移动通信网IfGSM-SMS,thispaperfirstpresentsthesysteTransmittingandreceivingSMSisrealparts:themonitoringcenterandtheremotemonitoringstation.Itconsistsofcenter.ComputerandTC35arejoinedbyRS232.ItcommunicationmoduleofGSM,athatIARdesignedserialport.Intheendofthepaper,itpresentsaremotetemperaturemonitoringsystembastemperature.Andthenpresentsanydiscussionsandinvest基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计摘要 I I 前言 1总体方案与论证 1.1设计方案模块 4-1.3控制单元模块的选择 4- 1.5系统总体框架 2.1电源及复位电路的设计 2.1.1MSP430电源模块的设计 2.1.2TC35的电源模块 7- 2.2串口通信模块设计 9-2.3GSM模块接口设计 2.3.3指示灯电路 2.3.4SIM卡电路 2.6外部继电器控制模块设计 21-3.1串口程序设计 22-3.1.1串口初始化程序 3.1.2中断服务程序 3.2.1写操作 3.2.2读操作…………27-V 29-3.3.2短消息的设置 总结 致谢 参考文献 42- 基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计前言communication)网络的一种基本业务，以其连接简单、费用低廉、控制信道进行传输，经短消息中心完成存储和转发功能，每条短消息的信息量为140bit。在短消息的可靠传递基础上，GSM专业调以语音为主要的通信手段，使GSM网络准数据接口，采用AT指令控制，符合ETSI标准GSM0707和话网；通过Internet网络；通过自组网络(CDPD网);通过数传和Internet方式以现有的网络为依托，无需自行建设通信网络，但是由于市话网和Internet难以达到工业现场覆盖面，接入网络受到限制，局限性很大，网络运行效果取决于网络运营商，线路安全不能得到保证，其通信效果好，信号量大，运营费用相对低廉；数传电台出现较早，应用很广泛，是一种不错的无线数传方式，但远程控制系统应用广泛，遍及国民经济的很多领域，而目前这些控制系统无论从成本、可靠性、稳定性、使用方便性、还是维护的难易程度等方面都不能最大限度的使人满意。因此本文把GSM网络引入到远程控制系统中，提出了基于GSM短消息的远程控制网络是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟送至短消息中心，再由短消息中心转发到最终目标。运用GSM短可以节省建网初期的巨额投资，运营期间无需维护网络，运行费用本设计是一个基于GSM模块的远程控制系统，GSM就是globalsystemformobilecommunications【电信】全球通，全球移动通信系统(亦称“泛欧数字式移动通信系统”,是一个根据欧洲电信标准协射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，模块。本设计是一种利用手机短信息实现对远程监控设备如交通路灯，统和控制器，以短信息为基本控制指令和数据信息传送方式，实现手机集和控制远程设备信息的无线通信控制系统。本设计采用模块化设计，整个系统由GSM模块、控制模块、电源模块和外围模块组成，系统的整体方案框图如下图1-1:基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计图1.1方案框图我们设计此系统的前提是基于短信方式，简单、方便使用、价格低廉的实用性系统，而不需要联网使用的GPRS通信模块，如模块和TC35i模块。TC35和TC35i功能相似，随着西门子公司对TC35系列产品的发展，TC35i在相同技术领域相对TC35更胜一筹，但它的价格比TC35要昂贵得多，而且在本设计系统中的技术要求TC35同样能够达到标准，因此综合来考虑，选择TC35做为本设计系统的无线通信模块。时间内和有限的条件下使设计更加轻松和方便。因此本设计采用数据采集系统工作，把相应的数据通过串口0发给TC35模块电源及复位模块电源及复位模块TC35模块GSM网络系统远程端负责数据采集及控制外部设备，以及存储重要的数据。系统备，传感器组为数据采集模块，24LC02B串行存储器作为数据存储器，基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计图1.2所示为系统终端系统框图：图1.2系统终端框图2系统硬件模块设计进行详细介绍。使用TPS70633稳压芯片经稳压得到3.3V电压。如图2.1所示。0.1μf2.2μf4235图2.13.3V电源电路滤波电容，以减小输入端受到的干扰。2.1.2TC35的电源模块f68μf在输出部分用了一个22pf和100uf的电容，实现滤波。113图2.4复位电路0.1uf基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计该系统实现的串口电路(RS-232电路)主要是MSP430与上位机进C2-V-NCNC 0.1μf0.1μf637980.1μf452图2.5RS-232电路图V+和V-分别放置0.1uf电容实现充电作用，满足相应的充电电泵的要基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计2.3GSM模块接口设计连接器、天线接口六部分组成。它可以快速、安全可靠地实现系统方案中的数据传输、语音传输、短消息服务(ShortMessage2.3.2GSM模块接口设计TC35模块的控制。虽然TC35的串口提供了许多控制线，但由于考来实现，采用软件实现控制具有使用灵活等特点，也很好地避免了过多硬件信号的检测。对于TC35的其它管脚在不使用的时候，如则需要将该管脚通过100的电阻上拉。另外由于/IGT管脚是控制TC35模块工作的管脚，所以需要将该管脚上拉，并且将该管脚与单片机进行连接，从而可以通过单片机来控制TC35模块的工作状态。在设计时需要考虑TC35模块的电源管脚并连在一起，由于TC35是一个功能完全的模块，因此这里不需要做任何的信号处理和射频处理。另外TC35模块还需要连接SIM卡座，这样才能够实现一个完整独立的GSM终端。以下为TC35模块的接口设计。由图可以看出，TC35接口电路的设计比较简单。在进行串口设计时，虽然TC35模块串口管脚的工作电平是CMOS电平，单片机串口管脚的工作电平是TTL电平，但由于单片机的高电平和低电平的逻辑判断电平可以实现屯TC35的管脚进行连接(具体可以参看的数据手册),因此TC35模块的串口线直接与单片机的串口线进行连接。由于TC35模块的串口管脚中的DTRO和RTS0两个管脚是输入管脚，因此分别通过10KQ的电阻将这两个管脚拉高。/IGT为TC35模块的工作状态控制管脚，该管脚首先通过一个电阻拉高，平时该管脚为高电平，处于不工作状态；另外该管脚还同时与单片机的一般I/0端口进行连接，这样通过单片机来实现对TC35模块的工作状态的控制，当单片机在该管脚送低电平时，则TC35模块工作。TC35模块的SYNC管脚用来指示GSM模块的工作状态，连接一个指示灯来指示工作状态，如图2.6、图2.7所示。_基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计TC35有一个同步信号脚SYNC(32脚synchronization接法如图2.7所示。LED灯受到该脚信号控制，可以显示TC35RR图2.7指示灯电路持续时间约为0.5秒。2.3.4SIM卡电路TC35模块的SIM卡座采用的是Molex座，该座有8个管脚，而TC35模块的SIM管脚只有6个管脚，如下图所示。其中编程端我们图2.8所示：图2.8SIM卡接口示意图图2.8所示的图为SIM座接口电路图，由图可以看出SIM座直接与TC35模块的ZIF连接器对应的SIM卡管脚进行连接，在需要的地方加了电容进行滤波处理。当SIM座的管脚7与TC35模块的SIMDATA进行连接时，则用来模拟SIM卡插入的情管脚7不与TC35模块的SIMDATA进行连接时，则用来模拟SIM卡没有插入的情况。图2.9为sim座接口电路。基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计12332324567ff图2.9SIM座接口电路图在本系统中，串行存储器使用24LC02B芯片来实现。24LC02B主要是通过I²C实现与单片机的连接，具体的电路如图2.10所示。7230.1μf4651图2.10串行存储器电路由图可以看出，该电路的设计比较简单。将24LC02B的第7管基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计端口进行连接，通过单片机来控制24LC02B就处于写保护状态；单片机在该管脚输出低电平，则24LC02B不处于写保护状态。在本电址为000.由于I2C是总线工作方式，该总线上可以挂接很多器件，所以总线上的每个器件都应该有相应的地址，这样才能实现寻址操连接，连接的方式是I2C总线方式。由于MSP430系列的单片机没有I2C接口，因此本系统在设计时采用MSP430单片机的一般I/0端口P1.2和P1.3分别作为I2C总线的SCL和SDA线，采用软件来模拟I2C总线，从而实现与24LC02B进行接口。在设计时，需要将SCL和SDA分别通过一个10KQ的电阻将其拉高，以满足I2C工作条件。此外，为了减小电源的干扰，还需要在24L芯片的电源输入管脚加一个0.luf的电容来实现滤波，以减小输入2.5采集系统模块设计准信号，即4mA到20mA,这样设计具有一定的通用性，只要前端接也就是参考源为电压，所以A/D转换的是电压，这样需要将电流信号转换成电压信号。如图2.11所示为模拟量采集具体的电路。基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计I2I2C204?1?1图2.11采集电路设计信号，为了提高采集的进度，需要采用高精度的电阻，这里采用的是精度为1%的电阻。电路中采用二极管作为ESD保护电路，考虑到干扰问题，采用电容进行滤波处理，增加采集电路的抗干扰问题。2.6外部继电器控制模块设计在某些应用场合，需要控制设备的状态，比如开机或者关机，因此本系统也设计了相应的控制电路。该控制电路相对比较简单，主要利用继电器来实现，具体的控制电路如图2.12所示。图2.12控制电路2.7单片机模块的设计MSP430F149结构概述MSP430系列单片机是一个特别强调超低功耗性能的单片机品在这个系列中有多个型号，它们由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。其中FLASH型芯片又可分为几个分支，如11x、11x1、13x、14x等。它们都具有开发设备简便、可现场编程等特全部功能模块寻址，同时用精简指令组对全部功能模块进行操作[34,35]。图2.13是MSP430F14x系统结构图。首先来看一下指令集，由16位ALU(ArithmeticandLogicUnit)、指令控制逻辑和16个寄存器组成。寄存器中有4个具有特殊用途，即程除了CG1和CG2,所有寄存器都可作为通用寄存器，用所有指令操作。常数发生器只用于指令执行时提供常数，但不能存储数据。基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计对CG1、CG2访问时的寻址模式可以区分所获得的常数数值。存储器进行访问时，对于程序代码总是以字形式取得，而对于数据可以用字或字节指令进行访问。每次访问均需要16位数据总线自动选中，这样可以减少总的电流消耗。对于MSP430F系列，程空间顶部的16字(0FFFFh～0FFEOh)保留用作复位及中断的向量地址。数据存储器(RAM)与程序存储器相同，经地0P6【Vre-f二2(1234567fAPsP5图2.13单片机电路图器的数据，将数据传输数据中心。单片机通过A/D通道进行数据采集，单片机与GSM模块之间的通信采用单片机的串口0(UARTO)来模块与单片机接口时不不需要进行电平转换。单片机与PC通信则需要通过串口芯片(SP3220)完单片机还与串行存储器接口，以记录某些关键数据。单片机电路如图2.13所示。通过图2.13可以看出，该单片机的接口电路非常简单。在单的时钟信号，该系统的时钟部分都是采用晶体振荡器来实现的。考虑到电源的输入纹波对单片机的影响，在电源的管脚增加一个0.1uf的电容来实现滤波，以减小输入管脚处受到的干扰，另外单片机还有模拟电源的输入端，因此在这里需要考虑干扰问题，由于源输入管脚增加一个滤波电容以减小干扰。单片机的串口0与GSM模块接口，串口1与PC进行通信，由于接口电平不同，因此串口1与RS-232芯片进行连接。单片机的P1.2和P1.3管脚与串行存储器进行接口。此外，单片机的P4.0、P4.1、P4.2和P4.3分别与继基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计3系统软件设计经过前面的系统硬件设计可知，系统的软件主要包括串口程序、存储程序、短消息程序、采集控制程序和测试程序等。本系统软件采用了前后台的设计方式，前台系统是主程序，后台是由所有的中断服务程序，如串口接收中断服务程序，定时器中断服务程序等功第一个电话本位置存入报警的目的手机号码(无+86),此号码也是用启动与初始化的设计上电上电启动(35失败失数图3.1TC35模块的初始化基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计3.1串口程序设计在本系统中，串口0与GSM模块接口，串口程序部分需要实现串口0。串口程序主要包括初始化和中断服务程序两个部分。下面具体介绍程序实现的代码。3.1.1串口初始化程序串口初始化程序主要包括初始化和中断服务程序两个部分。下面为{//将寄存器的内容清零//数据位为8bit//将寄存器的内容清零//波特率为19200//调整寄存器基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计//P3.4为输出管脚}串口工作的参数。在上面的程序中，串口0的通信率为19200波特3.1.2中断服务程序串口进行数据的发送和接收处理时，采用中断服务程序来实现，下面为具体的中断服务程序。///////////////////////////处理来自串口0的接收中断#ifVER<200voidUARTO_RX_ISR(void)#pragmavector=UARTORX_VECTOR {//接收来自的数据UARTO_RX_BUF[nRX0_Len_temchrTemp=UARTO_RX_BUF[nRX0_Len_temp-1];{//接收到一帧信号}///////////////////////voidUARTO_TX_ISR(void)voidUARTO_TX_ISR(void)#endif{{//表示缓冲区里的数据没有发送完nTX0_Flag=0;TXBUFO=UARTO_TX_BUF[nSend_TX0];基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计{//数据发送完毕}}在上面的中断服务程序中，为了与其他程序进行数据交互，使用全局变量或者全局缓冲区来实现，例如“UART1_TX_BUF[]”和“Ntx1_Flag”等。3.2存储程序设计24LC02B的写操作有两种形式：单字节写和按页写。下面对单字节写和按页写两种方式分别进行介绍。单字节写就是在指定的地址中写入内容。首先单片机发送控制字节，然后发送地址字节，最后输入写的内容，具体程序如下。{//启动数据总线//发送控制字节//等待ACK//发送地址字节//等待ACK//发送数据字节//等待ACK//停止总线}按页写是一次写入8个字节。按页写操作的第一个字节的操作需要注意的是：一次最多只能写入8个字节，如果操作多于8个字节，则写入的内容会被黑覆盖。下面为具体的程序。intPageWrite(charnAddr,//启动数据总线//发送控制字节//等待ACK//发送地址字节//等待ACK//发送数据字节//等待ACK}//停止总线}3.2.2读操作24LC02B的读操作有3种形式：当前地址、随机读和顺序地读。当前地址读需要知道上次读操作后的地址，因此不具有操作独立性，这里不做介绍。下面对随机读和顺序读你好吗进行介绍。节，然后发送地址数据，最后读出该地址的数据。下面给出具体的{//写命令//启动数据总线//发送控制字节//等待ACK//发送地址字节//启动数据总线nTemp=0xA1;//等待ACK//停止总线顺序读是连续读出多个字节。它的开始操作和随机读是一样的，在读完一个字节后，对24LC02B发送确认(ACK)信号，再继intReadSeq(charnAddr,charnValue[],intnLen){intnTemp=0xA0;//写命令I2CSTART();//启动数据总线I2CTxByte(nTemp);//发送控制字节I2C_TxByte(nAddr);//发送地址字节I2CSTART();//启动数据总线I2CTxByte(nTemp);//发送控制字节读取数据{}停止总线return1;//成功返回}3.3短消息程序设计实现短消息的发送和接收。在介绍具体程序之前，首先简单介绍消息相3.3.1AT命令介绍都是需要带ASCII码为13的字符结尾，如果不带，则会对该条命令进厂家共同为GSM系统研制的，其中包含了对SMS(ShortMessage表1相关AT指令-声4-4.什圆h1与算1I阴涵料11财中4基于SIM300模块的GSM远程控制系统的设计如果取消发送，则以字符“ESC”结束。如果发送成功，则返回服务中在该命令中，首先发送命令AT+CMGC=<length>,并以回车符号结束，如果取消发送，则以字符“ESC”结束。如果发送成功，则返回状态信(2)删除短消息命令：AT+CMGD(删除SIM卡内存的短消息)该命令主要用于阅读短消息的内容，它具体提供两条指令，具体的指响应为0K。该指令主要用来进行测试。该命令主要用来阅读指定位置的短消息。如果操作成功，则响应为具体的短消息内容，针对TEXT模式和PDU模式，有不同的响应内容；如该命令主要用于设置短消息的格式，将短消息设置成TEXT格式或者该命令主要用来读取格式。如果操作成功，则响应为响应为0K。该指令主要用来进行测试。该命令主要用来读取短信中心的地址。如果操作成功，则响应为+CSCA:<sca><tosca>0K。响应中的<sca>为短信中心的地址；<tosca>用来表示为地址类型识别号，可以参照AT+CMGS命令中<toda>的含义。该命令主要用来设置短信中心的地址。如果操作成功，则响应为+0K。以上只列出了短消息操作的一些AT命令，其他AT命令就不再进行详细介绍了，具体可以参看AT命令手册。通过前面AT命令的介绍可知，由于短消息发送可以采用T也可以采用PDU格式，因此在发送短消息之前，需要设置短消息的格式。另外，也需要设置短信中心号码，下面为上体的程序。1.短消息中心地址的设置在短消息的发送过程中，源GSM终端将短消息发送到另外一个目的GSM终端，源GSM终端首先将短消息发送到短信中心，由短信中心再转发给目的终端，因此实现的机制是存储转发的机制，这样就必须要正确设置好短信中心的地址。下面为该部分程序的具体代码。//设置短信中心地址intsetCsca(charpBuf[],charphone[]){pBuf[1]=’T’;pBuf[2]=’+’;pBuf[3]=’C’;{}}在该程序中，封装的数据为“AT+CASC=“+8613800230500”,149”2.短消息格式的设置基于SIM300