参考基于gsm（全球移动通信系统）的远程遥控开关设计

基于GSM的远程遥控开关设计摘要：随着数字化技术突飞猛进的突破，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，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。利用手机对在家庭网络上的用电设备进行操控可以大大提高人们的生活质量。比如，下班前通过手机操控家中的电热水器、空调、电饭煲的启动等。本次毕业毕业设计利用GSM（Global System for Mobile communication）网络的基本服务之一的短消息SMS（Short Message Service）服务实现了以GSM移动网络作为信息传输平台，通过短消息进行远程开关控制、室温的实时检测，并设有定向通话功能。用户可以通过手机发送短信对继电器模块进行远程ON/OFF控制，接收实时温度，定向呼叫。控制组件由GSM模块、单片机模块、温度检测模块、继电器模块和LCD显示屏模块组成。关键词：GSM;短消息;遥控开关;单片机；温度检测Design of remote control switch based on GSMAbstractWith the great development of digital technology, Consumer electronics, computer, communications integration trend has become increasingly evident. With The increase of mobile phone users,Mobile phone as a kind of personal items,its potential for the development is virtually unlimited. The electrical equipment control can greatly improve peoples quality of life by using mobile phone.For example, before coming off work use the mobile phone control starthome electric water heater, air conditioning, electric cooker etc.The graduation design using basic service of GSM network, Short Message SMS service, is implemented based on the GSM mobile networks as the information transport platform. The user can control the home switch , receive real-time temperature, directional calling through the mobile phone by sending text messages. The control component is composed of GSM module, microcontroller module,temperature detecting module, solid state relay and LCD display module. Key words: GSM；Short Message；Remote control switch；Single chip microcomputer；Temperature detection目录1绪论11.1远程遥控电器的发展现状11.2课题设计意义12 GSM系统简介32.1 GSM系统的组成32.2 GSM传输方式42.3身份鉴别62.4呼叫过程63 系统的硬件设计83.1主芯片的选择83.1.1 STC89C52RC的功能特性简述83.1.2 STC89C52RC最小系统93.2 GTM900-B模块113.2.1 产品特性123.2.2 逻辑框图133.2.3 硬件系统接口设计143.2.4 GSM模块中的AT指令153.3 DS18B20传感器173.3.1 DS18B20温度传感器介绍173.3.2 DS18B20温度传感器应用电路183.4 Nokia5110液晶显示屏193.4.1 引脚203.4.2 功能描述214 系统框图及软件的设计234.1系统总体思路与设计框图234.2硬件电路图244.3系统软件的设计与实现254.3.1 KEIL开发工具与C语言254.3.2 中断服务程序284.3.3 串口通信的软件设置314.3.4 系统程序流程图325 结论336 心得体会34致谢35参考文献36361绪论1.1远程遥控电器的发展现状 20世纪90年代后期以来，数字化技术向普通家庭的不断扩展将消费电子、计算机、通讯一体化带入了普通家庭的生活。在这个竞争日趋激烈的社会，时间成为最为奢侈的物品，个人对生活质量的要求越来越高，怎样能在工作之余有限的时间内获得最大的生活满足成为了每个人头疼的问题。随着网络的普及，人们在工作中开始考虑利用各种远程终端进行远程监控，远程视频会议等，以免去来回奔波的劳苦。既然能进行远程工作，为什么不把这一技术利用到生活中呢，比如通过电脑、手机登远程终端操控家中所有开关的运作。这样，只要在下班前通过电脑或者手机操控家中热水器、电饭煲、空调的开关，就可以利用好时间，回家就能洗澡吃饭了。目前，国内外各大企业已经开始尝试开发可以进行远程遥控的家用电器。在日本，远程家电的开发取得了重大进展。日本的主要家电厂家都指定了远程家电的发展战略，试图依靠远程家电来简历一个新的家电王国。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。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先知。目前采用的方式包括使用有线方式、通讯速度达到1Mbps可配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。1.2课题设计意义根据Allied Business Intelligence(ABI)发布的调查和预测报告显示，目前数字家庭网络尚未普及，但是市场前景非常好。但是，似乎立即就可以普及的网络家电所面临的最大问题是不菲的价格：在东芝的网络家电产品中微波炉（实际售价在13万日元左右，约合人民币8120元），冰箱（实际售价在22万日元左右，约合人民币13750元）。家用终端、蓝牙接入点（成套售价为20万日元，约合人民币12500元）；再看看松下的信息控制器，其价格更是高达13万日元的添加。国内网络家电价格也是明显高于传统家电，今年价格虽然逐步下调，但是普通消费者也是难以接受的。广大的普通收入消费者，同样有对网络家电所带来的便捷与使用的消费需求。但就中国家庭目前的状况来看，一方面家庭已经存在大量传统家电，并且数量还在持续增长；另一方面目前国内各厂商生产的网络家电标准还不完全统一。目前已经建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要联系方式。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，客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，短消息业务在远程控制系统中得到了广泛的应用，基于GSM短消息的远程家电控制系统，克服了电话远程家电控制系统电话费用高，控制时间长等的缺点，具有良好的可扩展性和使用价值。另外，远程遥控在工控场合也具有相当大的存在意义，对于一些长期运行的机房，在夜间或者无人的场合可能需要某些机器仍然处于运行状态，在这种情况下，GSM远程检测及遥控控制就能派上用场。本设计使用继电器模块作为开关，实现对继电器模块的开关，并且具有实时检测室温的功能，根据室温来判断是否需要改变某些开关状态。定向通话功能则可预设电话来完成技术指导，报警等多种功能。2 GSM系统简介2.1 GSM系统的组成GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成,如图所示。图2-1GSM系统组成（1）移动台（MS）移动台（MS）是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极大部分。(2)移动网子系统（NSS）移动网子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7 协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。(3)基站子系统（BSS）基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。(4)操作支持子系统（OSS）操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。2.2 GSM传输方式GSM移动通信系统中MS到BSS的传输方式为射频通信，采用多只方式进行传输。GSM系统采用FDMA/TDMA（频分多址/时分多址）的多址方式，在给定的上下行频带中根据FDMA规则，按照每0.2MHZ一个信道，将PGSM系统分割为1-124信道，DCS系统分为512-885信道，在每个信道频带中按照TDMA的方式氛围8个时隙，每个时隙供一个用户使用，也就是说一个信道可同时供8个用户使用。(1)实际信道为了系统控制，将上下行频带分成对的上下行频带的数字编号，称为实际信道，也叫物理信道，其相应的信道编号称为ARFCN（Absoluteness RF Channel Number）绝对射频信道号，一个ARFCN对应一对上下行信道，称为GSM的实际信道。PGSM的ARFCN为1-124信道，CH1信道的上行中心频率为890.2MHZ，下行中心频率为935.2MHZ，ARFCN的N信道的上行中心频率为Fn=F1+(n-1)*0.2MHZ，其对应的下行中心频率为上行中心频率加上双工间隔频率，PGSM双工间隔频率为45MHZ。EGSM系统包括了PGSM系统的1-124信道，并向下拓展了10MHZ，CH975上行中心频率为880.2MHZ。DCS系统的ARFCN为512-885信道，CH512的上行中心频率为1710.2MHZ，下行中心频率为1805.2MHZ，其双工间隔为95MHZ。DCS系统和PCS系统的实际信道有多处重合，所以DCS系统和PCS系统不可再统一地区存在。(2)时分多址TDMA BURSTGSM系统是一个时分多址的通信系统，通常8个用户复用一个信道，而手机的发射信号是脉冲形的，TDMA BURST 的概念是手机在一个脉冲时间内发射的素有频谱分量的几何，它携带着一个脉冲中所要传输的所有信息，同时系统对一个BURST在每段时间的频谱宽度与幅度都有严格的要求，对手机发射和接收也有规定，手机在接收信号的时隙后第三个时隙发射信号，而手机实际工作中，在发射和接收的间隙，手机将接收频率调到邻近小区的广播信道上来监听邻近校区的场强，以便系统判断何时进行越区切换。GSM手机都一次规定为原则，这样，在同一时刻手机只有发射、接收监听或待机工作状态之一。(3)功率控制PACPAC(Power Autoexec Control)功率自动控制。对于一个小区来讲，手机用户可能很多，当多个用户同时与基站进行通信时，如果手机的发射功率都相同，离基站近的手机就会对离基站远的手机造成阻塞效应；离基站近的手机发射功率大，电池消耗也比较大，所以基站必须能过对手机发射功率进行调整，手机必须具备改变发射频率的功能。PGSM手机发射功率为1-15，共15功率级，1-5级功率级发射功率级相同并最大，均为33dBm，15功率级最小为13dBm，也就是说5功率级一下，按没2dBm为单位进行衰减。EGSM手机发射功率规定为1-19，共19功率级。DCS和PCS系统都规定了0-15，共16功率级，最大0功率级为30dBm，其他与PGSM规定相同。2.3身份鉴别手机接入网络之前，GSM系统需要确认用户是否具有合法身份。身份鉴别氛围IMEI鉴别和SIM卡鉴别，但是通常鉴别用户的SIM卡身份。SIM(Subscriber Identification Module)卡，记录用户身份信息，网络根据SIM卡信息确定用户的合法性。SIM卡作为一个独立的部件插入手机，主要记录的内容包括IMSI、MCC、MNC和用户的数据信息（如：电话吧，短消息等）。（1）、IMSI（International Mobile Subscriber Identification）国际移动用户身份鉴别信息。此号码为国际唯一的号码，代表用户身份，在手机登录系统是，系统根据此消息查找用户信息。（2）、MCC(Mobile Country Code)移动国家号代表用户归属网络所在国家的编号。（3）、MNC(Mobile Network Code)移动网络号代表用户归属网络运营商的编号。SIM卡有三个号：电话号码、数据号码和传真号码它们是三个不同的号码。数据和传真号码需要手机号码的电讯公司另外申请。2.4呼叫过程建立呼叫的过程分为登陆网络、手机呼叫、基站呼叫三个环节。1.登陆网络开机后，首先在下行的各个信道上搜索信号，并将搜索到的信号按照强弱顺序排列，检查是否有BCH（Broardcast Channel）,当发现一个BCH后，FCH（Frequency Correction Channel）和SCH(Synchronization Channel)调整内部频率和时序，与BCH同步，然后手机通过比较本机SIM卡所记录的MCC和MNC是否与BCCH（Broardcast Control Channel）上发送的信息一致，手机不断重复以上过程直到找到并锁定属于本网络的最好BCH。之后，手机向基站报告用户手机的位置信息，并发送RACH（Radom Access Channel）请求，基站回应AGCH（Access Grant Channel）指令，然后进入SDCCH(Stand-Alone Dedicated Control Channel),进行双向通信，交换数据信息，最后结束呼叫，完成登录网络。2.手机发起呼叫和基站发起呼叫当手机找到网络后，用户输入电话号码并发送后，手机向基站发出RACH脉冲，基站通过CCCH中的子信道AGCH应答手机的请求。手机收到AGCH后，按照指令，转到指定的ARFCN和时隙上，与基站在SDCCH上进行双向通信，手机首先街道SDCCH中的SACCH的信息，得到基站发来的时序调整脉冲和功率控制信号，这时基站已经根据RACH脉冲到达手机的时间计算出时序的调整时间并传输给手机，当手机接收到调整时间后，手机发送正确的脉冲长度，而SDCCH的双向通信主要功能是完成振铃和手机的身份确认过程，之后，手机在1-2秒内从SDCCH转到TCH上进行语音数据通信。基站发起的呼叫和手机呼叫大部分相同，首先基站在CCCH的PCH子信道发送一个寻呼信息，高考手机号码，手机收到PCH后，回送一个RACH信号，其它的过程与手机的呼叫完全相同。3 系统的硬件设计3.1主芯片的选择STC89C52RC作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用STC89C52RC单片机作为主控制芯片。图 3-1 STC89C52RC单片机3.1.1 STC89C52RC的功能特性简述 STC89C52RC是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位 CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节 Flash ，512字节 RAM ，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。 和atmel的对比STC89C52RC单片机: 8K字节程序存储空间； 512字节数据存储空间； 内带4K字节EEPROM存储空间; 可直接使用串口下载； AT89S52单片机: 8K字节程序存储空间； 256字节数据存储空间； 没有内带EEPROM存储空间;3.1.2 STC89C52RC最小系统（1）电源部分外电源供电，采用2.1电源插座，可外接电源DC5V，经单向D1保护，送到开关S1，LED为电源指示灯。图3-2单片机电源部分（2）复位电路51为高电平复位，电容和电阻构成简单的上电复位。其电路如图3-3所示。图3-3复位电路（3）独立键盘 如图3-4，由2按键组成，每个按键的一端连接IO口，只要按下相应的按键，相应IO口被拉为低电平，程序可以判断相应位是否为0来确认按键已按下。如图3-4所示图3-4 独立键盘（5）RS232串口使用Max232将单片机的第二串口引出，通过DB9接口实现与外界串口通信。图3-5串口通信（6）时钟Y1默认值是11.0592MHz，C2=C4=30pf，它们决定了单片机的工作指令时间。图3-6 晶振电路 3.2 GTM900-B模块华为 GTM900无线模块是一款三频段 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。3.2.1 产品特性 表3-1GTM900产品特性产品特性描述工作频段EGSM900/GSM1800双频GT800单频GSM850/GSM1900（需要另外选配器件）最大发射功率EGSM900/GT800 Class4(2W)GSM1800 Class1(1W)接收灵敏度-102dBm工作温度-30C +75C电源电压3.3V4.8V（推荐值4.0V ）工作电流3.8mA（空闲模式）协议兼容GSM/GPRS Phase2/2+支持华为GT800协议AT命令GSM标准AT命令V.25 AT命令华为扩展的AT命令40PIN FPC连接器UART接口（最大串口速率可达115200bit/s）标准SIM卡接口（3V）两路模拟音频接口电源接口GSC射频天线连接器50| GSC射频天线连接器语音业务支持FR、EFR、HR和AMR的语音编码支持免提通话，提供回声抑制功能短消息业务支持MO和MT点对点和小区广播短消息模式支持TEXT和PDUGPRS数据业务GPRS CLASS 10编码方式CS 1，CS 2，CS 3，CS 4最高速率可达85.6Kbit/s支持PBCCH内嵌TCP/IP协议：支持多链接，提供ACK应答，提供大容量缓存电路型数据业务支持CSD数据业务，最高速率可达14.4Kbit/s支持传真：Group3 ，Class2.0支持USSD补充业务来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话等集群功能组呼，广播，私密呼叫等3.2.2 逻辑框图GTM900使用 AT命令集，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（Liquid Crystal Display）等外部设备由外部 CPU进行控制。 GTM900的逻辑框图如图所示图3-7 逻辑框图上述实现方式的优点如下： 接口简单。 用户能利用各种键盘和 LCD开发各种类型的终端产品。 3.2.3 硬件系统接口设计无线模块与外围电路的连接是通过一个40Pin的FPC连接器实现的，在这40针连接线中包含了无线模块所需的电源、数据传输、音频等各种功能，现将本设计中将会涉及到的引脚功能以及接法描述如下：1. 电源接口模块工作电压VBATT+=3.3V4.8V电源设计方案采用LM7805和LM2576开关稳压芯片的联合设计。直流电源（+12V）输入给LM7805，输出的5V直流电压对单片机进行供电，与此同时通过LM2576产生4V直流电压供给GTM。2. 串行接口为实现PC机与GSM模块的互联互通，我们使用RS232串行通信接口，RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS(recommeded standard)代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次刘改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它具有以下几方面特性：（1） 电气特性EIA-RS-232C的电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1（MARK）=-3V-15V 逻辑0（SPACE）=+3V+15V 。在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V+15V，信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V-15V。（2） 连接器的机械特性连接器：由于ES-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组： 异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22； 20mA电流环信号9个12，13,14,15,16,17,19,23,24；空6个9,10,11,18,21,25；保护地（PE）1个，作为设备接地端（1引脚）；在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。3.2.4 GSM模块中的AT指令AT命令最初是一组用来控制MODEM的指令集，它包含最基本的Hayes命令集和各厂家自己特有的命令。后来，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命令，AT命令在此基础上演化，这样各种GSM模块都支持用户用AT命令来对它们进行控制。GSM模块启动后，都处于命令状态，在该状态下，它以AT命令形式接收命令。GSM模块接收到AT命令后，对命令进行解释和执行，并返回相应的结果码。所有的AT命令都由一个特定的“命令前缀”开始，由一个“命令结束标志”结束。命令前缀通常总是由AT两个字符组成，它是ATtention的缩写，意思是“引起注意”，所以讲它们成为AT命令。命令结束符是一个单字节，通常为回车符，ASCII值为13.一般AT命令都由AT或at开始，而不是At或aT，也就是说，所有AT命令可全是大写字符，也可以全是小写字符，但不能是大小写混合字符。一般来讲，AT命令包括四种类型，如下表。表3-2 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+CXXXAT命令语法： 方括号中的值为缺省值。 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。 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。 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。 不使用双引号时，字符串中各字符间的空格可忽略不计。 实际使用中，,不必输入。 所有 AT 命令本身不区分大小写，但其参数对大小写敏感。 表3-3 常用的AT命令AT命令说明AT+CSCA=nnnn设置短消息中心，nnnn为消息中心号码AT+CPMS=”nn”,”nn”,”nn”设置储存区：nn=SM时选择SIM卡，nn=ME选择机身AT+CMGS=”nnnn”发送短信，nnnn为电话号码AT+CNMI=a,b,c,d,e新消息提示，实验中设置为：2,1AT+CPMF=n设置短信发送方式：n=1为TEXT模式，n=0为PDU模式AT+CMGR=n读取当前存储区的第n条短信AT+CMGD=n删除当前存储区的第n条短信AT+CSDH=n设置短信返回方式：n=0为简单模式，n=1为详细模式3.3 DS18B20传感器3.3.1 DS18B20温度传感器介绍温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时 DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。对于我们的温度测量要求，DS18B20 的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。1:技术性能描述、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。、测温范围55+125，固有测温误差1。、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。、工作电源:3.05.5V/DC（可以数据线寄生电源）、在使用中不需要任何外围元件、测量结果以912位数字量方式串行传送、不锈钢保护管直径6、适用于DN1525,DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温、标准安装螺纹M10X1,M12X1.5,G1/2”任选、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。2：DS18B20的4个主要的数据寄存器（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。（2） DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达。3.3.2 DS18B20温度传感器应用电路DS18B20温度传感器应用电路如图3-3-2.图3-3-2 DS18B20应用电路3.4 Nokia5110液晶显示屏Nokia5110可以显示15个汉字，30个字符。接口简单，仅四根I/O线即可驱动，LCD1602需11根I/O线，LCD12864需12根。速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。Nokia5110工作电压3.3V，正常显示时工作电流200uA以下，具有掉电模式，适合电池供电的便携式移动设备。3.4.1 引脚图3-8 Nokia5110液晶屏引脚图表3-4 引脚描述符号描述R0R47LCD行驱动输出C0C83LCD列驱动输出VSS1,VSS2地VDD1，VDD2电源电压VLCD1，VLCD2LCD电源电压T1测试点1输入T2测试点2输出T3测试点3输入输出T4测试点4输出SDIN串行数据输入端SCLK串行时钟输入端D/C数据命令SCE芯片使能OSC振荡器RES外部复位输入端Dummy1,2,3,4没连接显示屏与单片机模块的接口如图3-9图 3-9 显示屏连接电路图由于本设计为5V系统，超过该模块的最大供电电压，因此背光灯输入端需要串一个200-500欧电阻，供电电压用两个二极管降压处理，控制I/O口串接1k电阻限流，防止显示屏模块烧坏或者运行不稳定。3.4.2 功能描述1、 振荡器 芯片内置振荡器提供显示系统的时钟信号。不需要外接元件，但OSC输入端必须接到VDD。如果使用外部时钟则连接到这只引脚。 2、 地址计数器（AC) 地址计数器为写入显示数据存储器指定地址。X地址 X6X0和Y地址Y2Y0 分别设置。写入操作之后，地址计数器依照V标志自动加1。 3、 显示数据存储器（DDRAM） DDRAM是存储显示数据的48*84位静态RAM。RAM分为6排，每排84字节（6*8*84位）。访问RAM期间，数据通过串行接口传输。这里X地址与列输出号码直接通信。 4、 时钟发生器 时钟发生器产生驱动内部电路的多种信号。内部芯片操作不影响数据总线上的操作。 5、 显示地址计数器通过列输出，LCD点矩阵RAM数据行连续移位产生显示。显示状态48x84点矩阵LCD控制/驱动（所有点开/关和正常/反转映象）通过显示控制命令的E、D位来设置。6、 LCD行列驱动器 PCD8544 包含48行和84列驱动器，连接适当的序列偏置电压来显示数据。不用的引脚可悬空。 7、寻址 数据以字节为单位下载到PCD8544的48*84位显示数据RAM矩阵。列通过地址指针寻址，地址范围为：X083（1010011），Y 05（101）。地址不充许超出这个范围。在垂直寻址模式（V=1），Y地址在每个字节之后递增（见图5）。经最后的Y地址（Y=5）之后，Y绕回0，X递增到下一列的地址。在水平寻址模式（V=0），X地址在每个字节之后递增（见图6）,经最后的X地址（X=83）之后，X绕回0，Y递增到下一行的地址。经每一个最后地址之后（X=83，Y=5），地址指针绕回地址（X=0，Y=0）。 8、温度补偿由于液晶体的温度依赖，在低温时必须增加LCD控制电压VLCD来维持对比度。图7展示高速率的VLCD。在 PCD8544,VLCD的温度系数可以通过设置TC1和TC0位来选择四个值。4 系统框图及软件的设计4.1系统总体思路与设计框图整个系统主要功能：当用户通过短信发送开关信号时进行相应的开关控制；检测周围环境温度，当用户发送读取温度发送命令时将实时温度发送到指定号码；通过按键定向联络某号码，一旦有意外发生能及时通知户主或其他人采取急救措施，有效避免灾情进一步发生。硬件部分主要由单片机模块、GSM模块、温度采集模块、LCD液晶显示模块和按键模块组成，主要框图如下图4-1。图4-1 整体框图4.2硬件电路图 本设计整体硬件图如图4-2。图4-2 硬件图4.3系统软件的设计与实现4.3.1 KEIL开发工具与C语言Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种 Keil 软件图标是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展， Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil即可看出。 Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔研究所于1972年推出。1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。C是高级语言。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。 C也是一种结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。 C语言功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可以实现决策目的的游戏。同时C语言适用范围大，适合于多种操作系统，如Windows、DOS、UNIX等等；也适用于多种机型。C语言对编写需要硬件进行操作的场合。指针是C语言的一大特色，可以说是C语言优于其它高级语言的一个重要原因。就是因为它有指针，可以直接进行靠近硬件的操作，但是C的指针操作不做保护，也给它带来了很多不安全的因素。C+在这方面做了改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性，受到了一些用户的支持，但是，由于这些改进增加语言的复杂度，也为另一部分所诟病。Java则吸取了C+的教训，取消了指针操作，也取消了C+改进中一些备受争议的地方，在安全性和适合性方面均取得良好的效果，但其本身解释在虚拟机中运行，运行效率低于C+/C。一般而言，C，C+，java被视为同一系的语言，它们长期占据着程序使用榜的前三名。而汇编语言是面向机器的程序设计语言。在汇编语合中，用助记符代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统。汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。大多数情况下Linux程序员不需要使用汇编语言，因为即便是硬件驱动这样的底层程序在Linux操作系统中也可以完全用C语言来实现，再加上GCC这一优秀的编译器目前已经能够对最终生成的代码进行很好的优化，的确有足够的理由让我们可以暂时将汇编语言抛在一边了。但实际情况是Linux程序员有时还是需要使用汇编，或者不得不使用汇编，理由很简单：精简、高效和lib无关性。假设要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只有汇编语言能帮上忙了。汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改，同时具有机器语言全部优点。但在编写复杂程序时，相对高级语言代码量较大，而且汇编语言依赖于具体的处理器体系结构，不能通用，因此不能直接在不同处理器体系结构之间移植。综上所述，本设计使用的是C语言进行程序的编写。AT89S52的C语言编程和C51系列的相同，因此以下用51系列来说明。由于8051系列是8 位机，因而不存在字节校准问题。这意味着数据结构成员是顺序放置的。数据类型的转换：当计算结果隐含着另外一种数据类型时，数据类型可以自动进行转换，例如，将一个位变量赋给L：一个整型变量时，位型值自动转换为整型值，有符号变量的符号也能自动进行处理。这些转换也可以用C 语言的标准指令进行人工转换。编译器支持下列数据类型：表4-1数据类型数据类型长度值域Bit1字节0或1signed char1字节-128+127unsigned char1字节0255signed int2字节-32768+32867unsigned int2字节065535signed long4字节-2147483648+2147483647unsigned long4字节04294967295Float4字节1.176E-383.40E+38指针1-3字节对象地址Sbit1位0 或 1Sfr1字节0255sfr162字节06553551系列包括多种寄存器，其中一些具有特殊功能，如定时器，端口的控制寄存器等，为了能够直接访问这些寄存器，C51 编译器提供了一种定义的自主形式，这是必要的，因为这些定义与标准C 语言是不兼容的。为了支持这些特殊功能寄存器（SFR）的声明，引入了关键词“sfr”。 必须注意的是“sfr”后不是一个地址而是一个名字。因此上例中名字P0 和P1（port0和port1）定义为特殊功能寄存器并被赋予相应的绝对地址，名字可按意愿自由选取，源文件中不应有先定义的sfr 名字。“=”号后的地址必须是常数，不允许带有运算符的表达式，这个常数表达式必须在特殊功能寄存器的地址范围内，位于0X80 到0XFF 之间。8051 系列寄存器数量和类型是极其不同的，因此将所有特别的“sfr”声明放入一个头文件，头文件包括8051 一些系列成员中的SFR 定义。进一步的定义可由用户由文件编辑器产生。在新的8051 系列产品中，SFR 在功能上经常组合为16 位的，为了有效的访问这类SFR，使用定义“sfr16”，当“SFR”的高端直接位于低端后时，对SFR16 位的访问是可能的。例如8052 的定时器2 就是这种情况，16 位声明的语法与“sfr”相同，SFR 低地址部分必须作为sfr16 的地址。T2（由T2L 和T2H 组成）和RCAP2（由RCAP2L 和RCAP2H 组成）被定义为16位SFR，即使在这种情况下，声明中的名字后仍不是赋