GSM技术的远程分布式温度采集系统毕业设计.doc

目 录第一章 前言11.1 目前基于gsm的短消息的发展背景及应用现状11.2 基于gsm的分布式数据采集的发展概况21.3 本论文的选题和内容31.3.1论文选题31.3.2论文内容41.4 论文结构4第二章 系统软件visual basic52.1 visual basic概述52.2 vb的操作对象52.2.1 对象和类52.2.2 对象的属性52.2.3 对象的方法62.2.4 对象的事件62.3 vb语句、函数和控件62.3.1 vb控制语句62.3.2 vb内部函数92.3.3 vb内部控件92.4 编译形成可执行文件并打包发布92.4.1 编译成可执行文件92.4.2 打包发布9第三章 分布式系统硬件的设计与开发103.1 硬件及接口设计103.1.1 硬件体系结构103.1.2 硬件设计的基本原理103.1.3 硬件系统接口设计143.2 硬件接口设计153.2.1 串行接口153.2.2 sim卡接口163.3 硬件各模块电路设计173.3.1 稳压模块173.3.3 epm570t100c5n控制模块183.4 at命令203.4.1 at命令简介203.4.2 本设计用到的at命令21第四章 基于vb开发平台的gsm分布式温度采集系统224.1 vb通信软件的概述224.1.1 软件流程图224.1.2 程序的运行前硬件设置224.1.3 程序的运行效果234.2 软件设计流程244.2.1 建立rs232工程244.2.2 添加控件和程序244.3 程序运行及结果28第五章 总结30参考文献31致谢33附件34ii第一章 前言1.1 目前基于gsm的短消息的发展背景及应用现状现代世界是一个高度自动化的世界，各式各样的设备都可以和计算机作联机，而最简单的自动化联机方式就是使用串行接口通信。由于硬件上操作简单，功能上易于扩展，这几年来，它不仅没被取代，反而成为计算机与调制解调器或其它媒体相连的管道，使计算机可以与更外围的设备沟通，从而造就高速的信息流时代。过去，要实现对远端设备的监控和操作一般利用有线的方式，比如电话。这种方法往往成本较高而且并不方便。现在，随着第二代移动通信向第三代的迅速过渡，以gsm网为平台的各种业务的不断拓展，利用无线上网，无线传输图像，物像传输数据和话音业务等，都得到越来越广泛的应用。尤其是刚开通不久的短消息业务，一问世就因其低廉的价格。可靠的传输性能得到广大用户的青睐。因此，将计算机串口通信同短消息业务相结合，利用gsm公用网进行远端监控已成为数据通信业务的一个新的热点。 早在1997年就出现了将gsm与计算机网络相结合的系统，它具有导航、调度、管理、监控、防盗、防抢、救助等功能，能够很好地满足生产、监控系统的管理以及报警、求助的需要。 为了实现远程监控，从机与监控中心之间的通信联系是必不可少的。但由于远程监控系统的特殊性，无线通信是最佳的通信方式。从系统对频率资源的利用及系统组网方式的角度来讲，监控系统所用的通信方式有以下几种:固定频率通信方式、集群移动通信方式和蜂窝移动通信方式。其中前两种分别采用单一频率和共用频率进行通信，实践证明，均有一定的缺陷，而蜂窝移动通信方式的核心概念就是频率复用，即多个用户共用一组频率，同时，多组用户在不同的地方仍可以使用该组频率进行通信，从而大大提高了频率的利用率。组建远程监控系统使用最广泛的是以tdma方式为核心的gsm蜂窝网。gsm蜂窝网系统集中了现代信源编码技术，信道编码、交织、均衡技术，数字调制技术、话音编码技术以及慢跳频技术，同时在系统中引入了大量的计算机控制管理。gsm系统提供多种电信服务，包括话音、电文、图像、传真、计算机文件、短消息等，它具有高频谱效率、安全性、稳定性好，以及集成度高，容量大 (gsm用户量比模拟蜂窝系统用户量多10倍以上)，开放性的接口，抗噪声性能强，覆盖范围广等特点。鉴于gsm蜂窝网的上述优点，以及短消息服务的经济实惠，故非常适于远程监控系统的数据传输1。gsm模块是继gsm手机外又一种非常重要的gsm移动通信系统的终端设备。它是传统调制解调器与gsm无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备。它的出现给gsm的发展注入了新的活力，改变了传统的以话音为主的通信手段，打开了gsm网络数据通信及其应用的大门。所以在应用上，凡是使用调制解调器的地方大多数可以用gsm模块代替。由于调制解调器必须通过pstn或其他专用通信网进行通信，因而受地域、线路等影响，在应用上有很大的局限性。而gsm模块则无此限制，所以基于这种模块，以gsm网络作为无线传输网络，可以开发出各种前景极其乐观的各类应用，如gps/gsm(sms)移动车辆监控定位系统、移动pos机、移动收费系统、移动性数据和工nternet接入等。gsm因此，近年来基于公共网络的通讯手段在工业远程监控中得到初步应用，这些远程通讯手段包括公共电话网、internet网络等。这些远程通讯方法具有投资少、免维护、成本低、可靠性高等特点，在一些对操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。但在一些场合下，如无人值守变电站、热电厂的小区热表、农网中的一些运动开关等，应用上述的有线通信方式是很不经济的。随着手机应用资费的不断下调及其通信网络的不断完善，应用手机短消息(sms)来进行远程监控具有很广阔的应用前景2。其结构框图如图1所示: 电脑终端通信设备无线modemrs 232无线modem图1 利用短信息进行远程监控的结构框图1.2 基于gsm的分布式数据采集的发展概况gsm短信收发模块可接驳在终端中心所在的pc上，该gsm模块只需放进gsmsim卡，即可使用。gsm模块采用进口芯片，价格便宜、使用方便。与普通手机相比，gsm模块可靠性高，可连续充电，收发速度较快。硬件既可通过gsm设备(部分型号手机，如西门子和诺基亚大部分型号，或专用gsmmodem收发短信，也可选用所有现行的短信协议(如cmpp或smpp协议)通过网络与移动营运商(中国移动或联通)短信中心连接，通过专用通信接口进行短信收发。 如果采用gsm设备收发短信，要求该gsm设备支持gsmat命令集，一般来说，附带数据线或红外接口的手机都支持gsmat命令集。由于大部分pc没有红外线接口，加上稳定性考虑，建议使用数据线连接pc与手机。无论是一般手机，还是gsmmodem，都必须安装由移运营商提供的sim卡，使用一个手机号码，其它用户发出的短信就发到该号码上。 基于以上原理，目前国内外不少厂商己经生产出基于gsm网络平台的短信收发模块。gsm短信模块与微控制器之间为rs232接口，软件通讯为at命令。gsm短信模块之间通讯以短消息的形式通过现有gsm移动通讯网络完成，免去有线网络布线中的诸多困难及维护的不便。利用这些公司的gsm短信模块可以以一种便捷的方式随时将设备运行状况以及设备采集的信息发送到数据中心进行处理，这些模块作为数据采集、传输、定向发送的远程无线接入设备具有覆盖范围广、性能稳定、使用成本低等特点。程序开发人员可以完全避免了解gsm底层的通信协议和与机器的对话，使用任何语言开发的程序，只要简单的几条语句即可把短信收发功能嵌入你的应用系统中，不管你做的是oa系统，还是纯粹的短信息应用系统，它都能出色地完成任务。从而提高产品开发进度。然而，尽管产品的功能日趋强大，在收发端消息时，数据丢失、传输延迟等现象仍然不可避免3。 a/d是模拟信号到数字信号的桥梁，目前a/d的发展水平是:高精度a/dl6bits5msps;高速度a/d8bits1.8gsps;速度和精度兼顾a/dl4bits 105msps。在a/d技术的应用中，还会涉及到相关技术的突破，比如，开发数字示波器，按现有可购买到的a/d器件水平，可实现单次采样igsps的示波器4。但要对采集数据进行处理。还必须能达到1msps高速数据进行存储(如波形ram16mbyt幼。国外仪器厂家己将示波器单次采集率提高到了20gsps，要实现高达20gsps的采样率并对20gsps高速数据进行连续存储，只有在芯片级应用线路集成技术可实现。在芯片级进行开发我们目前还做不到，但利用现有的器件对500msps或1gsps的采样数据进行连续存储是完全可能的。msc1210是美国得克萨斯仪器公司ti最近退出的-e智能adc系:在对输入信号进行采样后，通过滤波器/解码器来得到等价的数字代码。这种adc对低带宽信号非常理想，可以提供24位的高分辨率，允许在信号带宽和分辨率之间折中，而分辨率可以通过不受温度和时间变化的影响，易于实现复杂的滤波器功能5。因此，msc1210比现有的adc产品更能实现优越的系统性能。1.3 本论文的选题和内容1.3.1论文选题 随着gsm移动电话业务在中国蓬勃发展，网络覆盖全国。数字蜂窝移动通信(gsm)是我国目前覆盖面最广、功能最强、用户最多的移动通讯系统。gsm短消息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户。目前gsm短信息已经和internet融合。 某些恒温设备要求设备在很小的误差范围内保持恒定的温度，如果温度有变化即要求工作人员采取适当的措施进行矫正。如果人为进行测定，既不能保证温度数据的实时性，也不能确保数据的精确性。如果数据的传输部分加装gsm短信息模块，且在设备的测试部分加装基于msc1210的模数转换模块，便可以解决困扰整个设备要求的实时性和精确性的问题。 系统和gsm公用网结合，充分利用gsm网覆盖面广、运行可靠、抗干扰能力强等优点，可实现远程自动抄表、远程实时监测、用户实时查询，以及报表的自动统计与生成、同时还可附加其他多种管理功能。利用gsm公用网组成的传输系统，在系统可靠性、抗干忧性、稳定性、可维护性、功能扩展性等方面均具备明显的优越性，并可降低运营成本和劳动强度。所以为了应对当前对无线分布式数据采集的需求和对温度变化的及时掌控，开发设计了本系统。1.3.2论文内容论文介绍了系统的硬件设计与实现、vb软件的设计开发。ds18b20温度传感器将感应出的环境温度传给89c2051处理器。89c2051对所接收到的数据进行处理，将得出的温度数值传输给gsm模块。gsm模块通过上面的sim与公网连接，将温度数值与短信的方式发送到目标手机终端。通过vb软件开发出来的串口通信系统将gsm模块接收到的温度传感器识别的温度通过公网发送的手机终端。1.4 论文结构首先是论文的中英文摘要。紧接着分别是：第一章 简要回顾了gsm和分布式数据采集的发展，研究该课题的原因。第二章 简要介绍了系统的硬件设计预计各个模块。系统采用gsm网络通信方式来实现温度数据的无线传输。通过温度传感器来感应现场温度。第三章 陈述了介绍了系统所所需软件vb开发平台。vb提供了串口通信控件mscomm，通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通信。第四章 介绍了系统基于vb开发平台的gsm分布式温度采集系统。论文最后是结束语和致谢。第二章 系统软件visual basic2.1 visual basic概述vb是在windows操作平台下设计应用程序的最迅速、最简洁的工具语言之一。vb是程序设计人员在windows环境下最常用的开发串口通信程序语言。vb对于硬件读写、中断控制的功能较弱，无法直接实现数据采集功能。要用vb编程实现数据采集，一般需要编写dll（动态链接程序库）和activex控件，然后通过vb的api和控件调用，实现对模拟量输入/输出、数字量输入/输出以及计数等功能。就串口开发而言，vb提供了串口通信控件mscomm，通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通信。另外，windows还提供了丰富的api函数，vb调用与串口有关的api函数也可实现串口通信6。在实践中，使用vb串口控件实现通信的方法比调用api函数的方法更加方便、快捷，而且用较少的代码就可以实现相同的功能，从而使编程效率大大提高，也减少了因编程不当而导致的系统不稳定7。串行接口一般包括rs232/422/485，其技术简单成熟，性能可靠，价格低廉；所要求的软硬件开发环境都很低。本体统使用的是rs232串行接口。2.2 vb的操作对象vb应用程序的基本单元就是对象。在vb中，最主要的两类对象就是窗体和控件。2.2.1 对象和类在面向对象的程序设计中，“对象”是系统中的基本运行实体。对象是具有特殊属性（数据）和行为方式（方法）的实体。对象可以是应用程序的一部分，如控件或窗体。整个应用程序也是一个对象；对象可以是真实世界的事物，如一个人或一台计算机，也可以是概念性的事物，如工程进度或工资单。在vb中，对象可以分为两类，一类由系统设计，可以直接使用或对其进行操作，如工具箱中的控件、窗体、菜单等；另一类由用户自定义。将带有相似属性和行为的事物组合在一起，可以称为一个“类”。在面向对象的概念中，“类”用于指一组相似的对象，例如vb工具箱中的命令按钮代表commandbutton类。类具有继承性、封装性、多态性、抽象性。2.2.2 对象的属性属性是对对象特性的描述，是用来表示对象的状态。对象的属性都有属性值，改变属性值就相当于该百年了对象的特性，vb为每一类对象都规定了如干属性，如窗体的标题、背景、颜色、高度、和字体等，属性名如caption、backcolor、heiget和font等。属性设置可以在设计阶段在属性窗口中设置，也可以在运行时通过程序代码来设置。通过程序代码设置属性的格式是：object,property=expression2.2.3 对象的方法方法指的是控制对象动作行为的方式，它是对象本身内含的函数或者过程。方法决定了对象可以执行的动作，是一个简单的、不必知道细节的、无法改变的事件，蛋不称作事件。同样，方法也不是随意的，某些对象有一些特定的方法。在vb中，方法的调用行驶时：object.method2.2.4 对象的事件事件是发生在对象上的动作，vb应用程序是事件驱动的，只有在时间发生时，应用程序才会运行。如果没有事件发生，那么整个程序就处于停滞状态。如果说属性决定了对象的特性，方法决定了对象的行为，那么事件就是决定了对象直接的联系方式。vb中，时间就是能被对象识别的动作，如单机、双击、移动鼠标光标、装入窗体等都是事件。vb中的每个对象都有一个预定义的事件集，不同的对象有不同的事件集8。例如，窗体能够识别单机（click）和双击（dbclick）事件，而命令按钮只能识别单机时间么不能识别双击事件。每个对象对每个可以识别的事件都有一个事件过程。当事件过程不同时，对事件做出的反应也就不同。vb编程的核心就是为每个要处理的事件编写一个相应的事件过程，以便在用户或者系统触发相应的事件时执行指定的操作。虽然对象所能识别的事件是很多的，但是用户不必也不可能为所有事件编写事件过程，当用户觉得程序中不需要对某个事件进行额外处理时，既可以不去理会它，这时windows系统会以默认方式来处理事件9。程序运行过程中，当事件由用户或系统触发时，对象就会对该事件做出响应10。响应某个事件后执行的操作是通过一段代码来实现的，这段代码称为事件的过程2.3 vb语句、函数和控件2.3.1 vb控制语句一、赋值语句赋值语句勇于改变对象的属性和变量的值，语法格式为：对象属性或变量=表达式其含义是将等号右边表达式的值传送给等号左边iande变量或对象属性二、条件语句1、单分支结构语句格式有两种形式（1） 单行语句ifthen（2） 多行语句如果条件表达式为true或者非0值时要执行多条语句，语法格式如下：ifthenend if2、双分支结构如果要处理条件为false或者0时的选择，则必须用以下的语法格式：ifthenelseend if如果表达式的值为ture或者非0值，则执行then后面的，否则执行else后面的3、 多分支结构可以处理具有多个选择分支的情况。语法格式为：ifthenelseifthenelseelseif当执行这段代码时，先判断的值，如果为true，则执行；如果值为false，则判断，如果值为true的话，则执行，依此类推：如果所有条件都不成立，则执行else后面的，遇到end if时结束该语句，执行以一条语句11。3、 选择语句选择语句用于处理具有多种选择条件的情况，它与多重条件语句的功能相同，但是用选择语句会使代码更加容易理解。选择语句的语法格式为：select case case case case case elseend select4、 循环语句1、 for nxet 语句这种语句用于循环次数已知的循环结构。语法格式如下：for 计数变量 = 初值 to 终值 step 步长循环体exit fornext 计数变量2、 do loop 语句这类语句有四种形式：do while loop、do loop while、do until loop、do loop until 2.3.2 vb内部函数vb6.0提供了大量的内部函数（函数库）供用户使用。内部函数指已经定义好的函数。编程者可以在自己的程序中直接调用，并且不必声明此函数。常用内部函数有：数学函数、字符串函数、日期与时间函数、转换函数、判断函数和颜色设置函数等等122.3.3 vb内部控件vb提供的内部控件共有20种：标签控件（label）、文本框控件（textbox）、命令按钮控件（commandbutton）、单选控件（optionbutton）、组合框控件（combobox）、框架控件（frame）、时钟控件（timer）、滚动条控件（hscrollbar和vscrollbar）、图形控件（picturebox、lmage、shape和line）等2.4 编译形成可执行文件并打包发布2.4.1 编译成可执行文件当程序编写好后，必须使之在脱离vb开发环境下运行。因此必须将应用程序编译成可执行文件（.exe文件）。编译方法是：选择“文件”菜单的“生成工程文件1.exe”（这里的“工程1”是工程名），弹出“生成工程”对话框时，选定保存位置，输入可执行文件的名字，单机“确定”按钮即可在指定位置建立一个（.exe）可执行文件。2.4.2 打包发布一个可执行文件的运行需要有vb运行时的动态链接库文件（.dll）的支持，对于比较复杂的应用程序，可能还需要其它类型的文件支持。因此，一个完整且实用的应用程序应该具有可随时发布给其他用户的功能，也就是说，必须制定一个安装程序，它将应用程序运行时需要的所有文件安装到其它用户的计算机中13。vb提供了两种方法来创建安装程序：vb的安装向导和安装工具包。第三章 分布式系统硬件的设计与开发本设计无线通讯采用的是gsm网络通讯方式，搭建起可用于小规模验证性使用的无线通信系统平台，并为其编写相应的控制软件，具体功能如下：1、实现gtm900c到pc机的数据双向传输。2、实现无线通信平台与手机终端的无线通信。3.1硬件及接口设计3.1.1硬件体系结构整个系统由远端设备（手机终端）和无线通信系统平台两部分组成。手机终端只需可以通过gsm网络通信的普通手机即可，无线通信平台，就其具体形态来说，就是带有移动通信装置的pc机。l、手机终端手机终端作为整个系统的一部分，其主要功能是与无线通信系统平台进行通信，验证并测试无线通信系统平台。2、无线通信系统平台无线通信系统平台由一台装有vb通信软件的pc机和移动通信终端组成，移动通讯终端与pc机通过串口连接。pc操控软件可以以图形化的方式让用户管理整个系统，并完成诸如发送短信，电话簿拨打等附加功能。3.1.2硬件设计的基本原理本系统是借助于gsm移动公网，将各采集点的温度数据以短信方式发送到主控站。主控站可以主动查询或被动接收各数据采集点的数据，从而使被监控环境及设备可以做到无人职守，只要有手机信号的地方，就可以设置数据采集点14。本系统硬件设计成“单片机+gsm模块”的硬件形式，由此完成的现场温度监测报警系统结构示意图如图 2-1所示。温度采集器采用的是美国dallas公司生产的单线数字温度传感器ds18b20，处理器采用的是atmel公司生产的单片机at89c2051，gsm模块采用的是华为公司的gtm900-c无线模块。工作过程如下：首先，由处理器at89c2051对温度传感器ds18b20和gtm900-c无线模块进行初始化，并读取sim卡电话簿中存储序号为1的手机号码作为目标手机；稍后，处理器读取温度传感器下传的温度值并按照at命令格式转换后，发送给gtm900-c无线模块；gtm900-c无线模块通过短信的方式将现场温度数据发送到设定的目标手机中去。系统结构示意图如图2所示：ds18b20温度采集器89c2051处理器gtm900-c无线模块图2 系统结构示意图公网sim卡uartds18b20是美国dallas半导体公司生产的最新可组网、单线数字式温度传感器，是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。每一个ds18b20的包含一个独特的序号，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。ds18b20将温度传感器、ad传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，外观与普通塑封晶体管极为相似，可实现直接数字化输出、测试，并具有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化、微功耗、易于和微控制器mcu或微机进行数据交换等特点。其读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源15。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。at89c2051是美国atmel公司生产的低电压、高性能cmos 8位单片机，片内含2k字节的可反复擦写的只读程序存储器（eprom）和128字节的随机数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和flash存储单元。功能强大at89c2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。gtm900-c无线模块是中国华为公司生产的 一款两频段 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 的产品特性如所表1 示。表1 gtm900-c 的产品特性产品特性描述工作频段egsm900/gsm1800 双频最大发射功率egsm900 class4(2w)gsm1800 class1(1w )接收灵敏度-106dbm续 表1工作温度正常工作温度：-20c+70c扩展工作温度：-40c-20c 和 +70c to+80c电源电压3.4v4.7v（推荐值 3.8v）协议支持 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、呼叫等待和三方通话等集群功能组呼、广播和私密呼叫等（gtm900-c 模块支持）stk 功能通过增强的 at 命令支持 stk 功能gtm900-c 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。硬件是系统的关键部件，其结构的合理性和可靠性直接影响整个系统的性能。负责发送接收射频信号、解释gsm协议的无线通讯模块是一切的基础，它性能的好坏、功能的强弱决定了整个系统的整体表现。从本质上来说，gsm无线模块实际就是手机的简化工程版本，它简化了手机用户接口中的大部分东西，是手机在工程应用领域的扩展，它在gsm网络和远程控制系统中起到了桥粱作用。由于制造gsm无线模块所需的设计技术和制造工艺要求都很高，现就以本设计中实际采用的华为mtc900c无线模块以及在此基础上设计的无线终端为蓝本详细描述其基本结构和工作方式。无线gsm通信模块总体结构如图3所示：accu_temp(2)synchronizatiors232(8)sim(6)microphone2(2)earpiece2(2)microphone(2)earpiecel(2)40脚zif连接器rtc backup(1)vdd=2.9v(1)power down(1)lgnition(1)ground (5)vbatt+(5)pover2gsm基带处理器功率供应模块flash射频收发信电路模块无线连接图3 无线gsm通信模块总体机构图其中gsm基带信号处理器是无线gsm通信模块的核心部分，它负责处理一个gsm设备里所有的声音、信号和数据。它提供一个uart作为设计网络通讯的应用接口。gsm基带信号处理器是一个单片混合信号的ic芯片。在它内部高度集成了一个c166 cpu(arm7内核)和一个dsp的核。射频rf收发电路模块也是一块高度集成的芯片，它负责处理与gsm网络的所有上行和下行通讯。射频模块和基带信号处理器构成了整个gsm通信模块的核心。功率供应模块是电源管理由它负责向模块内各个部件提供相应电源电压。flash存储器既可以配置为只读存储器(rom)用来存储程序，也可以以数据存储器(sram)的方式上作，用来存放程序运行中的各种数据。整个模块与外部的联系(包括电源供给，音频、数据和命令的传输)都足通过一个 40 pin的fpc连接器来完成的；其中包含的引脚功能有：标准的rs 232信号接口，共8个引脚；sim卡连接引脚，符合gsmll 11标准。无线通讯模块gtm900c的实物如图4所示：图 4 通信模块实物照片3.1.3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+=33v48v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( + 12 v) 输入给lm7805, 输出的5 v 直流电压对单片机进行供电, 与此同时通过lm2576 产生4 v 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的最新一次修改（1969），在这之前，有rs232b、rs232a。它具有一下几方面的特性：(1) 电气特性 eia-rs-232c对电器特性、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)=+315v 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rs-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。 db-25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脚）； db-25型连接器的外形及信号线分配如图3所示。注意，20ma电流环信号仅ibm pc和ibm pc/xt机提供，至at机及以后，已不支持。 db-9连接器 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 硬件接口设计无线模块与外围电路的连接是通过一个40pin的zif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16。3.2.1 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的最新一次修改（1969），在这之前，有rs232b、rs232a。rs-232c规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，针脚定义如表2所示。表2 针脚定义针脚定义符号1载波检测dcd2数据接收rxd3发送数据txd4数据终端准备好dtr5信号地sg6数据准备好dsr7请求发送rts8清除发送cts9振铃提示ridb9与max232连接原理图如图5所示：图5 串口连接原理图 3.2.2 sim卡接口如前所述，模块需要配合标准的sim卡插座，如图6所示，并且提供如表3所示的引线进行连接。图6 sim各引脚定义 在gsm1111为sim卡预留5个引脚的基础上，gtm900c在zif连接器上为sim卡接口预留了6个引脚，管脚定义如表3 所示。表3 管脚定义序号信号名称i/o功能备注24sim_cdisim 卡在位信号目前软件尚不支持25sim_rstosim 卡复位信号-26sim_datai/osim 卡数据传输接口-27sim_clkosim 卡时钟信号-28sim_vccosim 卡供电信号-29sim_gndo/isim 卡的接地信号3.3硬件各模块电路设计3.3.1 稳压模块稳压模块使用的是芯片lm2576adj,它是输出电压可调的稳压芯片，它的性能比较稳定，输出电压从1.23v-37v可调，而且输出效率非常高，输出纹波小，对系统的稳定性有很大提高17。其连线如图7所示：图7 lm2576连线图 其电路原理图如图8所示：图8 lm2576工作原理图 3.3.2 单片机控制模块51单片机一直以其稳定的性能，简单实用的特点被广泛的应用，本设计也不例外的使用at89c2051芯片实现对硬件的控制。引脚如图9所示。图9 at89c2051连线图 3.3.3 epm570t100c5n控制模块epm570t100c5n是cpld器件，具有强大的功能，是属于max系列的系统内可编程的flash存储器类型的集成芯片。本设计用它控制系统的正常运行，例如：gtm900c工作方式选择指示灯如图10所示，led01led04连接epm570t100c5n的1821引脚。51单片机的rxd，txd引脚与epm引脚的2,3连接。其引脚图如图11所示：图10 gtm工作方式指示灯图11 epm570t100c5n引脚图3.3.4 硬件实物图硬件实物图如图12所示：图12 硬件实物图3.4 at命令3.4.1 at命令简介at命令是最初是一组用来控制modem的命令集，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并被加入gsm 07.05标准，以及之后的gsm 07.07标准18。这样各种gsm模块都支持用户用at命令来对它进行控制。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”，所以将它们称为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。表4是一些常用的at命令。表4 常用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“设置存储区：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: 1,1,0,0,1at+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3.4.2本设计用到的at命令1、gsm模块的测试操作步骤：（1）在命令输入框中输入at； （2）按下“enter”键或点击“发送命令”按钮；（3）接收信息中显示gsm模块返回消息。如返回为ok或0，说明modem处于正常工作状态。2、gsm通信速率的设置操作步骤：（1）在命令输入框中输入at+ipr=1200；（2） 按下“enter”键或点击“发送命令”按钮；（3） 模块的速率改为1200bps，此时移动综合实验平台软件也要设置相同的串口通信速率；注意；实验台mcu的串口通信速率出厂时已经设置为1200bps，为了实验台mcu与gsm模块能正常通信，所以gsm通信速率最后要设置回1200bps。3、sim卡存储手机号（1）存入号码at：at+cpbw=1,139*,zh ；（2）模块返回结果码为：ok；（3）查询号码at：at+cpbr=1。第四章 基于vb开发平台的gsm分布式温度采集系统4.1 vb通信软件的概述开始4.1.1软件流程图打开软件设置rs232参数输入at命令返回值“1”存储号码至gsm模块1号位返回值“0”完成图13 软件流程图4.1.2程序的运行前硬件设置1、 在通信实验箱右下的a扩展接口安插上“gsm开发模块”硬件模块，用配套的rs232连接线连接“gsm开发模块”和计算机。2、 正确插入sim卡，打开移动实验箱电源，等待初始化完成。3、 “gsm开发模块”右上角的“mcu-gsm”指示灯先亮几秒后熄灭，然后“pc-gsm”对应的指示灯亮。注意：如果“mcu-gsm”指示灯始终亮，则表明“gsm开发模块”的速率不是9600bps，此时，首先按“gsm开发模块”左下角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“pc-gsm”对应的指示灯亮。然后将gsm通信速率设置为9600 bps。4、 若“gsm开发模块”运行正常，右下角的“run”指示灯将在一阵常亮和一阵快闪烁后变为慢闪烁，此时表示sim卡用户已正常注册网络可以使用了。否则关闭实验箱电源，检测天线连接是否正常，检测sim安装是否正常，更换sim卡。4.1.3程序的运行效果1、 在默认波特率9600下，at命令窗口输入“at”，点击“发送命令”按钮，看“命令返回信息”窗口是否有信息“ok”或“0”返回。否则，更换波特率，重新试一下。确认模块通信波特率，若为1200，则输入波特率设置命令“at+ipr=9600”，更改模块通信波特率为9600。之和必须把计算机串口的速率设置成修改后的速率19。点击软件菜单中的“rs232设置”“波特率”进行选择设置，如图14所示：图14 rs_232波特率设置2、 at命令窗口输入：at+cpbw=1,139*,zh 。此命令将139*的目标手机号码写入了电话簿位置为1的存储器中，并命名为zh。注:这个动作将覆盖sim卡中对应1号位置的号码。3、 at命令窗口输入：at+cpbr=1。从当前电话簿存储器中查找位置1的电话号码，看看是否为刚才写入的号码。4、 按“gsm开发模块”左下角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“mcu-gsm”对应的指示灯亮，此时“gsm开发模块”上的单片机与gsm模块连接。5、 观看目标手机收到短信的情况。目标手机会每隔一段时间收到一条带有温度数据的短信，以此来实现分布式温度采集。4.2软件设计流程4.2.1建立rs232工程在vb开发平台上建立一个名为rs232.vpb的新工程。并平台右边的工程窗口为此工程添加4个窗体和1个模块，4个窗体为：frmpc2gsm窗体、frmpc2mcu窗体、frmwelcome窗体、mdiform窗体，1个模块为：module1模块。如图15所示:图15 rs232工程4.2.2添加控件和程序分别为4个窗体和1个模块添加控件和相应的程序。1、 窗体1、frmpc2gsm窗体为frmpc2gsm窗体添加4个frame控件、4个textbox控件、4个commadbutton控件、1个vscrollbar控件和1个checkbox控件。如图16所示：图16 frmpc2gsm窗体添加控件图修改各个控件并添加程序，完成后如图17所示：图17 frmpc2gsm窗体图2、frmpc2mcu窗体为frmpc2mcu窗体添加2个frame控件、3个textbox控件、2个commadbutton控件和1个vscrollbar控件。如图18所示：图18 frmpc2mcu窗体添加控件图修改各个控件并添加程序，完成后如图19所示：图19 frmpc2mcu窗体图3、frmwelcome窗体为frmwelcome窗体添加1个label控件、1个commadbutton控件和1个timer控件。如图20所示：图20 frmwelcome窗体添加控件图修改各个控件并添加程序，完成后如图21所示：图21 frmwelcome窗体图4、mdiform窗体为mdiform窗体添加3个combobox控件、1个timer控件和1个 控件。并对各个控件进行修改，完成后如图21所示：图21 mdiform窗体图以上四个窗体的部分程序见附件。二、模块module1模块全部为程序，程序见附件。4.3 程序运行及结果首先将gsm模板插在移动通信实验系统箱上，打开电源等待试验箱初始化。正确插入sim卡，打开移动实验箱电源，等待初始化完成20。“gsm开发模块”右上角的“mcu-gsm”指示灯先亮几秒后熄灭，然后“pc-gsm”对应的指示灯亮。在“at命令输入”框中输入“at”,看“命令返回信息”窗口是否有信息“ok”或“0”返回。否则，更换波特率，重新试一下。如图22所示：图22 设置图设置我们要接收温度的手机号码为1