基于GSM網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì) 大學(xué)畢業(yè)論文

1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄1前言12總體方案設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)內(nèi)容22.2方案比較22.3方案選擇23 硬件部分設(shè)計(jì)43.1單片機(jī)及外圍基本電路設(shè)計(jì)43.1.1單片機(jī)電源電路53.1.2單片機(jī)時(shí)鐘電路53.1.3單片機(jī)復(fù)位電路63.2單片機(jī)與lcd顯示電路的設(shè)計(jì)63.3單片機(jī)與ds18b20溫度采集電路的設(shè)計(jì)73.4單片機(jī)與mxa232串行通信電路的設(shè)計(jì)83.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)83.6報(bào)警電路設(shè)計(jì)93.7單片機(jī)與gsm模塊電路設(shè)計(jì)103.7.1gsm系統(tǒng)介紹113.7.2gsm短消息業(yè)務(wù)143.8特殊器件的介紹153.8.1ds18b20器件介紹153.8.2gsm模塊tc35i介紹164軟件

2、設(shè)計(jì)194.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具194.1.1設(shè)計(jì)原理194.1.2keilc軟件介紹194.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖及其功能204.3主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)明204.3.1串口gsm模塊流程框圖204.3.2ds18b20初始化214.3.3lcd模塊的軟件設(shè)計(jì)234.3.4按鍵設(shè)定電路設(shè)計(jì)245系統(tǒng)調(diào)試256系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)316.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能316.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試及分析317結(jié)論328總結(jié)與體會(huì)338.1設(shè)計(jì)小結(jié)338.2設(shè)計(jì)體會(huì)338.3設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議339謝辭3410參考文獻(xiàn)35附錄1：電路原理圖36附錄2：設(shè)計(jì)程序37附錄3：外文資料翻譯62 1前言gsm系統(tǒng)是歐

3、洲在20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)并在1992年開(kāi)通的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，其作為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。我國(guó)目前已建成了覆蓋全國(guó)的gsm數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，是我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。隨著時(shí)代科技的進(jìn)步，現(xiàn)代通信新技術(shù)的應(yīng)用，使通信在速度、帶寬上有所大提高，同時(shí)也增加許多業(yè)務(wù)，逐漸邁向3g時(shí)代。而gsm的短消息業(yè)務(wù)sms它通過(guò)無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，為gsm數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，是gsm通信網(wǎng)所特有的，它的傳遞是可靠的。因此，選用gsm的短消息業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸是可行的。在短消息業(yè)務(wù)快速發(fā)展的背景下，短消息在無(wú)線監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究課題就有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)

4、際價(jià)值。gsm模塊是gsm無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備。gsm模塊在短信息方面的應(yīng)用廣等特點(diǎn)，特別適用數(shù)據(jù)的雙向傳送、無(wú)線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制等。短消息是gsm系統(tǒng)中提供的一種gsm終端之間，通過(guò)服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。隨著gsm移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，gsm模塊作為一種主要的gsm網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，己得到越來(lái)越多的系統(tǒng)制造商和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的重視，基于它的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)基于gsm網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控，主要工作：完成主板硬件設(shè)計(jì)，即單片機(jī)及其外圍電路、lcd顯示電路、ds18b20采集溫度電路、串行通信口電路；完成gsm模塊的

5、硬件設(shè)計(jì)；軟件編程即單片機(jī)模塊、顯示模塊、采集溫度、按鍵、串口，gsm模塊的軟件設(shè)計(jì)。再通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，總結(jié)出系統(tǒng)塊存在的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。完成以上工作就可以使用單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送at指令控制gsm模塊發(fā)送短消息，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)基于gsm網(wǎng)絡(luò)短消息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要內(nèi)容：以溫度為監(jiān)控對(duì)象，監(jiān)控的實(shí)時(shí)溫度在lcd上顯示，當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警溫度，自動(dòng)發(fā)送短消息完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。具體的要求：1、能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)溫度，并能在lcd上顯示出來(lái)；2、組建4*4按鍵電路； 3、報(bào)警電路當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超過(guò)設(shè)定報(bào)警溫度時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲，并可發(fā)送短消息通

6、知，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控。2.2方案比較為完成短消息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，目前為實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送主要有以下幾種方法：方案一、網(wǎng)關(guān)方式：通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息發(fā)送，編輯短信內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)短消息發(fā)送，該方法不要額外的設(shè)備，但要要到相關(guān)的電信部門(mén)去申請(qǐng)網(wǎng)關(guān)，成本高，軟件復(fù)雜；方案二、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)軟件提供的短信發(fā)送功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如騰訊、飛信都提供這方面的服務(wù)，這種方法是這3種方法中實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單，所需資源最少的，但是對(duì)于網(wǎng)站的依賴性太強(qiáng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴同樣無(wú)法避免，重要的是不適用于項(xiàng)目開(kāi)發(fā)；方案三、終端方式：通過(guò)gsm 模塊向手機(jī)以及其他終端通過(guò)gsm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短消息，掌握at指令及其協(xié)議和串口編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制gsm模塊，這是目前

7、比較適合于小項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一種方法。2.3方案選擇通過(guò)以上的方法比較，本設(shè)計(jì)選用第3種方案，采用此方法編碼簡(jiǎn)單，硬件電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需對(duì)at指令和串口編程比較熟悉就可以實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)硬件需求不高，并能自動(dòng)收發(fā)短消息，對(duì)于自動(dòng)采集數(shù)據(jù)后發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)該方法最為簡(jiǎn)單實(shí)用。本設(shè)計(jì)選用stc89c52單片機(jī)和gsm模塊，實(shí)現(xiàn)了一款具有短信收發(fā)功能的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以gsm網(wǎng)絡(luò)為紐帶，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示： 圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)的主要流程是溫度傳感器采集好溫度，存入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)分別使用i/o口來(lái)控制lcd液晶顯示屏顯示，組建4*4的矩陣按鍵，控制報(bào)警電路，單片

8、機(jī)通過(guò)rs232串口與gsm模塊聯(lián)機(jī)，使用串口發(fā)送at指令來(lái)控制gsm模塊發(fā)送短消息。3 硬件部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件部分主要由單片機(jī)及外圍電路、溫度采集電路、顯示電路lcd、串行通信電路以及gsm無(wú)線通信模塊組成。本章節(jié)主要介紹系統(tǒng)各個(gè)單元模塊的硬件部分、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及單元模塊之間的連接電路設(shè)計(jì)。3.1單片機(jī)及外圍基本電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍電路：電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路圖如圖3.1所示： 圖3.1 單片機(jī)及外圍電路圖下面分別介紹單片機(jī)正常工作的外圍電路：3.1.1單片機(jī)電源電路電源電路為單片機(jī)提供直流電。單片機(jī)的供電電壓為+5v，單片機(jī)的vcc(40引腳)接+5v電源，vss(2

9、0引腳)接地，圖中j16插槽接usb接口，經(jīng)usb接口提供+5v電壓，經(jīng)過(guò)濾波電路，開(kāi)關(guān)s1控制電源是否導(dǎo)通，導(dǎo)通led燈亮，單片機(jī)上電，顯示單片機(jī)供電正常。電阻r10起到限流的作用，保護(hù)led燈。電路圖如圖3.2圖3.2單片機(jī)電源電路3.1.2單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)的內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。各種時(shí)序均與時(shí)鐘周期有關(guān)，時(shí)鐘周期是單片機(jī)的基本時(shí)間單位，與時(shí)鐘晶振有關(guān)。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種方式為外部時(shí)鐘方式，本次設(shè)計(jì)選用內(nèi)部時(shí)鐘方式，電路圖如圖3.3，電路中，晶振的頻率越高，則系統(tǒng)

10、的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，在此次設(shè)計(jì)中之所以選擇11.0592m的晶振是因?yàn)樗軌驕?zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，與uart(通用異步接收器/發(fā)送器) 量常見(jiàn)的波特率相關(guān)，波特率為9600b/s消除誤差外接的。圖中x1和x2分別連接單片機(jī)的時(shí)鐘引腳xtal1和xtal2。圖3.3時(shí)鐘電路3.1.3單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除此之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤時(shí)使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需復(fù)位重新啟動(dòng)。單片機(jī)的復(fù)位由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位電路，單片機(jī)復(fù)位高電平有效，通過(guò)rst端經(jīng)電阻與電

11、源vcc接通，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，rst端接地，當(dāng)按鍵按下，vcc與r22導(dǎo)通，分壓后rst為高電平，rst端加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平完成復(fù)位。圖3.4復(fù)位電路3.2單片機(jī)與lcd顯示電路的設(shè)計(jì)lcd顯示電路是用lcd12864芯片與單片機(jī)stc89c52rc共同完成的。lcd12864能顯示數(shù)字、英文、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)以及圖形，可以分行顯示，顯示8*4行的漢字，其與單片機(jī)的電路連接原理圖如圖3.5。圖中8引腳en使能端接p2.0口，7引腳rw讀寫(xiě)端接p2.1口，6引腳rs復(fù)位端接p2.2口，數(shù)據(jù)端引腳916分別接單片機(jī)p0.0p0.7口。由于p0口內(nèi)部沒(méi)有固定的上拉電阻，數(shù)據(jù)端外接上拉電阻，來(lái)讓引

12、腳保持高電平。片選端1引腳cs1接p2.3，片選端2引腳cs2接p2.4；片選信號(hào)控制屏幕選擇左右屏顯示。圖3.5lcd12864插槽引腳圖3.3單片機(jī)與ds18b20溫度采集電路的設(shè)計(jì)三針插孔用來(lái)插ds18b20的芯片，ds18b20的數(shù)據(jù)端二腳接到單片機(jī)的p3.7 管腳，用單片機(jī)來(lái)控制ds18b20，實(shí)現(xiàn)電路對(duì)溫度的監(jiān)控。ds18b20為單總路線芯片，單片機(jī)通過(guò)對(duì)芯片二管腳的讀寫(xiě)時(shí)序控制，來(lái)啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換和寫(xiě)入溫度上下限，讀出溫度轉(zhuǎn)換值等一系列操作，該模塊的電路圖如圖3.6所示。 圖3.6溫度采集電路3.4單片機(jī)與mxa232串行通信電路的設(shè)計(jì)使用max232作為串行通信的電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)

13、數(shù)據(jù)的串行通信功能，硬件電路簡(jiǎn)單，通過(guò)9針串口與gsm模塊實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)通信。max232是標(biāo)準(zhǔn)串行總線，也是常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。 max232 串行接口總線適用于：設(shè)備之間的通訊距離不大于15m， max232 協(xié)議以-5v-15v表示邏輯1；以+5v15v 表示邏輯0。 max232串行通信接口電路圖如圖3.7所示。圖3.7 max232串口通信原理圖3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)行列式鍵盤(pán)用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列交叉點(diǎn)上，也稱矩陣鍵盤(pán)，相對(duì)于獨(dú)立式鍵盤(pán)更加節(jié)省硬件資源。下面介紹常用的按鍵設(shè)定方法：采用掃描法來(lái)判定按鍵主要方法有行掃描和列掃描

14、：行掃描：列初始化電平為1，行初始化電平為0。檢查各列線輸入電平是否為全“1”。如果不是全“1”，則有鍵按下。然后逐行置零電平，其余各行為高，檢查列線的電平是否變?yōu)榱?，有，則該行列交叉的按鍵判斷為按下。列掃描：行初始化電平為1，列初始化電平為0。檢查各行線輸入電平是否為全“1”。如果不是全“1”，則有鍵按下。然后逐列置零電平，其余各列為高，檢查行線的電平是否變?yōu)榱?，有，則該行列交叉的按鍵判斷為按下。本設(shè)計(jì)4*4的矩陣鍵盤(pán)采用“線反接法”其處理速度快，程序簡(jiǎn)短。通過(guò)兩個(gè)步驟就可以獲得按鍵所在的行列值，比掃描法快。通過(guò)以下2個(gè)步驟確定按鍵位置：1、將行線編程為輸入線，列線為輸出線，并使輸出線全為高

15、電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。2、同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，并使輸出線全為高電平，則行線中電平由高變低所在行為按鍵所在行。本設(shè)計(jì)使用16個(gè)按鍵，即4*4的一個(gè)矩陣鍵盤(pán)。各個(gè)按鍵功能是：s2s11 數(shù)字鍵09；s12小數(shù)點(diǎn)；s13空格；s14發(fā)送；s15清除鍵；s16確定鍵；s17菜單。電路圖中使用單片機(jī)的p1口控制，p1.0-p1.3口分別接j5.1-j5.4，控制行輸出p1.5-p1.7口分別接j5.5-j5.8，控制列輸出。其電路圖如圖3.8所示：圖3.8按鍵電路3.6報(bào)警電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器越限報(bào)方式，采用報(bào)警設(shè)置一是當(dāng)采集到的實(shí)時(shí)溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，將p

16、3.3口引腳置為低電平，使蜂鳴器警報(bào)，二是自動(dòng)讓gsm模塊發(fā)送短消息通知遠(yuǎn)程。其電路原理圖如圖3.9所示。圖3.9報(bào)警電路3.7單片機(jī)與gsm模塊電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)直接采用gsm開(kāi)發(fā)板，其集成gsm模塊（tc35i）、gsm天線、+5v開(kāi)關(guān)電源，自帶rs232通訊接口,可以方便地與pc機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊?？梢钥焖?、安全、可靠地 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(wù)。gsm模塊是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與gsm無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備。其實(shí)物圖如圖3.10： 圖3.10 gsm開(kāi)發(fā)板單片機(jī)與gsm模塊連接通過(guò)一個(gè)ttl轉(zhuǎn)rs232電平電路,連接到串口,另一端直接連接到gsm模塊串口。下面介紹本設(shè)計(jì)用到的

17、at指令，其中與短信相關(guān)的指令主要在gsm07.05中規(guī)定,主要包括:at+cmgf：設(shè)置編碼模式：有以下2種模式：at+cmgf=1 設(shè)置為text格；at+cmgf=0 設(shè)置為pdu格式；at+csca：設(shè)置短信中心號(hào)碼；at+cmgs：發(fā)送短信；at+cmgl：列出短信；at+cmgr：讀短信；at+cmgd：刪除短信。3.7.1gsm系統(tǒng)介紹gsm的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.gsm的移動(dòng)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游，為了實(shí)現(xiàn)漫游功能，gsm為用戶定義了三個(gè)識(shí)別碼，它們分別是dn碼、msrn碼和imsi碼。dn碼是公用電話號(hào)碼簿上可以查到的統(tǒng)一的電話的號(hào)碼；msrn碼是由vlr（訪問(wèn)位置寄存器

18、）臨時(shí)指定，并根據(jù)此號(hào)碼將呼叫接至漫游的移動(dòng)臺(tái)，在呼叫漫游用戶時(shí)使用的號(hào)碼；國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼imsi在無(wú)線信道上使用，用來(lái)尋呼和識(shí)別移動(dòng)臺(tái)。上述三個(gè)號(hào)碼存在著相對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用它們的關(guān)系可以準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出某個(gè)移動(dòng)臺(tái)。當(dāng)公有用戶要呼叫某漫游移動(dòng)臺(tái)時(shí)，該用戶通過(guò)電話機(jī)撥打移動(dòng)臺(tái)dn碼，dn碼首先經(jīng)由公用交換網(wǎng)接至最靠近的本地gsm移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（gsmc），gsmc利用dn碼訪問(wèn)母局位置登記器，從中取得漫游臺(tái)的msrn碼，gsmc根據(jù)此碼將呼叫接至被訪問(wèn)的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（vmsc），vmsc接到msrn號(hào)碼后，進(jìn)一步訪問(wèn)來(lái)訪者登記器，證實(shí)漫游臺(tái)是否仍在本區(qū)工作，經(jīng)確認(rèn)后，vmsc把msrn碼轉(zhuǎn)

19、換成國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼（imsi），通過(guò)當(dāng)?shù)鼗?，在無(wú)線信道上向漫游移動(dòng)臺(tái)發(fā)出尋呼，從而建立通話。若某地方的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入另一個(gè)地方時(shí)，只有經(jīng)過(guò)位置登記后才能使用。自動(dòng)檢測(cè)該地基站的廣播公共信道，以獲得它的位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)收到與自己原來(lái)地方不同時(shí)的區(qū)域識(shí)別碼，漫游的移動(dòng)臺(tái)會(huì)向當(dāng)?shù)鼗景l(fā)出信號(hào)，通知vlr，并將此號(hào)碼通過(guò)ccitt no.7信令，vlr即指定一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼msrn，通知移動(dòng)臺(tái)所在業(yè)務(wù)區(qū)備案。這樣，一個(gè)漫游用戶位置登記就完成了。2.gsm可以提供多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)gsm可提供新業(yè)務(wù)包括3009600bps雙工異步數(shù)據(jù)通信、12009600bps雙工同步數(shù)據(jù)通信、異步3009600bps的pad（分組

20、打包拆包）接入電路、分組數(shù)據(jù)和話音數(shù)字信號(hào)、可視圖文以及對(duì)isdn（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）終端的支持等。3.gsm具有較好的保密功能。gsm可以向用戶提供以下三種保密方式：(1)對(duì)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼的加密，可以讓竊聽(tīng)者無(wú)法確定用戶的移動(dòng)臺(tái)電話號(hào)碼，從而起到對(duì)用戶位置保密的作用；(2)將用戶的識(shí)別碼、信令數(shù)據(jù)和話音加密，使非法竊聽(tīng)者無(wú)法收到通信的具體內(nèi)容；(3)利用“詢問(wèn)響應(yīng)”過(guò)程啟動(dòng)“用戶鑒別”單元來(lái)鑒別用戶。在通信過(guò)程開(kāi)始時(shí)，首先由網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)收到這個(gè)號(hào)碼后，連同內(nèi)部的“電子密鑰”，共同來(lái)啟動(dòng)“用戶監(jiān)別”單元，隨之輸出信息，返回網(wǎng)絡(luò)的固定方，網(wǎng)絡(luò)固定方在發(fā)出號(hào)碼的同時(shí)，也啟動(dòng)自己的“

21、用戶鑒別”單元，產(chǎn)生相應(yīng)的信息，與移動(dòng)臺(tái)返回的信息比較，若相同則確認(rèn)為合法用戶，否則確認(rèn)為非法用戶，從而確保了用戶的使用權(quán)。4.越區(qū)切換功能在微蜂窩區(qū)運(yùn)動(dòng)著的移動(dòng)臺(tái)，高頻度的越區(qū)切換是不可避免問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，gsm采取主動(dòng)參與越區(qū)切換的策略，其工作原理如下：移動(dòng)臺(tái)在通話期間，不斷向所在工作區(qū)基站報(bào)告本區(qū)和相鄰區(qū)無(wú)線環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)，當(dāng)需要越區(qū)切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)主動(dòng)向本區(qū)基站（bs）發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求，固定方（msc和bs）根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)，查找是否存在替補(bǔ)信道，以接收越區(qū)切換，如果不存在，則選擇第二替補(bǔ)信道，直到選中一個(gè)空閑信道，使移動(dòng)臺(tái)切換到該信道上繼續(xù)通信。5.其他特點(diǎn) gs

22、m系統(tǒng)容量大、通話音質(zhì)好、便于數(shù)字傳插、可與今后的isdn兼容，還具有電子信箱、短消息業(yè)務(wù)等功能。gsm安全：gsm系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用共享密鑰用戶認(rèn)證。umts的發(fā)展提供了一個(gè)選擇，就是usim，用戶與基站之間的通訊可以被加密。它使用更長(zhǎng)鑒別密鑰保證更好的安全以及網(wǎng)絡(luò)和用戶的雙向驗(yàn)證。gsm為了安全使用多種加密算法。但是系統(tǒng)支持多個(gè)不同算法，這樣運(yùn)營(yíng)商就可以換一個(gè)安全等級(jí)更強(qiáng)的。gsm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由ms、nss、bss和oss四部分組成,如圖3.11所示：圖3.11gsm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基站子系統(tǒng)（bss）在ms與nss之間管理和提供傳送通道，特別是包括了ms和gsm系統(tǒng)的功能實(shí)體之間的無(wú)線接口管理。ms、

23、bss和nss是gsm的實(shí)體部分，操作支持子系統(tǒng)（oss）則為運(yùn)營(yíng)部門(mén)提供維護(hù)實(shí)體部分。nss它負(fù)責(zé)所有和移動(dòng)用戶有關(guān)的呼叫移動(dòng)性管理、接續(xù)處理、用戶設(shè)備及保密性等等功能, 是整個(gè)gsm系統(tǒng)的控制和交換中心，并提供gsm系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的連接。移動(dòng)臺(tái)(ms)包括移動(dòng)臺(tái)物理設(shè)備和智慧部件sim卡兩部分。移動(dòng)臺(tái)是gsm移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的gsm系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。 移動(dòng)終端(te)：指終端設(shè)備本身，與用戶個(gè)人無(wú)關(guān)，它多種編碼信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)射和接收等。 sim卡：代表移動(dòng)用戶個(gè)人，存有認(rèn)證用戶的信息，并執(zhí)行與用戶安全信息有關(guān)的重要信息。 nss主要

24、完成用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性、安全性的管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能和交換功能。 nss中各功能實(shí)體介紹如下： msc：即移動(dòng)交換中，是網(wǎng)絡(luò)的核心，對(duì)在它所覆蓋的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體。 vlr：即訪問(wèn)位置寄存器，是存儲(chǔ)msc處理來(lái)訪移動(dòng)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，呼叫對(duì)所需數(shù)據(jù)庫(kù)信息的檢索。 hlr：是管理的有關(guān)部門(mén)用于存儲(chǔ)移動(dòng)用戶管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)著進(jìn)入該控制區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。 auc：主要是用來(lái)確定用戶的身份和產(chǎn)生對(duì)保密呼叫所需鑒權(quán)和加密的三中參數(shù)的功能實(shí)體。eir：是來(lái)確保移動(dòng)設(shè)備的安全性玉唯一性，存儲(chǔ)設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。omc：操作與維護(hù)中心(omc)用于對(duì)gsm系統(tǒng)的集中操作與維

25、護(hù)， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理與監(jiān)控。 omc對(duì)基站分系統(tǒng)和交換網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)分別進(jìn)行操作和維護(hù)(如監(jiān)視、 狀態(tài)報(bào)告、 故障診斷等)。 無(wú)線基站分系統(tǒng)是在某個(gè)無(wú)線區(qū)域中由msc控制，與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線收發(fā)和無(wú)線資源管理等功能。它的功能實(shí)體可分為基站收發(fā)信臺(tái)(bts)和基站控制器(bsc)。 bsc：具有對(duì)一個(gè)或多個(gè)bts進(jìn)行控制的功能。它的任務(wù)主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理、小區(qū)數(shù)據(jù)配置管理、功率、定位和切換控制等，是一個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。 bts：是基站分系統(tǒng)的無(wú)線部分，由bsc控制。它主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道的加密、跳頻等功能。3.7.2gsm

26、短消息業(yè)務(wù) 短消息業(yè)務(wù)和語(yǔ)音傳輸以及傳真同為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)gsm數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要的電信的業(yè)務(wù)，它通過(guò)信道傳輸，通過(guò)服務(wù)中心完成前轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)功能。短消息業(yè)務(wù)包括兩種：一種是廣播短消息，即由廣播短消息中心收集所需的信息給用戶。另一種是點(diǎn)到點(diǎn)的短消息發(fā)送，即通過(guò)一個(gè)使用者發(fā)給另一個(gè)，內(nèi)容包含少量的文字和數(shù)據(jù)的信息：這兩種方式都可以在網(wǎng)絡(luò)因某種錯(cuò)誤暫時(shí)無(wú)法將短消息傳給移動(dòng)臺(tái)的情況下，就將信息在網(wǎng)上保存記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)可達(dá)時(shí)，通知對(duì)應(yīng)的實(shí)體重新傳送短消息，故而，短消息就具有了較高的可靠性。在電路交換中點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中包含的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的協(xié)議在電路交換的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)中，通過(guò)移動(dòng)交換中心

27、,移動(dòng)臺(tái)就接入移動(dòng)網(wǎng)中。移動(dòng)用戶被叫的點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)中，首先，短消息服務(wù)中心發(fā)送短消息給smsgmsc，通過(guò)詢問(wèn)hlr后獲得目標(biāo)ms所在的msc號(hào)碼，先將短消息先傳給msc。msc之后就詢問(wèn)vlr中存儲(chǔ)的與用戶有關(guān)的信息，并對(duì)用戶鑒權(quán)后，又再次將短消息傳給目標(biāo)ms。然后，ms返回報(bào)告給msc；那么在移動(dòng)用戶主叫點(diǎn)到點(diǎn)的短消息業(yè)務(wù)中，用戶請(qǐng)求接入通過(guò)鑒權(quán)后，將短消息傳遞給msc。由以上介紹的sms工作原理可看出，短消息作為gsm網(wǎng)絡(luò)的一種主要的電信業(yè)務(wù)，其傳遞的可靠性很高以及保密性好。gsm網(wǎng)絡(luò)在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，相對(duì)于傳統(tǒng)在無(wú)線覆蓋面上具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，更加突顯了它在無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)

28、方面的優(yōu)勢(shì)，為基于它的各類(lèi)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)而可靠的基礎(chǔ)。3.8特殊器件的介紹本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件： ds18b20、gsm模塊tc35i。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說(shuō)明。3.8.1ds18b20器件介紹技術(shù)性能描述：測(cè)溫范圍為-55+125(-67+257)獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。在-10+85范圍內(nèi)精確度為±0.5溫度計(jì)分辨率可以被使用者選擇為912位最多在750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警

29、設(shè)置報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電。供電范圍為3.0v到5.5v。與ds1822兼容的軟件獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊每個(gè)器件有唯一的64位的序列號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中無(wú)需外部器件應(yīng)用范圍：1該產(chǎn)品適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域；2軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制；3汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等；4供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制。引腳說(shuō)明：1引腳gnd接地引腳2引腳dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。3引腳vdd電源引腳ds18b20實(shí)物圖如圖3.

30、12所示： 圖3.12ds18b20實(shí)物圖3.8.2gsm模塊tc35i介紹tc35i新版西門(mén)子工業(yè)gsm模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)gsm模塊,工作在egsm900和gsm1800雙頻段,電源范圍為直流3.34.8v ,休眠電流消耗為3.5ma，空閑電流消耗為25ma，發(fā)射電路消耗平均為300ma；可以傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù), 功率消耗分別在egsm900(4類(lèi))和gsm1800(1類(lèi))為2w和1w ,通過(guò)使用接口和天線連接器分別連接sim卡讀卡器和天線，完成組件的安裝。sim的電壓為3v/1.8v，tc35i的數(shù)據(jù)接口(cmos電平)通過(guò)at命令可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率的范圍為30

31、0b/s115kb/s , 自動(dòng)波特率的范圍為1.2kb/s115kb/s。它支持text文本和pdu格式的短消息,可通過(guò)at命令來(lái)打開(kāi)或者關(guān)斷信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)，實(shí)物圖如圖3.13圖3.13tc35i實(shí)物圖tc35i由天線接口、閃存、供電模塊(asic)、zif連接器等6部分組成。tc35i硬件設(shè)計(jì)：通過(guò)一個(gè)零阻力插座連接器，引出tc35i模塊共有40個(gè)引腳。這40個(gè)引腳可以劃分為5類(lèi)，即數(shù)據(jù)輸入/輸出、電源、音頻接口和控制、sim卡。電源的引腳：tc35i的15引腳是的電源輸入為4.2v，610引腳是接地引腳。11、12引腳是外接的充電引腳，可外接的鋰電池，13引腳為對(duì)外輸出電壓，1

32、4引腳用于控制充電保護(hù)。15腳是啟動(dòng)腳igt，上電后為了讓tc35i進(jìn)入工作狀態(tài),必須給igt外加如一個(gè)不小于100ms脈沖,電平下降不可超過(guò)1ms。數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：1623引腳，數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是串行異步收發(fā)器，符合itu-t rs232接口標(biāo)準(zhǔn)。其中的16引腳為dsr0、17引腳為ring0、18引腳為rxd0、19引腳為txd0、20引腳為cts0、21引腳為rts0、22引腳為dtr0 和23引腳為dcd0。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位，波特率的范圍300bps115kbps之間，默認(rèn)的是9600bps。硬件的握手信號(hào)為rts0/cts0，軟件的流量監(jiān)控

33、使用xon/xoff，支持at命令集。其中的18引腳rxd、19引腳txd是ttl的串口通訊腳，需要和單片機(jī)或者pc通訊。sim卡引腳：2429引腳，通過(guò)sim卡閱讀器控制sim上的ccvcc、ccgnd、cccl、ccrst和ccio與tc35i的同名端直接相連， ccin引腳是來(lái)檢查sim卡是否插好了，如果連接正確，則ccin引腳輸出“1”，否則為“0”。音頻接口：3538為語(yǔ)音接口，35引腳和36引腳分別接揚(yáng)聲器來(lái)放音。37引腳接話筒的正端，39引腳接話筒的負(fù)端。控制引腳：30、31、32腳為控制腳，其中30引腳是rtc backup，31引腳是power down，32 引腳是sync

34、。tc35i的第32腳是sync引腳，當(dāng)led指示燈亮75 ms 然后3s熄時(shí)，表明tc35i已登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)led指示燈亮600 ms 然后600ms后熄時(shí)，表明tc35i正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄或sim卡沒(méi)有插入；當(dāng)led熄滅時(shí),表明tc35i模塊處于關(guān)閉或者睡眠狀態(tài)。tc35i的開(kāi)發(fā)技巧：首先要保證正常的工作的電壓，如果該模塊電源的電壓如果小于3.3v會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。其次是保證穩(wěn)定的電流輸出，模塊在發(fā)射的時(shí)候，電流的峰值可高達(dá)2a。并在峰值時(shí)，進(jìn)入模塊的電壓不能超過(guò)0.4v的降壓。故而該模塊對(duì)電源電壓值要求很高。單片機(jī)通過(guò)i/o來(lái)控制tc35的復(fù)位、開(kāi)關(guān)機(jī)等，主要通過(guò)串口通信來(lái)實(shí)現(xiàn)與t

35、c35i聯(lián)機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600bps，串口的標(biāo)準(zhǔn)采用8位異步通訊方式，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位， 1個(gè)起始位。tc35i模塊必要時(shí)可以加端口保護(hù)來(lái)保護(hù)硬件輸入輸出的ttl正電平邏輯是+2.9v。下面主要介紹短消息at指令：at指令用于由終端或數(shù)據(jù)終端，發(fā)送到終端適配器或數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備。設(shè)備通過(guò)發(fā)送at命令來(lái)控制移動(dòng)臺(tái)，通過(guò)at命令來(lái)控制短信編寫(xiě)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、呼叫等方面的。本文中由單片機(jī)發(fā)送at指令來(lái)控制gsm模塊給手機(jī)發(fā)送短消息。收發(fā)短消息的模式：目前常用的模式主要包括兩種模式：pdu(protocol data unit)模式和text(文本)模式。1text模式：即文本模式，

36、在該模式下的信息收發(fā)編碼比較簡(jiǎn)單, 通過(guò)編碼轉(zhuǎn)換就可以該模式下完成收發(fā)中文短信息。2pdu模式：按照標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議規(guī)定，手機(jī)中短信息的漢字編碼采用unicode編碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息內(nèi)容的編寫(xiě)。pdu模式下可采用3種編碼方式，分別是7位、8位和ucs2編碼，分別用于發(fā)送的ascii碼字符、數(shù)據(jù)和unicode碼字符。所以所有手機(jī)都支持該編碼，可以編寫(xiě)中英文短信并發(fā)送。4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具4.1.1設(shè)計(jì)原理以單片機(jī)stc89c52rc為主控芯片，利用ds18b20采集外部溫度，并將溫度值存入一個(gè)4位數(shù)組，按鍵模塊先判斷是否有按鍵按下，若有，則實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能，來(lái)分別控制lcd的顯示界

37、面，共設(shè)定六個(gè)顯示界面，分別是開(kāi)始界面、菜單界面、修改報(bào)警溫度界面、修改手機(jī)號(hào)界面、發(fā)送短消息界面、顯示溫度界面，當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，觸發(fā)報(bào)警電路，并控制gsm模塊發(fā)送短消息，通知遠(yuǎn)程。4.1.2keilc軟件介紹keil c51是美國(guó)keil software公司出品的51系列單片機(jī)使用c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，支持8051微控制器體系結(jié)構(gòu)的keil開(kāi)發(fā)工具，適合每個(gè)階段的開(kāi)發(fā)人員，不管是專業(yè)級(jí)別的工程師，還是剛剛學(xué)習(xí)單片機(jī)或者是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生。c語(yǔ)言使用方便，在結(jié)構(gòu)性、功能上、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，容易學(xué)會(huì)學(xué)懂。通過(guò)學(xué)習(xí)與不斷提高使用技術(shù)，體會(huì)更加深刻，會(huì)感覺(jué)開(kāi)發(fā)容易。k

38、eil c51 軟件提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)和功能比較強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，界面簡(jiǎn)單，使用方便。重要的一點(diǎn)，當(dāng)編寫(xiě)完程序后，只要看編譯一下成功無(wú)錯(cuò)誤后就可以生成的代碼，并且生產(chǎn)的hex文件可以通過(guò)串口直接把程序燒入給單片機(jī)，生成的目標(biāo)代碼精簡(jiǎn)，并且效率非常之高，只要我們懂得怎么使用c語(yǔ)句，編譯語(yǔ)句簡(jiǎn)單而快捷，同時(shí)，對(duì)于我們常用的匯編編碼，都可以在軟件看到，于此同時(shí)我們也可以通過(guò)匯編編碼來(lái)檢查編寫(xiě)的c語(yǔ)句的錯(cuò)誤，而且語(yǔ)句生成的匯編編碼容易理解，很緊湊，在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。而且方便我們檢查錯(cuò)誤。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖及其功能圖4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制硬件執(zhí)行指令，完成

39、相應(yīng)的功能。系統(tǒng)初始化包括ds18b20、串口設(shè)定工作方式和波特率、lcd顯示初始化，之后調(diào)用溫度采集程序，按鍵電路控制lcd顯示，當(dāng)按下發(fā)送鍵或者超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，把采集到的溫度以短信的方式發(fā)送，通知遠(yuǎn)程。4.3主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)明4.3.1串口gsm模塊流程框圖單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送at命令控制gsm模塊，完成短消息的發(fā)送具體流程如圖4.2：圖4.2串口gsm模塊的運(yùn)行框圖串口初始化完成定時(shí)器波特率的設(shè)定，同過(guò)發(fā)送的數(shù)據(jù)at指令來(lái)控制gsm模塊完成短消息的發(fā)送。4.3.2ds18b20初始化通過(guò)單線總線端口訪問(wèn)ds18b20的協(xié)議如下：步驟1.初始化步驟2.rom操作指令步驟3.ds18b

40、20功能指令每一次ds18b20的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少步驟或是順序混亂，器件將不會(huì)返回值。并且ds18b20的使用要按照嚴(yán)格的通信協(xié)議，嚴(yán)格按照時(shí)序來(lái)進(jìn)行編程，才能保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該通信協(xié)議定義了3種信號(hào)的時(shí)序：分別是初始化的時(shí)序、讀時(shí)序和寫(xiě)時(shí)序。指令約定代碼操作說(shuō)明： 溫度轉(zhuǎn)換 44h 啟動(dòng)ds18b20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換； 讀暫存器 beh 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容； 寫(xiě)暫存器 4eh 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的th、tl字節(jié)；復(fù)制暫存器 48h 把暫存器的th、tl字節(jié)寫(xiě)到e2ram中； 重新調(diào)e2ram b8h 把e2ram中的th、tl字節(jié)寫(xiě)到暫存器th、tl字節(jié) 讀電源

41、供電方式 b4h 啟動(dòng)ds18b20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主cpu ds18b20的初始化：1將ds18b20數(shù)據(jù)線先拉高置為高電平“1”；2延時(shí)1560微妙；3然后將ds18b20數(shù)據(jù)線拉低置為低電平“0”；3延時(shí)750微秒；4 ds18b20數(shù)據(jù)線再拉高置為高電平“1”。5延時(shí)等待6將數(shù)據(jù)線再次置為高電平“1”。ds18b20的寫(xiě)操作：1 ds18b20數(shù)據(jù)線首先設(shè)置為低電平“0”。2延時(shí)15微秒。3每次發(fā)送一位按照從低位到高位的順序。4延時(shí)45微秒。5將ds18b20數(shù)據(jù)線置為高電平。6重復(fù)上1到6的操作直到所有的字節(jié)共八位全部發(fā)送完后將數(shù)據(jù)線拉高。ds18b20的讀操作1將ds18b

42、20數(shù)據(jù)線拉高“1”。2延時(shí)2微秒。3將ds18b20數(shù)據(jù)線拉低“0”。4延時(shí)15微秒。5將ds18b20數(shù)據(jù)線拉高“1”。6延時(shí)15微秒。7讀ds18b20數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。8延時(shí)30微秒。ds18b20完成溫度采集流程如圖4.3：圖4.3 溫度采集流程圖4.3.3lcd模塊的軟件設(shè)計(jì)lcd完成顯示功能，首先對(duì)其初始化，設(shè)置lcd屏幕顯示位置，最后完成顯示數(shù)字、漢字、英文。流程圖如圖4.4： 圖4.4 lcd模塊顯示流程圖4.3.4按鍵設(shè)定電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)采用“線反接法”， 只要通過(guò)以下2個(gè)步驟確定按鍵位置：1將行線編程為輸入線，列線為輸出線，并使輸出線全為高

43、電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列；2同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，并使輸出線全為高電平，則行線中電平由高變低所在行為按鍵所在行。按鍵電路按鍵設(shè)定流程圖如圖4.5：圖4.5 按鍵設(shè)定流程圖5系統(tǒng)調(diào)試程序主要包括按鍵掃描，溫度采集，lcd顯示，報(bào)警子程序，串口與gsm發(fā)送短消息子程序。在程序設(shè)計(jì)初期遇到很多設(shè)計(jì)錯(cuò)誤上的問(wèn)題，通過(guò)反復(fù)整理思路，修改程序流程圖，更正這些錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)按鍵電路時(shí)，由于lcd顯示界面問(wèn)題，在程序調(diào)試的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)仔細(xì)地研究、反復(fù)地推敲和不斷地嘗試，逐一解決了這些問(wèn)題，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。下面介紹使用proteus軟件仿真，程序部分包括按鍵掃描，溫度采

44、集，lcd顯示電路。下面關(guān)于lcd顯示的界面共設(shè)定六個(gè)人機(jī)操作顯示界面，分別是開(kāi)始界面、顯示溫度界面、菜單界面、修改報(bào)警溫度界面、修改手機(jī)號(hào)界面、發(fā)送短消息界面。下面分別介紹各個(gè)界面的功能：開(kāi)始界面主要介紹設(shè)計(jì)題目，上電初始化后直接顯示。如圖5.1： 圖5.1開(kāi)始界面圖5.2顯示界面當(dāng)開(kāi)始界面顯示后，通過(guò)延時(shí)，之后進(jìn)入顯示界面，如圖5.2，主要顯示監(jiān)控到的溫度，以及設(shè)定的報(bào)警溫度。當(dāng)按下菜單鍵，進(jìn)入菜單界面5.3，菜單界面主要讓操作人員選擇不同的選項(xiàng)，通過(guò)不同的選擇進(jìn)入各自的界面，進(jìn)行不同的操作，其中1顯示溫度；2修改報(bào)警溫度；3修改發(fā)送手機(jī)號(hào)；4發(fā)送短消息。圖5.3菜單界面 當(dāng)按下2修改報(bào)警

45、溫度進(jìn)入界面主要重新設(shè)定報(bào)警溫度，如圖5.4。 圖5.4修改報(bào)警溫度界面通過(guò)數(shù)字鍵設(shè)定溫度確定后，界面上顯示修改成功如圖5.5。并回到溫度顯示界面。圖5.5報(bào)警溫度修改成功界面 在菜單界面，按下數(shù)字鍵3進(jìn)入修改手機(jī)號(hào)界面，如圖5.6。該界面主要進(jìn)行操作修改手機(jī)號(hào)。圖5.6修改手機(jī)號(hào)碼界面通過(guò)數(shù)字按鍵來(lái)修改修改手機(jī)號(hào)，確定發(fā)送對(duì)方手機(jī)號(hào)，當(dāng)確定鍵按下，界面上顯示修改成功，如圖5.7圖5.7修改手機(jī)號(hào)碼成功界面在菜單界面按下數(shù)字鍵4后，進(jìn)入發(fā)送短消息界面，如圖5.8。圖5.8發(fā)送短消息界面當(dāng)按下發(fā)送鍵后，短消息發(fā)送成功后，會(huì)顯示發(fā)送成功。如圖5.9， 圖5.9發(fā)送成功界面6系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)6.1

46、系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能溫度采集模塊會(huì)實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前溫度，按鍵模塊判斷是否有按鍵按下，并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能，顯示模塊能顯示監(jiān)控實(shí)時(shí)溫度和設(shè)定狀態(tài)下的報(bào)警溫度，顯示修改手機(jī)號(hào)碼、報(bào)警溫度，報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，當(dāng)按下發(fā)送鍵或者監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度，使串口通信發(fā)送模塊將采集到的實(shí)時(shí)溫度值以短消息發(fā)送到對(duì)方手機(jī)上。6.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試及分析本系統(tǒng)主要是對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后控制gsm模塊發(fā)送短消息。所以測(cè)試系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)時(shí)主要是對(duì)溫度值的測(cè)試以及短消息是否發(fā)送成功。由于本次設(shè)計(jì)旨在理論的分析，使用proteus仿真軟件的。系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試無(wú)法顯示?；诶碚摰姆治?，對(duì)于實(shí)物系統(tǒng)比較完善的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)則還有比較大的

47、差距。對(duì)此做出以下分析：1溫度采集的頻率，溫度不可能一直維持不變，多久采集一次溫度并在上顯示。2按下發(fā)送鍵，使采集的溫度以短消息發(fā)送到對(duì)方手機(jī)上，通知對(duì)方此時(shí)的溫度。3當(dāng)監(jiān)控溫度超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲，通知管理員采取措施，并發(fā)送短消息告知有關(guān)人員。7結(jié)論本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要在于理論的設(shè)計(jì)，在proteus仿真軟件中，基本實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制，監(jiān)控溫度通過(guò)ds18b20采集，按鍵設(shè)定報(bào)警溫度，以及設(shè)定發(fā)送手機(jī)號(hào)，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超出設(shè)定的門(mén)限范圍，則將p3.3口置為低電平，蜂鳴器報(bào)警，并發(fā)送指令使gsm模塊發(fā)送短消息。對(duì)于gsm模塊的at指令操作，單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送at命令來(lái)

48、設(shè)置發(fā)送手機(jī)號(hào)，短消息內(nèi)容，以及發(fā)送短消息到對(duì)方的手機(jī)上。8總結(jié)與體會(huì)8.1設(shè)計(jì)小結(jié)在本次設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，分模塊設(shè)計(jì)與介紹。進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主程序的流程進(jìn)行分析，編寫(xiě)了系統(tǒng)程序，同時(shí)說(shuō)明了各模塊的功能，利用軟件仿真、調(diào)試和硬件調(diào)試，基本實(shí)現(xiàn)了其要求。 8.2設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不論是理論方面，還是實(shí)踐方面，我都獲益匪淺，歸納起來(lái)，有以下幾個(gè)方面的收獲:1學(xué)習(xí)與掌握了stc89c52單片機(jī)的基本原理及其應(yīng)用，對(duì)它的各種硬件接口與軟件設(shè)計(jì)方法有更加深入的認(rèn)識(shí)和理解，以及其外圍電路的設(shè)計(jì)。2學(xué)會(huì)了基本的c語(yǔ)言編程，掌握了用c語(yǔ)言編程控制單片機(jī)的方法以及它的具體程序?qū)崿F(xiàn)步驟

49、，按鍵電路的編程；3對(duì)于設(shè)計(jì)中用到的器件，例如ds18b20、lcd液晶顯示屏等，也讓我掌握了其使用方法和編程流程。4掌握了proteus仿真軟件的使用，以及實(shí)現(xiàn)電路的仿真。5加深對(duì)gsm系統(tǒng)的理解。8.3設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議本設(shè)計(jì)直接采用gsm模塊開(kāi)發(fā)板，雖省去tc35i模塊及其外圍電路的設(shè)計(jì)，但是成本偏高。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控溫度通過(guò)短消息的發(fā)送，雖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，但是監(jiān)控的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)保存。9謝辭在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無(wú)論是在學(xué)習(xí)中還是在生活中都得到了老師和同學(xué)的大力幫助。尤其是在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過(guò)程中，導(dǎo)師趙梅老師對(duì)我自始自終悉心教導(dǎo)、不斷鼓勵(lì)、一直督促我學(xué)習(xí)和制作，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，也教給

50、了我很多新的知識(shí)，令我獲益匪淺。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深的影響著我，讓我受益一生，不論是工作還是生活中，在此對(duì)趙梅老師以及給我提供幫助的同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意。祝你們工作順利，身體健康！10參考文獻(xiàn)1 余永權(quán),汪明慧,黃英編著.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社20092 劉濤，張春頁(yè)編著著.基于手機(jī)模塊tc35的單片機(jī)短消息收發(fā)系統(tǒng).北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社，20033 胡永健編著.如何使用tc351tc35t at命令收發(fā)短信息.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20054 蔣同澤編著.現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)m.北京：電子工業(yè)出版社m,19985 錢(qián)勤編著.手機(jī)短消息sms的程序開(kāi)發(fā).北京：北

51、京國(guó)防工業(yè)出版社,20046 張?jiān)凭幹?基于gsm的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析j無(wú)線通信技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，20017 童瑞華編著.利用手機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)短消息.北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社,20048 張迎新著.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)m.國(guó)防工業(yè)出版社.2007.19 石東海著.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門(mén)到精通m.西安電子科技大學(xué)出版社.2007.210 童瑞華編著.利用手機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)短消息.北京：北京國(guó)防工業(yè)出版社,2004附錄1：電路原理圖附錄2：設(shè)計(jì)程序#include <regx52.h>#include <intrins.h>#define uint unsi

52、gned int#define uchar unsigned char#define nop() _nop_()#define rxbuf_n25/定義接收緩沖區(qū)大小為25bytes#define data p0 /lcd12864數(shù)據(jù)線char rxbufrxbuf_n=0;/定義串口接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)uchar rxpoint;/rx緩沖區(qū)指針bit flag=0;/用來(lái)等待發(fā)送信息結(jié)束后，接收tc35響應(yīng)的標(biāo)志uchar phonenum15="+8613981761452"/手機(jī)號(hào)碼const uchar *mscontent;/短信內(nèi)容 uchar key=255;

53、/無(wú)按鍵按鍵時(shí)的值sbit rs=p22; / 數(shù)據(jù)指令 選擇sbit rw=p21; / 讀寫(xiě) 選擇sbit en=p20; / 讀寫(xiě)使能sbit cs1=p24; / 片選1sbit cs2=p23; / 片選2sbit dq=p37;/自已定義io口uchar a1,a2,a3,a4;uint temper;uchar code zhi32=0x10,0x10,0x10,0xff,0x90,0x50,0x00,0xbf,0xa4,0xa4,0xa2,0xa2,0xa2,0xb8,0x00,0x00,0x02,0x42,0x81,0x7f,0x00,0x00,0x00,0x7f,0x44,

54、0x44,0x44,0x44,0x44,0x7f,0x00,0x00;/*"指",0*/uchar code dao32=0x00,0x00,0x00,0x3e,0x4a,0x4a,0x4a,0x4a,0x4a,0x4a,0xca,0x4e,0x40,0x70,0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x06,0x3a,0x12,0x02,0x42,0x82,0x7f,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00;/*"導(dǎo)",1*/uchar code lao32=0x40,0x44,0x44,0x44,0x44,0x44,0x7f,0xc4,0xc4,0x44,0x64,0x54,0x4e,0x44,0x40,0x00,0x08,0x08,0x04,0x04,0x02,0x3e,0x49,0x48,0x44,0x44,0x42,0x42,0x40,0x70,0x00,0x00;/*"老",2*/uchar code shi132=0x00,0xfc,0x00,0x00,0xff,0x00,0xf2,0x12,0x12,0x12,0xfe,0x12,0x12,0x12,0xf2,0x00,0x40,0x27,0x10,0x0e,0x01,0x00,0x0