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文档简介

GSM和单片机的远程家电GSM和单片机的远程家电基于GSM专 电气自动化(工业自动化方向班 2008级二姓 李学 指导教 殷佳辅导 姚实习时 2011年4月1日至2011年6月12SMSGSMATSMSGSMTC35iTC35iIGTGPRSAtlga16PDUA:GSM基于GSMGSM(GlobalSystemforMobilecommunication)移动通信系统是目前移动通讯领域中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。作为GSM网络的基本服务之一的短消息SMS(ShortMessageService),越多的系统运营商和系统开发商的重视,各种基于短信的应用也随之蓬勃发展起来。本文以GSM为信息传输平台,设计了一个通过短消息进行远程家电控制的组件。TC35i、Atmegal6果和相关知识产权属广西大学所有,本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外,论文中不包含其他人已经发表过的研究成果,也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体,均已在论文中明确说明并致谢。国内外的网络家电控制终端基本上都是专用的遥控终端或是个人电脑,而随着移动通讯的快速发展,其中GSM(GlobalSystemforMobilecommunication)系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统【2】。SMS(ShortMessageService)短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端(手机)之间,通过服务中心(ServiceCenter)进行文本信息收发的应用服务,其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为GSM通信通道等优点,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,所以具有实时传输数据功能的短消息应用得到了迅速普及,以GSM无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等【3】。利用GSM短信息系统进行无线通信,性能稳定,为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。随着手机用户的不断增多,手机作为一种贴身物品,可供开发的潜力几乎是无限的,因此,通过手机远程控制家电成为家电行业近期的主要动向,国内外各大家电行业也相继推出了相关产品。在日本,网络家电的开发取得了重大进展。日本的主要家电厂家都制定了网络家电发展战略,试图依靠网络家电建立一个新的家电王国。东芝、松下电器和日立制作所等电器厂家均研究开发出了多种网络家电,并且这些网络家电都支持“Echonet”的规定。所谓Echonet,就是通过网络控制家电的通信标准。通过接入Internet的控制终端可以对网络家电进行集中控制【4】。实际上Echonet只规定了基本的通信约定,控制终端与网络家电间的通信方式没做限制。目前采用的方式包括使用有线方式、通讯速度达到lMbps备到手机与笔记本电脑等上面的无线方式“蓝牙(Bluetooth)”,以及通信速度仅2400bps但提供通信质量稳定的“特定小功率无线方式"等。在网络家电产品化方面先行一步的东芝公司采用了蓝牙(Bluetooth)方式,主要原因是其通信速度快。随着家电网络化,今后必将有传送、接收照片以及动态图像的需求。与其将来再更换为高速通信方式,不如现在就采用蓝牙(Bluetooth)方式(东芝家电设备公司LifeNet推进组长一色正男)【l】。但蓝牙(Bluetooth)方式的最大弱点是通信距离太短而无法覆盖整个家居间。日立与松下电器合作,采用以通信稳定性优先,特定小功率无线方式。但由于通信速度比蓝牙(Bluetooth)产业化住宅公司设计技术总部生活网络开发中心所长前原直芳)【l】。在网络家电商品化方面,日本东芝公司抢得了先机,东芝公司2002年4月推出了采用蓝牙技术的网络家电产品“FEMINITY”系列。该系列共包括5接器。但首先将手机遥控的网络家电推向市场的,却是松下公司。2003年秋,松下电器已经开始出售命名等。2006年,松下又推出的SpaceRemote蓝牙频率的2.4G产品,并且可以随时监控这些电器的运行状态.与此同时,东芝也加快了手机、便携式电脑(PDA)取代网络家电的控制终端的开发步伐。目前东芝已经成功地开发出了相关产品并逐步实现商品化。在我国率先将网络家电商品化的是海尔,2005年,海尔推出“海尔e似乎立即就可以普及的网络家电所面临最大的问题:在东芝的网络家电产品中,微波炉(实际销售价格在13万日元左右,约合人民币8120元),冰箱(实际销售价格在22万日元左右,约合人民币13750元)。家用终端、蓝牙接入点(成套销售的实际价格约为20万日元,约合人民币12500元);再看看松下的信息控制器,其价格更高达13万日元的天价。松下电器“生活网络”家庭警报系统售价18.2万日元、空调27万日元、电冰箱29.5万日元、洗衣机17万日元、微波炉9万日元,网络使用费每月500日元【l】价格也是明显高于传统家电,近年价格虽然逐步下调,但普通消费者也是难以接受的。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网,是我国公众移动通信网的主要方式。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点,用户无需另外组网,在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时,它对用户的数量也没有限制,克服了传统的专网通信系统投资成本大,维护费用高,且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势,加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能,因此,短消息业务在远程智能控制系统中得到了广泛的应用,基于GSM话费用高,控制时间长等的缺点,具有良好可扩展性和实用价值。基于GSM短消息的远程家电控制系统,其系统原理如图1-l图1-1123CDPD(CellularDigitalData)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式。通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。其网络覆盖范围广,布线成本低,是我国目前主要使用的蜂窝数字移动通信系统,也是目前唯一的具有最大搜盖范围和通信可靠性的无线通信网。在我国GSM国98%以上的城市和广大农村地区【6】。GSM能提供语音功能,数据传输服务(提供给固定(有线)用户和ISDN用户的大部份服务GSM都提供,包括分组交换资料网所提供的服务。)和短消息服务。使用GSMSMSSMS(ShortMessageService)短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端(手机)之间,通过服务中心(ServiceCenter)进行文本信息收发的应用服务,其中服务中心完成信息的存储和转发功能【7】。以GSM网络作为数据无线传输网络,可以开发出多种前景极其乐观的应用系统,基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来,如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。GSM为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。短消息业务分为两种:一种是点对点短消息(SMS—PP),在用户之间传送信息;另一种是小区广播短消息(SMS-CB),类似于现在的寻呼,定期在一定的区域内重复广播交通流量、天气状况等信息。不同于寻呼机的是短消息是一种双向通信,GSM系统提供的短消息业务可以让网络端知道被叫方是否收到所发的消息;如果传送失败,被叫方没有回答确认消息,网络会保留所传的消息,一旦网络发现被叫方能够被叫通时,就可以重发消息以确保被叫方能够收到,而且主叫方还能够知道发送是否成功。由于这些特点以及费用低廉,短消息业务获得了广大用户的青睐,同时也成为了现代个人通信中一种不可缺少的方式。短消息通信仅限于一个消息,换言之,一个消息的传输就构成了一次通信。因此,业务是非对称的,一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话,但系统认为不同的消息彼此独立,消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心(SMSC)户和SMSC有关,而与其他GSM基础设施无关。短消息提供了一种小数据量(不大于140个GSM短消息功能字节十六进制数)低成本、高可靠性的方便快捷通信方式。它是利用GSM系统通信令信道的空闲带宽,在电话拨号的同时,把消息发送到GSM绪,只要和基站联络好即可发送短信,基站收到后会自动与发送方确认,再发送给接收方确认,发送短消息的费用很低。正常情况下完成一次短信的发送时间大约20秒,但短信中心在向下发送时如遇基站忙,将把短信推后发送,头一次是几分钟,越往后推迟时间越长,因此在利用GSM业务是否繁忙有关,不过在大多数情况下畅通率可达98%,短消息能否成功发送还与终端所在地信号场强有关【7】。GSM通过话路在需要传输大量数据时十分适用,通过申请数据传输功能,可采用终端接GSM手涉及SMS管理的协议如图2—1图2-1涉及SMSGSM的短信息业务SMS利用信令信道传输,提供了一种有保证的双向服务,这是GSM它不用拨号建立连接,把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心,经服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以即使当目的GSM递成功或失败的消息,以及不可到达的原因。每个短消息的信息量限制为140字节。GSM规定的ATAT命令即Attention,AT命令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的DTE-DCE接口标准,是从终端设备TE(TerminalEquipment)或数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)向终端适配器TA(TerminalAdapter)或数据电路终接设备DCE(DataCircuitTerminatingEquipment)发送的。通过TA,TE发送AT命令来控制移动台MS(MobileStation)的功能,与GsM网络业务进行交互【ll】。AT命令包括一般命令,呼叫控制命令,网络业务命令,安全性命令,电话本命令,短消息(SMS)据命令,传真命令和串口命令。本设计主要用的是短消息命令,对GSM发规范GSM07.07规定了短消息命令,下表中列出与SMS相关的主要命令:表2-1SMS常用的ATATSendanSMScommand(DeleteSMSmessage(删除SIMSelectSMSmessageformat(选择短消息信息格式:O-PDU:/’STOSENT4为已发,4/”ALL”ReadSMSmessage(SendSMSmessage(WriteSMSmessagetomemory(向SIMSendSMSmessagefromstorage(从SIMNewSMSmessageindication(PreferredSMSmessagestorage(SMSservicecenteraddress(Selectcellbroadcastmessagemessages(SetSMStextmodeparameters(SelectMessageService(格式:AT[+|&]<command>,如开机、显示当前设置列表等:AT+ON、查询命令:用来查询该命令当前设置的值:格式:AT[+|&]<command>?,如格式:AT[+|&]<command>=?,如<CR><LF><回应字串><CR><LF><oK/ERROR>[:ERROR本课题中与SMS相关的GSMAT1短消息的接收模式主要有2通过SIM卡接收。该模式为缺省设置,即主动读取SIM.设置格式为设置格式为在本系统设计中采用的是第二种方式,设置为短消息直接输出,设置正确则TC35i<CR>ok<CR>,设置短消息中心的格式为:AT+CSCA=〞ServerCenter(短消息中心)〞读取短消息服务中心则使用命令:AT+CSCA=?<CR>TC35i模块应该返回:<CR>+CSCA:〞8613800779500〞3读取短消息的格式为SMS九十年代初,AT指令仅被用于Modem的操作。由于没有控制移动电话消息文本的先例,因此开发了一种叫做SMSBlockMode的协议,通过移动终端TE(TerminalEquipment)或PC来完全控制SMs。使用Block要模块生产厂家提供驱动支持,目前很少被使用到。2、基于AT命令的采用Text模式发送接收短信息的步骤分为初始化GSM模块、发送文本短信息和接收短信息。Text模式下在设置了模式后,短消息可以直接发送(对方手机号+SMS内容)而不需要进行编码,相应的程序设计也比较简单。对于GSM/GPRS模块之间的英文短信数传,Text息,手机的支持范围小。3、基于AT命令的含可显示的消息本身,还包含很多其它信息,如SMS示。PDU移动终端发起时,PDUSMSCPDU类型脉DAPIDDCSVPUDLUD(O--一移动终端为目的时,PDUSMSCPDU类型SMSC地址格式(TON/NPI)91—短信息中心号码类型。9l是TON/NPI遵守International/E.164号。具体格式如表2—2所示表2-2SMSCSMSCPDU中,此数据项采用半字节(Semi-Octet)描述,每个半字节都是一个用BCD码表示的十进制数字。在发送时,将一个字节的低四位先发送,高四位后发送:如果数据项是由奇数个数字组成,则需要用。111l一作为填充位。将字符串“683108709705FO"每个字节的高四位与低四位位置互换后可得到真正的号码“8613800779500F’.末尾的“F"是填充位的十六进制表示。’86一是中国的国际区号,因此短消息中心的真正号码北海移动短消息中心的号码)。SMSC地址应该是为发送方提供服务的SMSC(3)基本参数(TP—MTI/VFP)说明:TP—M1II/VFP是以位图形式表示信息内容。具体格式如表2-3所示:OxlI=00010001表2-3TP-TP-TP-TP-TP—TP-应答路径—TP—RP(TP-Reply—0—不设置;1用户数据头标肿P-UDHL(TP—User—Data-Header—0—不含任何头信息;1状态报告要求—TP.SPR(TP—Status—Report—0—需要报告;1有效期格式--TP-VPF(TP-Validity—Period—00—不提供(Notpresent);100—卜接受复制;l信息类型提示叫P—MTl(TP—Message—Type—表2-4BitNo.7与BitNo.6:(一般将这两位置为00—如下面定义的分配,参见GSM03.400l—l0数据编码方案TP—DCS(TP—Data-Coding—表2-5BitNo.7与BitNo.6:一般设置为Ol一8bit,10一USC2(16bit)编码,11BitNo.1与BitNo.O:00--Class0,01—Class1,10—Class2(SIM卡特定信息),ll—Class37-bit7-bit编码用于发送普通的ASCII字符,可以发送短消息的最大字符数为16008SMSC地址信息的长度共8个八位字节(包括91SMSC地址格式(ToN/NPI)683108709705FOSMSC地址8613800779500,补‘F,11基本参数(TP—MTI/VFP)发送,TP-VP00消息基准值(TP-0D目标地址数字个数共13个十进制数(不包括9l和州91目标地址格式(TON/NPI)683126778988F2目标地址(TP-DA)8613627798882,补‘F’00有效期(TP-VP)58-bitUCS2UCS2编码用于发送Unicode字符。在这种方式下可以发送短消息的最大字符数为70。发送和接收的串,结构是不完全相同的。我们先用个实际的例子说明PDU08地址信息的长度8个八位字节(包括91SMSC地址格式(ToN/NPI)683108709705FOSIⅥSC地址8613800779500(顺序是颠倒的),补‘F’,84基本参数(TP—MTI/删S/RP)0D回复地址数字个数共13个十进制数(不包括9l和91回复地址格式(ToN/NPI)08用户信息编码方式(TP—DCS)UCS270802180635480时间戳(TP—SCTS)2007-8-1208:36:45+806用户信息长度(TP-UDL)实际长度64F60597D0021用户信息(TP—UD)“需要注意的是,PDU串的用户信息长度(TP—UDL),在各种编码方式下意义有所不同。7-bit编码时,指原始短消息的字符个数,而不是编码后的字节数。8-bit编码时,就是字节数。UCS2编码时,也是字节数,等于原始短消息的字符数的两倍。如果用户信息(TP-UD)中存在一个头(基本参数的TP—UDHI为1),所有编码方式下,用户信息长度(TP—UDL)都等于头长度与编码后字节数之和。如果采用GSM03.42的压缩算法(TP—I)CS的高3位为001),则该长度也是压缩编码后字节数或头长度与压缩编码后字节数之和。的转换,才能与采用GB-2313汉字库相配合显示汉字字型。由于UTF-8和GB-2312线性关系,因此只能采用查表的方式进行转换【14】5BC6531995198BEF002C64CD4F5C59318D250021//547D4EE495198BEF002C64CD4F5C59318D250021//75356E905DF27ECF95ED5408002C64CD4F5C65E065480021//75356E9095ED5408002C64CD4F5C6210529F0021//75356E905DF27ECF65AD5F00002C64CD4F5C65E06548002l//75356E9065AD5Fo0002C64CD4F5C6210529F0021//75356E9095ED5408002C8BFB53D66210529F0021//75356E9065AD5Fo0002C8BFB53D66210529F0021//家电控制器的结构框图如图3—1图3-1GSM模块TC35i

图3-2在国内已经开始使用的GSM模块有CENTELPIML的2D系列、西门子的TC35系列、WAVECOM的WM02系列、爱立信的DMIO/DM20系列、中兴的ZXGMl8系列等,这些模块的功能、用法差别不大,并且提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。其中西门子的TC35系列模块性价比很高,并且已经有国内的无线电设备入网证,所以本设计选用的是西门子TC35i。TC35i是西门子为适应各个专业领域对无线数据传输、语音传输及可开发性的需求推出的基于GSM900移动通信网络系统的OEM模块,功能上与TC35小了用户产品的体积。TC35i与GSM2/2+兼容、双频(GSM900/GSMl800),RS232数据口、符合ETSI标准GSM07.07和GSM07.05且易于升级为GPRS模块;该模块集射频电路和基带于一体,向用户提供标准的AT命令接口,为数据,语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输,接口协议公开,方便用户的应用开发及设计。TC35i①频段为双频GSM900MHz和②③高集成度Ⓐ质量为⑤电源电压为单一电压⑥可选波特率300bps~115kbps,动波特率⑦电流消耗——休眠状态为3.5mA,空闲状态为25mA,发射状态为300mA(平均),2.5A⑧温度范围一一正常操作-20℃~+55℃,存放一30℃~+85℃;⑨SIM电压为3V/1.8V成,共同完成对射频信号的接收和发送等处理。GSM模块电流变化非常大,空闲时电流小于3.5mA,而在通话期间电流最大可达2.3A,这就对供电电路提出了较高的要求。GSM模块电源ASIC把外部输入的电源电压Vbatt+进行稳压处理后供GSM基带处理器和GSM射频部分使用,此外它还输出一个2.9V,170mA的电压供模块外的其他电路使用。GSM射频部分的功率放大器对电源电压要求不高,所以直接使用外部的输入电压Vbatt+,Flash用来存储一些用户配置信息、电话本和其他信息。图3-3TC35iTC35i共有40个引脚,通过一个ZIF(ZeroInsertionForce)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类。即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第1-14脚为电源部分:其中1-5为电源电压输入端Vbatt+,6-10为电源地GND,11、12充电引脚,13对外输出电压(供外电路使用),14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻,24-29为SIM卡引脚:分别为CCIN,CCRST,CCIO,CCCLK,CCVCC和CCGND,33-40TC35i的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器,它符合ITU-TRS232接口标准,它有固定的参数:8位数据位和l位停止位,无校验位,波特率在300bps-115kbps之间可选,硬件握手信号用RTS0/CTS0,软件流量控制用XoN/XOFF,CMOS电平,支标准的AT命令集。通过这一接口可以用AT式,可以使它处于语音、数据、短消息或传真模式。TC35i的IGT对于TC35i模块控制,IGT信号非常的重要,只有正确的IGT信号才可以使TC35i模块正常的运行。模块的时序如图3—4所示启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10ms后(电压须大于3V),为保证整个系统正常启动,要求在电源加电时IGT必须在保持大于100毫秒的低电平后再阶跃到高电平。在电路板中是依靠RC电路来完成的且该信号下降沿时间小于Ims。启动后,15后,+5V电源通过电阻R对C充电,使电容正极上的电压慢慢上升,大约经过lOOms达至,J高电位使施密特触发器翻转、使系统被复位【22】。ATMEL单片机ATmegal6

图3-4IGT单片机作为主控单元,在系统中起着核心作用,AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)存器。这种结构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。ATmegal6有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,即RWW),512字节EEPROM,IK字节SRAM,32个通用I/O口线,32个通用工作寄存器,用于边界扫描的JTAG接口,支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断,可编程串行USART,条件检测器的通用串行接口,8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器,一个SPI时CPU停止工作,而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI式时晶体振荡器停止振荡,所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作;在省电模式下,异步定时器继续运行,允许用户保持一个时间基准,而其余功能模块处于休眠状态;ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O模块的工作,以降低ADC转换时的开关噪声;Standby振荡器运行,其余功能模块处于休眠状态,使得器件只消耗极少的电流,同时具有快速启动能力;扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlashMemory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(BootFlashMemory)的程序继续运行,实现了Rww操作。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内,ATmegal6成为一个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmegal6弓l脚图如图3—5

图3-5ATmegal6_i$l整个系统电路原理图由GPRSGPRS电路如图3-6图3-6TC35i2TC35i的SYNC引脚有两种工作模式,可以通过AT命令AT^SSYNC=<mode>来决定,其中mode可以取值0和l。取0时代表工作在模式0,SYNC引脚用来指示发射状态时的功率增长情况:而当取l时,则用此引脚来控制LED的状态,当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态:当LED为600IRS亮/600ms熄时,表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录;当LED为75ms亮/3s熄时,表明TC35i本设计采用模式1。SYNC是输出口,根据TC35i处于不同的工作状态,其引脚上输出的电压值不同,此部分的电路设计如3-7图所示:当TC35i处于不同工作情况时,由SYNC输出的不同电压值或导通三极管,或阻断三极管,从而使得发光二极管亮或暗,达到指示模块不同工作状态的目的。图3-73、SIMSIM卡部分TC35i基带处理器集成了一个与ISO7816-3ICCard标准兼容的SIM接口。为了适合外部SIM接口,该接口连接到主接口(40PINSZlF连接器)。在GSMll.1l为SIM卡预留5个引脚的基础上,TC35i在ZIF接器上为SIM卡接口预留了6个引脚,所添加的CCNC引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡,当插入SIM卡,该引脚置为高电平时,系统方可进入正常工作。SIM卡读卡电路如图3-8所示:图3-8SIM4、TC35iTC35i的引脚中1-5为电源电压输入端Vbatt+,6-10为电源地GND,13,15图3-924—29为SIM卡引脚,32为SYNC,控制网络指示灯。TC35i数据接口电路如图3-10图3-10TC35i电源采用单片机系统和TC35i单片机系统部分采用3.3V供电。所用单片机为ATmegal6,支持2.7~5.5AVR@8位微处理器,在3.3V工作时,电流不超过15mA,选用LM11l7为其供电,LMlll7可以提供800mA的电流,可以为单片机系统提供足够的电流。图3-111图3-122串口调试接口电路,当波动开关打到RS232侧,可将单片机的串13和电脑相连,编写串口代码,能够进行数据的收发。通过串口调试工具AcessPort路图如图3-13所示:图3-13单片机部分是提供单片机工作的基本电路,主要由MCUl单片机通过串1:3与GPRS模块通信,包括传送命令和传输数据,通过正确的AT指令对TC35i初始化和通信数据的接收发送。系统上电以后,首先由单片机控制启动TC35i,然后用命令查询SIM卡状态,若SIM卡正确安装,则模块返回指令,再由单片机控制TC35i完成模块的初始化。当有新短消息到达时,由TC35i模块向单片机发送指令,单片机读取短信内容,并对其进行解码,并根据短信内容控制I/o输出高低电平,控制继电器动作,完成对家用电器开启与关闭的控制,然后重复上述过程。单片机控制电路如图3-14所示:图3-142图3-153图3-164、ISP本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的,支持在线编程。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口进行编程。本系统软件开发使用的是双龙ISP-1.3.4烧写器,用来下载.hex单片机中。ISP串行接口电路如图3-17所示:图3-17ISP电路原理图的设计,使用的是PROTEL99SE,PROTEL99SE是个庞大的EDA软件和完整的全方位电路设计系统,其主要功能包括电路原理图设计,PCB个数据库文件,它把与设计相关的所有设计文件,如原理图、PCB在同一个数据库编辑窗口中显示。同时数据库也保存文件夹及设计的层次信息。该软件易学易用,电路原理图画好后,经过电气检测,没有错误后,生成网络表和材料清单,并编辑好PCB文件,制板。于功能扩展和维护;前后台系统设计,注释简明准确,便于阅读。软件开发中采用WinAVR序进行编译,产生可执行的汇编代码。采用双龙ISP-1.3.4烧写器,用来下载.hex持在线编程。调试工具采用AccessPort(串口调试工具),串口调试工具是一个很好的调试工具,通过在代码中加入程序运行的状态信息并输出到串口,来判断程序的运行状态,以及是否和预期效果一致来作为修改代码的依据。这种调试方式不同于JTAG等代码级调试工具。前者对开发人员有更高的要求。因为无法看到内部寄存器的详细信息,需要开发者根据软件输出的运行结果信息来判断问题所在。USART的波特率寄存器UBRR和降序计数器相连接,一起构成可编程的预分频器或波特率发生器。降序计数器对系统时钟计数,当其计数到零或UBRRL寄存器被写时,会自动装入UBRR产生一个时钟,该时钟作为波特率发生器的输出时钟,输出时钟的频率为fOSC/(UBRR+I)异步正常模式,发生器对波特率发生器的输出时钟进行16的分频。波特率发生器的输出被直接用于接收器与数据恢复单元。波特率计算公式:(异步正常模式BAUD--波特率fOSCUBRR—IBRRH与UBRRL的数值(0-USART数据发送一USART USART发送数据缓冲寄存器和USART接收数据缓冲寄存器共享相同的I/o地址,称为USART数据寄存器或UDR。将数据写入UDR时实际操作的是发送数据缓冲器存器(TXB),读UDR时实际返回的是接收数据缓冲寄存器(RXB)的内容。在5、6、7比特字长模式下,未使用的高位被发送器忽略,而接收器则将它们设置为0只有当UCSRA寄存器的UDRE标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操作。如果UDRE没有置位,那么写入UDR的数据会被USART移位寄存器。然后数据串行地从TxD引脚输出。USART控制和状态寄存器A- 读/ 初始 ·Bit4-FE·Bit3-DOR数据溢出时DOR一个新的起始位,数据溢出就产生了.这一位一直有效直到接收缓冲器(UDR)被读取。对UcSRA进行写入时,这一位要写O。··Bit2-PE·Bit1-U2X此位置1可将波特率分频因子从16降到8,USART控制和状态寄存器B- 读/ 初始 置位后使能RXC中断。当RXCIE为1,全局中断标志位SREG置位,UCSRA寄存器的RXC亦为1USART置位后使能TXC中断。当TXCIE为l,全局中断标志位SREG置位,UCSRA寄存器的TXC亦为1USART置位后使能UDRE中断。当UDRIE为1,全局中断标志位SREG置位,UCSRA寄存器的UDRE亦为1USART·Bit4-RXEN·Bit3-TXEN·Bit2-UCSZ2UCSZ2与UCSRC寄存器的UCSZI:0对9位串行帧进行操作时,RXB8是第9个数据位。读取UDR包含的低位数据之前首先要读取对9位串行帧进行操作时,TXB8是第9个数据位。写UDRUSART波特率寄存器-UBRRL和 UCSRC寄存器与UBRRH寄存器共用相同的I/O通过该位选择访问UCSRC寄存器或UBRRH寄存器。当读UBRRH时,该位为0;当写UBRRH时,URSEL为0·Bit14:12这些位是为以后的使用而保留的。为了与以后的器件兼容,写UBRRH 读/ 初始 FOCO仅在WGM00指明非P1】『M模式时才有效。但是,为了保证与未来器件的兼容性,在使用P删时,写TCCRO要对其清零。对其写1后,波形发生器将立即进行比较操作。比较匹配输出引脚OCO将按照的设置输出相应的电平。要注意FOCO类似一个锁存信号,真正对强制输出比较起作用的是COMOI:0的设当0C0连接到物理引脚上时,COM01:0的功能依赖于WGMOI:0用于选择T/C(2)T/c寄存器- 当TOIEO和状态寄存器的全局中断使能位I都为"l"时,T/CO的溢出中断使能。当T/CO在程序设计过程中主要有2图4-1主程序完成系统初始化,并负责处理来flTC35il、I/O初始 IO初始串口设置,波特率:115200bpS,校验位:无,流控:无,数据位:8位,停止位:1定时器设置,使能定时器,中断周期:102

TC35i初始

处理来自3、TC35i检测TC35i发送〞AT+CIWI=2,2,0,0,l\r\n从SIM发送〞AT+CSCA?\r\n〞读取短信中心号码,并存储在系统参数SysPara.ServerCenter4操作的步骤如图4-2图4-2l、密匙错误,返回密匙错误,操作失败212l、密匙错误,返回密匙错误,操作失败2l图4-3串口接收中断流程图图4-44.2.4短信部分PDU短信部分的PDU格式编解码,这一部分是软件设计的重中之重,用来实现PDU取出PDU串中前两位,此两位为SMSC地址及地址类型的长度,一般固定为取出PDU串中接下来的两位,此两位为SMSC的地址类型,一般固定为根据第5接下来的两位是协议标识PID获取数据编码方式取出时间戳SCTS(共14个字符),并进行转换处理得到实际时间获取用户消息长度UDL,据UDL取出用户消息下面是字符串"HelIo!"源字符 78图4-5字符串。Hollo!”而当收到的TP—UD为“C8329BFDOE01一时,解码过程如图所示。字符串“Hello!"的具体解码过程:.源串87图4-6字符串"Hello!"//7-bit//pSrc://pDSt://nSrcLength://将源串每8个字节分为一组,压缩成7

nLeft=*pSrc;//*pDst=(*pSrc<<(8-nChar))|nLeft;//pSrc++;nSrc++;//returnnDst;////7一bit//pSrc://pDst://nSrcLength:nByte=0;////将源数据每7个字节分为一组,解压缩成8nByte=O://returnnD

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