基于GTM900的家居智能模块设计毕业设计.docx

沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计（论文）毕业设计基于gtm900的家居智能模块设计摘要本智能家居系统设计主要由单片机、gtm900c模块和传感器构成。本文用华为生产的gtm900c模块，借用无线发送和接收、基带处理等功能，来实现无线数据传输和短信收发任务。为给人们提供一个更加舒适、便捷、高效、安全的生活环境，建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今的一个热点问题，近年来，国际上许多大公司都提出相应的解决方案，但至今为止，这一领域的国际标准尚未成熟。针对目前利用公共电话、国际互联网、有线电视网或者电力网实现的智能家居系统的局限性，本文提出一种基于gsm技术的低成本智能家居系统，将给普通居民家庭生活方式带来变革。智能家居系统采用电子传感技术、计算机技术和信息传输技术，对用户提供全方位的服务，同时对住房内情况进行远程监控和实时管理。它包括家庭内部传感系统、家庭接入系统及实时管理。关键字：gtm900c模块；单片机；传感器。abstractthis system is mainly composed of mcu, gtm900c module and the sensor.in this paper, with huawei production gtm900c module, borrow the wireless transmission and reception, baseband processing function, to realize wireless data transmission and messaging tasks.for the people to provide a more comfortable, convenient, efficient and safe living environment, to establish a highly efficient, low cost intelligent home furnishing system has become a hot issue, in recent years, many international companies and puts forward the corresponding solutions, but so far, the field of international standards have not yet mature.in view of the present utilizing public telephone, internet, cable tv network or power network to realize intelligent home furnishing system limitations, this paper presents a method based on gsm technology system of low cost intelligent home furnishing, will give the general household life.keywords：gtm900c；single chip microcomputer; sensor.目录第一章 前言31.1课题研究的背景及意义61.2国内外研究发展现状7第二章 总体设计82.1系统概述及设计理念82.2系统的总体结构及工作过程错误！未定义书签。2.3系统设计框图9第三章 硬件模块设计103.1硬件系统103.2单片机基本概念10 3.2.1凌阳单片机spce061a片内构.103.3 gtm900c模块简介113.4 gsm模块的接口与设计12 3.4.1 gtm900c模块组成及通信电路.13 3.4.2 gtm900c信号连接器和天线接口.13 3.4.3信号连接器.14 3.4.4天线接口.14 3.4.5接口信号.15 3.4.6接口的使用.16 3.4.7 uart接口的功能和特性.17 3.4.8 uart接口的信号定义.18 3.4.9 uatr接口dce-dte配线.18 3.5传感器信号采集设计与分析.19 3.5.1防火灾发生传感器.19 3.5.2可燃气体泄漏传感器.19 3.5.3防盗传感器.19 3.5.4信号采集设计与分析.19 3.6固态继电器(ssr)简介.20 3.7 a/d转换单元硬件设计.20第四章 系统软件设计234.1单片机主程序设计23 4.1.1 软件开发环境.20 4.1.2 spce061a时钟电路.20 4.1.3 时钟系统及定时器.204.2 gtm900c软件设计244.2.1 at命令简介244.2.2 at命令类型254.2.3 at命令语法.254.2.4 at命令说明.26 4.2.5 gtm900c信息发送软件设计.33 第五章 系统制作与调试.345.1系统制作345.2系统调试34第六章 技术经济分析36第七章 结论37致谢38参考文献39附录1附录2附录3基于gtm900c的家居智能化模块设计第一章 前言1.1课题研究的背景及意义家居智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的监控、管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家居相比，智能家居不仅具备传统的居住功能，提供舒适温馨，高效安全的高品位生活环境，还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手，进一步优化住户的生活质量。许多国家先后提出了不同的智能家居方案，例如，早期新加坡模式的智能化家居系统包括：安防报警、可使对讲、三表抄送、监控、家居控制、智能布线箱、宽带网络接入等。而现今的智能化家居系统拥有更加优越切复杂的配置。例如，网上购物、远程报警、紧急求助等新功能就是根据现在社会的发展，人们日益暴涨的需求而开发设计的。1.2国内外研究发展现状1984年，世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成，这栋意义非凡的建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。它只是采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监控，并提供语音通信、电子邮件、情报资料等方面的信息服务。2000年，新加坡有近30个社区的约5000户家庭采用了这种家庭智能化系统，而美国的安装住户高达4万户。2003年，网络化家居的建设带来了高达4500亿美元的市场价值，这其中有3700亿美元是智能家电硬件产品的价值，剩余的部分则是软件和技术支持服务的费用。现在，国外的智能家居系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅便宜得多。在智能家居系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能家居的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家”、摩托罗拉公司开发的“居所之门”、ibm公司开发的“家庭主任”等均已日趋成稳得技术强占家居市场。此外，日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。目前市场上出现得智能家居控制系统主要有：（1）x-10系统（美国），该系统是利用电力线作为网络平台，采用集中控制方式实现。这套系统的功能较为强大，与其它家居控制系统如abb、c_bus等比起来更容易接收，使用也相对简单。因为实现同样的功能，x-10家居控制系统是利用220v电力线将发射器发出的x-10信号传送给接收器从而实现智能化的控制，因此采用这套系统不需要额外的布线，这也是这套系统的最大的一个优势，因为其它系统基本上都需要布低压线，在墙上或地面开槽、钻孔，施工难度大、费用高、工期长。但由于缺乏在国内市场推广的条件且价格昂贵，该系统在国内应用极少。（2）eib系统（德国），该系统采用预埋总线及中央控制方式实现控制功能。但由于其工程要求复杂严苛，并且价格较高，因此一直无法打开国内市场。（3）8x系统（新加坡），该系统采用预处理总线跟集中控制方式来实现功能。它的优点在于利用的产品对系统进行扩展，系统较为成熟，比较适合中国国情。但是由于系统架构、灵活性及产品价格等方面还难以达到要求，所以目前在国内还较少应用。20世纪90年代后期，我国的智能小区日益兴起。众所周知，我国的智能化住宅建设最早起于上海、广州和深圳等沿海城市，并逐渐向内陆发展。在97香港回归之际，在建设部“97跨世纪住宅小区案竞赛活动”中，上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”，揭开了全国智能小区发展的序幕。1999年，建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程，标志着我国住宅小区智能化进入了一个新阶段。随着信息化走进了千家万户，由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会，而信息网络技术体系研究及产品开发已经被列为了国家技术创新的重点专项计划。据建设部要求，截止今年，我国将有70%以上的家庭拥有internet入网设备，大中城市中50%的住宅要实现智能化。我国的智能家居相对于国外起步较晚， 尚未形成一定的国家标准。目前，主要采用国外的一些技术产品，但也有一些企业推出了自己的产品，主要有：（1）e家庭（海尔），该系列产品以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，海尔移动电话作为移动数字控制中心。海尔在技术上同微软合作，利用微软的windows me技术和海尔的网络家电，使“e家庭”已具雏形，已推出了网络洗衣机、网络冰箱、网络空调、网络微波炉等一系列网络家电。（2）e-home数字家园（清华同方），该智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的，遵循国际技术标准，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备。产品以功能模块开发为主，基于国外成熟的智能家居标准之上。其智能家居控制系统主要有以下三个部分：a系列：遵循eib协议的家庭控制产品，适用于中高档住宅区。b系列：遵循x-10协议的家庭控制产品，适用于中档住宅区。易家三代：配电箱集中安装式家庭控制产品。国内各大软、硬件机构正在积极的研制、开发更为符合市场的智能化家居设备，以解决当前智能化产品实用性差、使用复杂及产品价格昂贵等缺点，而技术创新性也逐步向国际先进水平靠拢，这样的未来值得期待。第二章总体设计2.1系统概述及设计理念 为给人们提供一个更加舒适、便捷、高效、安全的生活环境，建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今的一个热点问题，近年来，国际上许多大公司都提出相应的解决方案，但至今为止，这一领域的国际标准尚未成熟。针对目前利用公共电话、国际互联网、有线电视网或者电力网实现的智能家居系统的局限性，本文提出一种基于gsm技术的低成本 智能家居系统，将给普通居民家庭生活方式带来变革。 智能家居系统采用电子传感技术、计算机技术和信息传输技术，对用户提供全方位的服务，同时对住房内情况进行远程监控和实时管理。它包括家庭内部传感系统、家庭接入系统及实时管理。它包括家庭内部传感系统、家庭接入系统及智能传感/执行设备等几个部分。智能家居系统应具有以下功能：（1）住宅保安监控报警（警情报知）。（2）火警、烟警、有毒气体泄露报警。（3）阀控功能：有线电视信号、水、煤气、各类家用电器通/断控制。（4）室内空气、温度、湿度、光线的自动调节功能。（5）声音报警。（6）gtm900c远程报警。2.2系统的总体结构及工作过程 智能家居系统由系统主机、系统分机、gtm900c模块、无线发射收发模块等部分组成。其中，系统主机通过gtm900c模块与用户的手机进行通信。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、控制命令传输和信息反馈。 该系统正常工作时，首先由主机采集传感器数据，并且判断是否发生异常情况，如果发生异常情况则通过gtm900c模块向用户发送相应的报警信息，并根据不同的异常情况发出不同声音报警。如果主机无异常情况，则主机通过无线模块按顺序各向分机发送数据采集命令，分机进行数据采集，将采集结果打包后发送回主机，主机判断分机节点是否发生异常，并进行相应处理。此外，用户还可以通过手机发送短信息进行访问，当用户接收到报警信息时，可以根据报警的种类向主机发送短信息，对各被控量实现远程控制，主机提取短信息并译码后进行相应的操作。2.3系统设计框图固态继电器控制短信息发送gtm900c模块功率器件a/d 转换放大整 形放大整 形电压转 换执行器件lcd显示pc机rs232单片机信号分析处理扩展信号可燃气体传感器火灾烟雾传感器门窗磁信号图 2.3系统工作流程第三章 硬件模块设计3.1硬件系统 本系统的硬件主要分为系统主机与系统分机两大部分。系统主机硬件，由凌阳单片机spce061、传感器单元电路、固态继电器控制电路、gtm900c、无线传输模块、语音报警模块等组成，并由固态继电器控制具体设备。3.2单片机基本概念 所谓单片机(single chip microcomputer)，是指在一块芯片中集成有中央处理器(cpu)、存储器(ram和rom)、基本i/o接口以及定时器、计数器等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。特点是：体积小，控制功能强，性价比高等3.2.1凌阳单片机spce061a片内结构3.3 gtm900c模块简介gtm900c是一款双频900/1800mhz高度集成的gsm/gprs模块，是gtm900b的升级模块。内嵌tcp/ip协议模块，使用简单，易于集成，它可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新的产品。在远程监控和无线公话以及无线pos终端等领域都有gtm900c无线模块在发挥作用，gtm900c软件、硬件兼容gtm900b、tc35i、mc39i，使用tc35i或mc39i的用户不用作任何更改就可以使用，以降低产品成本。图 3-5 gtm900c引脚图主要支持的功能及参数：（1） gsm/gprs phase 2/2+（2） gsm 03.40短信业务（3） gprs class 10数据业务（4） 支持group3, class2传真业务（5） 电路交换业务(9.6kbps, 14.4kbps)（6） 分组交换数据业务(85.6kbps)（7） fr/hr/efr/amr 语音编码（8） 呼叫转移、等待、保持、呼叫前转（9） 多方通话、来电显示、可选铃声（10） 40pin zip连接器（11） 红外串口接口（12） sim 3.0v和1.8v接口（13） 2路模拟音频输入输出接口（14） 电源输入接口和充电管理（15） adc输入（16） 全双工串行接口，ttl电平（17） 支持gsm07.05，gsm07.07（18） tcp/ip扩展at指令集工作频段：egsm900/gsm1800双频（19） 发射功率：egsm900 class4(2w)；gsm1800 class1(1w)（20） 工作温度：-30c+75c（21） 存储温度： -50c+85c（22） 工作电压：3.34.7v（23） 功耗电流： 关机：40ua； 待机：4ma； 语音：240ma； gprs class 10(平均)：400m agtm900c采用模块化设计，集成度高，采用40pin zif连接器，使用简单，方便。gtm900-c 的接口包括：uart 接口；usb接口；sim卡接口；rtc backup接口；audio接口；lpg接口。本设计仅使用uart 接口、sim卡接口、天线接口。3.4 gsm模块的接口与设计3.4.1 gtm900c模块组成及通信电路华为gtm900c无线模块是一款双频段gsm/gprs无线模块。它支持标准的at命令及增强at命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。gtm900-c 在terminal 型固定台、phone 型固定台、车载台、公用电话、电力无线抄表业务、远程信息服务台等方面被广泛的应用。gtm900c工作在egsm900/gsm1800双频段，最大发射功率为2w，模块接收灵敏度-106dbm，工作电压为3.4v4.7v，平均待机电流为3.5ma。通过uart接口与外部cpu通信，主要实现无线发送和接收、基带处理、音频处理等功能。键盘、lcd等外部设备由外部cpu进行处理。外接cpu主要完成对slic芯片的配置以及电源管理、串口通信等功能，其余的功能均由gtm900c来完成。3.4.2 gtm900c 信号连接器和天线接口 gtm900-c 的信号连接器和天线接口，包括： 信号连接器接口； 天线接口。3.4.3信号连接器 gtm900-c的信号连接器是一个40 pin 的zif 连接器，引脚间距为0.5mm，线距0.5mm，结构为单排弯式表贴型，带电缆锁紧机构，型号是hirose 的fh12-40s-0.5sh。连接器外形如图2-3 所示。图2-3 连接器外形3.4.4天线接口 gtm900-c 提供的天线接口为gsc 射频连接器，外接天线通过电缆连接到该连接器上。该连接器是由hrs 公司提供的，器件编码是u.fl-r-smt-1(10)，具体的图形和尺寸如图2-4 所示。图2-4 天线接口连接器尺寸图（单位：mm）3.4.5接口信号表2-7 信号连接器接口功能表序号信号名称i/o接口电平功能备注1vbati3.44.7v电源建议典型值：3.8v2vbati3vbati4vbati5vbati6gnd-地7gnd-8gnd-9gnd-10gnd-11usb_d+i/o仅用于模块调测,设计时悬空12usb_d-i/o仅用于模块调测,设计时悬空13vbusi仅用于模块调测, 设计时悬空。注意：此管脚与gtm900-a/b 存在差异，不能兼容，gtm900-a/b为vdd 信号，用于模块正常启动指示信号。14adci01.75v模拟数字采样最高输入电压15pwoni-开/关机控制信号低电平有效16uart_dsr0o2.85v(0.1)数据准备就绪-17uart_ri0o2.85(0.1)振铃指示-18uart_rxd0o2.85v(0.1)gtm900 模块at 命令串口发送信号（对端设备接收）用于gtm900-c 模块的at 命令，ttl 电平19uart_txd0i2.85v(0.1)gtm900 模块at 命令串行接收信号（对端设备发送）用于gtm900-c 模块的at 命令，ttl 电平20uart_cts0o2.85v(0.1)清除发送gtm900-c上pin 脚定义为输出信号21uart_rts0i2.85v(0.1)请求发送gtm900-c上pin 脚定义为输入信号22uart_dtr0i2.85v(0.1)数据设备准备就绪-23uart_dcd0o2.85v(0.1)载波检测-24sim_cdi2.85v(0.1)sim 卡在位信号目前软件尚不支持, 设计时悬空25sim_rsto2.85v(0.1)sim 卡复位信号-26sim_datai/o2.85v(0.1)sim 卡数据传输接口-27sim_clko2.85v(0.1)sim 卡时钟信号-28sim_vcco2.85v(0.1)sim 卡电源-29sim_gnd-sim 卡地与通常的工作地：gnd信号连接同时要求与sim卡的gnd信号连接30vbackupi/o3.0v备用电池电源信号参考后面章节的推荐设计31rsti2.85v(0.1)复位信号低电平有效，对模块复位32lpgo2.85v(0.1)指示灯状态控制信号-33auxo+o-第二路音频输出信号-34auxo-o-第二路音频输出信号-35ear+o-第一路音频输出信号-36ear-o-第一路音频输出信号-37mic+-第一路音频输入信号第一路音频单端输入正，内部已经带直流偏置38mic-第一路音频输入信号第39auxi+-第二路音频输入信号第二路音频单端输入正，内部已经带直流偏置40auxi-第二路音频输入信号第二路音频单端输入负，内部已经带直流偏置3.4.6接口的使用 gtm900-c 各接口的使用，包括：uart 接口；usb接口；sim卡接口；rtc backup接口；audio接口；lpg接口。3.4.7 uart 接口的功能特性 uart 接口与外界进行串行通信，支持3.00v 电平输入和输出。uart 接口的信号除了rxd0、txd0 是高电平有效之外，其余所有信号均为低电平有效。uart 接口有512 byte 的发送fifo（first in first out）和接收fifo，支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇/偶校验或者没有校验。uart 接口工作的最大速率为115.2kbit/s，默认支持9600bit/s 的速率，支持波特率掉电保存。3.4.8 uart 接口信号定义uart 接口信号定义如表2-8所示.表2-8 uart 接口信号定义序号信号名描述特性方向23uart_dcd0载波检测数据链路已连接dce-dte17uart_ri0振铃指示通知dte 有远程呼叫dce-dte21uart_rts0请求发送dte通知dce 请求发送dte-dce19uart_txd0发送数据dte 发送数据dte-dce16uart_dsr0数据设备就绪dce 准备就绪dce-dte22uart_dtr0数据终端就绪dte 准备就绪dte-dce20uart_cts0清除发送ce 已切换到接收模式dce-dte18uart_rxd0接收数据dte 接收串行数据dce-dte6gnd地-3.4.9 uart接口dce-dte 配线 图3.4.9 dce-dte 的连接关系3.5传感器信号采集设计与分析3.5.1防火灾发生传感器火灾烟雾传感器是一种在消防管理、安全防范系统中常用的报警器材，它工作可靠、体积小巧，并且把无线发射和火灾烟雾传感器有机地结合，使得安装、使用非常方便烟其背后有专用的卡口可以方便地固定在墙体或者天花板上使用时通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生控制器发出声光和短信报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况，调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。3.5.2可燃气体泄漏传感器通过设置在厨房的可燃气体探测器，监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时短信通知家人及小区物业管理部门。这里采用tp-2高温型一氧化碳传感器报警器需在一氧化碳浓度达到设定制值时系统应启动报警。3.5.3防盗传感器防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并短信通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。3.5.4信号采集设计与分析传感器是将外界信息转换成电信号的装置，其中的电信号包括数字信号和模拟信号，数字信号可以通过电气隔离直接送给单片机或微型计算机进行处理，模拟信号则利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。3.6固态继电器(ssr)简介继电器是本系统的执行机构，本系统选用d4810型固态继电器，固态继电器(ssr)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。ssr是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固态继电器有三部分组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与ttl/cmos兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。固态继电器有寿命长、可靠性高、灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好、 快速转换、电磁干扰小的优点。d4810型继电器输入电流为5-40ma，电压330v，额定输出电流10a，输出电压范围宽为20-220v，满足项目的要求。3.7 a/d转换单元硬件设计a/d转换模块是系统中较为重要的一部分，由于涉及到模拟部分，a/d转换器的结构较为复杂。图3-20 adc0804引脚图以下是adc0804管脚及功能的介绍：/cs 芯片选择信号。/rd 外部读取转换结果的控制输出信号。/rd为高电平时，db0db7处于高阻抗：/rd为低电平时，数据才会输出。/wr 用来启动转换的控制输入，相当于adc的转换开始（/cs=0时），当/wr由高电平变为低电平时，转换器被清除；当/wr回到高电平时，转换正式开始。clk in，clk r 时钟输入或接振荡元件（r，c）频率约限制在100khz1460khz，如果使用rc电路则其振荡频率为1/（1.1rc）。/intr 中断请求信号输出,低地平动作。vin(+) vin(-) 差动模拟电压输入。输入单端正电压时,vin(-)接地；而差动输入时,直接加入vin(+) vin(-)。agnd,dgnd 模拟信号以及数字信号的接地。vref 辅助参考电压。db0db7 8位的数字输出。vcc 电源供应以及作为电路的参考电压。设计满偏电压为5v，则vref辅助参考电压为5v/2=2.5v，在10%的误差范围内，无需过分苛刻参考电压的电压源，由于系统中dc5v供电，采用两只相同阻值电阻分压，便能近似得到2.5v的参考电压。系统中使用10k电阻与150pf电容组成rc振荡电路，根据技术手册计算公式： （3-1）其振荡频率约为606khz，满足芯片要求。另外，以阻抗型液位传感器为模型，液位传感器阻值变化与液位的高度是成正比的，因此需要将电阻值转换为电压值匹配a/d转换器。常用的阻抗-电压转换法如欧姆法。由于被测阻抗两端电压正比于被测电阻，可把被测阻抗转换为电压测量。即 （3-2）式中，是转化电压，恒定电流，为被测电阻，为比例系数。因此，液位高度的变化同样正比于输入电压，故而a/d转换器输出的数据正比于液位高度。为了简化设计调试过程，使用系统内部5v电压作为模拟输入，vin(-)直接接地，通过接入传感器分压将阻抗转换为电压信号，接入电位器可实现模拟输入。根据以上参数分析，设计电路如图3-7：图3-7 a/d转换单元电路图第四章 系统软件设计4.1单片机主程序设计主机上电复位后进行初始化，然后不断地对gsm模块进行扫描查询。当查询到gsm 模块接收到用户发送的短信时，便对短信进行处理，提取相关信息，然后通过红外模块相分机发送相应的命令数据。接着就在一定时间（可根据用户需要调整，这里设为60s）内等待分机的回复信息。当接收到回复信息或规定时间内没有接收到分机的回复信息，主机都返回到扫描查询状态。主机主程序流程图如图4-1所示。图4-1 主程序流程图分机上电复位后进行初始化，然后等待接收主机发送的命令信息。接收到命令信息后，从中提取地址和数据信息，若为本分机地址，则对数据进行处理并作出响应，同时向主机发送确定信息；若非本分机地址，则返回，继续等待主机发送的命令信息。分机主程序流程图如图4-1（b）所示。4.1.1 软件开发环境 集成开发环境（也称ide），它除了具备上面的三个功能外还可以组织多个程序文件形成一个系统开发的项目，这样更有利于一些大型系统的开发和各功能模块的模块化，同时它还结合spce061a单片机的硬件提供各类在线调试窗口，使调试程序变得更加直观和简单，除此之外，它还提供一些软件模拟spce061a单片机仿真的功能，在没有硬件的情况下也可以完成一些简单程序的调试。 4.1.1 spce061a时钟电路spce061a时钟电路采用晶体振荡器。图4.1.1为spce061a时钟电路的接线图。外接晶振采用32768hz。 图4.1.14.1.2 spce061a的定时器/计数器（1）两个16位的定时/计数器：timera和timerb （2）定时器溢出信号触发irq/fiq中断（3）定时器溢出信号触发adc或锁存dac数据（4）递增计数方式（5）自动重载定时器/计数器初始值（6）输出4位可调脉宽比pwm信号（7）溢出频率/2的方波输出（8）多种时钟源输入4.2 gtm900c软件设计4.2.1 at命令简介at命令(atcommands) 9 10：at 即attention，at指令集是从终端设备(terminal equipment，te)或数据终端设备(data terminal equipment，dte)向终端适配器(terminal adapter， ta)或数据电路终端设备(data circuit terminal equipment，dce)发送的。通过ta，te发送at指令来控制移动台(mobile station，ms)的功能，与gsm 网络业务进行交互。用户可以通过at指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。90年代初，at指令仅被用于modem操作。没有控制移动电话文本消息的先例，只开发了一种叫sms blockmode的协议，通过终端设备(te)或电脑来完全控制。由hayes公司发明，现在已成为事实上的标准并被所有调制解调器制造商采用的一个调制解调器命令语言。每条命令以字母at开头，因而得名。at后跟字母和数字表明具体的功能。 sms。几年后，主要的移动电话生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和hp共同为gsm研制了一整套at指令，其中就包括对sms的控制。at指令在此基础上演化并被加入gsm0705标准以及现在的gsm0707标准，完全标准化和比较健全的标准。如：对sms的控制共有3种实现途径：最初的blockmode；基于at指令的textmode；基于at指令的pdumode。到现在pdumode已经取代blockmode，后者逐渐淡出。gsm模块与计算机之间的通信协议是一些at指令集，at指令是以at作首，字符结束的字符串，at指令的响应数据包在中。每个指令执行成功与否都有相应的返回。其他的一些非预期的信息(如有人拨号进来、线路无信号等)，模块将有对应的一些信息提示，接收端可做相应的处理。本手册中的 gsm 模块包括移动设备 me（mobile equipment）、移动台 ms（mobilestation）、终端适配器 ta（terminal adapter）、数据通信设备 dce（data communicationequipment）和传真 dce（包括传真 modem 和传真板）。通过串口发送at命令，即可使用gsm模块。串行线对端的应用设备包括终端设备te（terminal equipment）、数据终端设备dte（data terminal equipment）或其他应用设备。这些终端或应用设备可能运行在嵌入式系统里。系统结构图如图 4-5所示。图 4-5 系统结构4.2.2 at命令类型本节主要介绍 at 命令及其相关信息的总体情况，详细信息请参考 itu-trecommendation v.25ter 14。本论文中的所有命令行必须以“at”或“at”为前缀，以结尾。一般来讲，at命令包括四种类型，如表 4-5所示。表4-5 at 命令类型类型说明实例设置命令该命令用于设置用户自定义的参数值。at+cxxx=测试命令该命令用于查询设置命令或内部程序设置的参数及其取值范围。at+cxxx=?查询命令该命令用于返回参数的当前值。at+cxxx?执行命令该命令用于读出受gsm模块内部程序控制的不可变参数。at+cxxx4.2.3 at 命令语法方括号中的值为缺省值。l选配参数和必配参数必须按照规定的顺序排列，各参数间必须用逗号隔开。举例：at+cpwd=,该命令用于为设备锁定+clck 命令所定义的设备锁定功能设置新的密码。l如果某参数是字符串（比如：），该字符串必须放在双引号中。例如：“12345”. “cmnet”。双引号中的各项符号可看作是字符串。l命令的可选子参数或 ta 返回结果的可选部分位于方括号中。l不使用双引号时，字符串中各字符间的空格可忽略不计。l实际使用中，,不必输入。l所有 at 命令本身不区分大小写，但其参数对大小写敏感。由于at命令十分丰富，所以本论文只讨论关于使用gtm900c收发短息部分的at命令。4.2.4 at命令说明消息接收和读出命令给te指示新消息：at+cnmi当te处于在用状态时（如：dtr信号处于“on”状态），使用设置命令，可设置新消息如何从网络侧发送到te。若te处于待用状态（如：dtr信号处于“off”状态），消息接收流程应该按照gsm03.38的规定。若dtr信号不可用或信号状态被忽略（v.25ter命令：&d0），可使用+cnma确认流程确保短消息的可靠传输。“选择消息服务”命令+csms应该用来检测me是否支持接收sm和cbm，并决定直接发送到te的消息是否需要确认（请参考+cnma命令）。表4.2-4 at+cnmi 操作命令语法举例：te指示新消息at+cnmi=2,1note：将短信存储到me或sim卡后，再给出新短信指示ok+cmti:sm,1note：显示新短信指示at+cnmi=2,2note：收到短信，直接给出短信内容ok+cmt:8613902288001,07/04/19,22:36:19+32,145,4,0,0,8613912345500,145,4test查询消息：at+cmgl使用设置命令，可将查询优选消息存储器中，状态值为的消息显示在te中。若该消息处于“已接收未读”状态，则将其状态变为“已接收已读”。举例：查询所有消息at+cmgf=1note：设置短信为文本方式okat+cmgl=allnote：列举当前存储单元中的所有短信+cmgl:1,recread,8613902288001,07/04/19,22:34:09+32,145,4test+cmgl:2,recunread,8613902288001,07/04/19,22:38:44+32,145,10testagainok读出消息：at+cmgr使用设置命令，可将消息存储器中，索引为的消息返回到te。若该消息处于“已接收未读”状态，则将其状态变为“已接收已读”。举例