毕业设计（论文）-基于GSM短消息的LED点阵信息屏的控制.doc

华中科技大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书题目： 基于GSM短消息的LED点阵信息屏的控制系 名 信息工程系 专 业 自动化 学 号 6010202 学生姓名 指导教师 职 称 讲 师 年 月 日一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）工作基础：了解基于GSM的短信息接受的基本命令格式，能熟练使用51系列单片机。研究条件：利用4个8*8的LED点阵模块组成可同时显示4个数字/字符信息的点阵显示屏，利用GSM通信模块以及单片机，实现对一个可以通过短消息来控制的LED点阵显示屏。应用环境：LED点阵屏幕的远程无线控制。工作目的：熟练掌握51单片机的C编程。 熟练掌握GSM通信的短信接收数据格式。 掌握LED点阵屏信息状态控制的基本方法。二、参考文献1 陈凯 秦实宏等.基于GSM模块的收发控制系统设计.武汉工程大学学报.2011年 .2 田思源 姚玉霞等.智能化楼宇安防自动监控报警系统的研究. 3 马士宝 张国玉等.基于GSM模块的无线报警系统设计.长春理工大学学报.2009年. 4 刘松 赵忠等.基于GSM的远程家庭智能监控系统设计.产品设计与实现.2009年.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、掌握MATLAB的基本使用方法，能够独立完成基本的算法设计。2、对典型生产过程-油气水分离系统进行分析，了解其基本过程。3、研究基于MSPCA方法的故障诊断的方法和程序实现。4、对实际的诊断效果做出相应的评价。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日毕业设计（论文）说明书题目：基于GSM短消息的LED点阵信息屏控制系 名 信息工程系 专 业 自动化 年 级 2010级 姓 名 朱芳欣 指导教师 扈书亮 2013年 6 月 6 日本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称基于GSM短消息的LED点阵信息屏的控制系 名 称信息工程系专业名称自动化学生姓名朱芳欣指导教师扈书亮一、 课题来源及意义GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。LED点阵屏由发光二极管组成，以发光二极管的亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合。基于GSM短消息的LED 点阵信息屏设计是一种基于GSM通信模块及51单片机设计的LED点阵信息屏。传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米，所以它在实际使用中暴露出一定的问题及弊端。如脱机屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需换芯片等问题,从而浪费大量的人力和财力。该设计的主要工作原理是通过GSM模块接收短信息，经单片机进行解码，最终显示到LED点阵屏上，能够完成LED点阵屏显示内容以及显示方式的控制。该设计使用广泛、方便、安全、实用，具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，广泛应用于金融市场、医院、体育场馆、机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和信息宣传。二、研究目标1、熟练掌握51单片机的C编程。 2、熟练掌握GSM通信的短信接收数据格式。 3、掌握LED点阵屏信息状态控制的基本方法。三、 研究内容整体系统设计框图本次设计主要包括单片机主控模块、GSM通信模块、LED点阵显示模块三个部分。设计一个基于GSM短消息的LED信息屏，包含以下主要功能：1.上电后，单片机对GSM等各模块进行初始化，等待短信息的到来。2.GSM收到短信息后，通知单片机，单片机对GSM发出读取短信的命令并读出GSM的短信。3.若字数超过屏幕可显示的最大容量，则以移屏的方式依次显示短信内容。4.单片机通过扩展并行I/O口驱动LED点阵屏的驱动电路74LS138、74LS244，以快速扫描的方式实现数字和英文字符的显示。5.单片机系统板上配有蜂鸣器，每接收到一条短信就发出“嘀”的一声短鸣以表示短信更新。四、研究方法与手段了解基于GSM的短信息接受的基本命令格式，能熟练使用51系列单片机。利用4个8*8的LED点阵模块组成可同时显示4个数字/字符信息的点阵显示屏，利用GSM通信模块以及单片机，实现对一个可以通过短消息来控制的LED点阵特征提取是使用计算机提取图像信息，来决定每个图像的点是否属于一个图像特征。在字符识别当中，特征的选择是一个关键的问题。字符的特征可以分为两大特征：结构特征和统计特征。特征提取的原则是所选用的特征能够很好地反映字符本身的特点。 显示屏。完成有AT89S51单片机作为主控模块通过串口通信控制GSM网络形成点阵信息屏驱动电路，在LED显示屏上显示预定信息。五、进度安排1、2013.12.102014.03.05 查找资料，通过书籍和视频学习使用AT89S51单片机编程的基本方法，了解GSM系统的基本概念，完成开题报告。2、2014.03.062014.03.29 掌握AT89S51单片机编程的基本方法和LED信息屏的控制方法。3、2014.03.302014.04.20 编写程序，完成单片机基于GSM短消息对点阵信息屏的预处理。4、2014.04.212014.05.25 完成基于GSM短消息的LED 点阵信息屏设计，并进行验证和调试。5、2014.05.262014.06.10 撰写论文，准备答辩。六、主要参考文献1陈凯 秦实宏等.基于GSM模块的收发控制系统设计.武汉工程大学学报.2011年.2田思源 姚玉霞等.智能化楼宇安防自动监控报警系统的研究.3马士宝 张国玉等.基于GSM模块的无线报警系统设计.长春理工大学学报.2009年.4刘松 赵忠等.基于GSM的远程家庭智能监控系统设计.产品设计与实现.2009年.5刘海成AVR单片机原理及测控工程应用.北京航空航天大学出版社，2008年.6 周明德.微型计算机硬件软件及应用.清华大学出版社.1982年.7 宋宏运.单片微机计算机原理及应用.重庆大学出版社.1990.8 何立民.单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1990年.9王福瑞等.单片机测控系统设计大全.北京航空航天大学出版社.2002年.10康华光电子技术基础(模拟部分)M.北京:高等教育出版社,2006年.11阎石数字电子技术基础(第五版)M.北京:高等教育出版社,2006年.12谭浩强.C程序设计.北京:清华大学出版社.2005年.13谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计（第2版）M.北京清华大学出版社,2009.14ISD4004SeriesSingle-ChipVoiceRecord/PlaybackDeviceDataBook, WinbondInc.2000.15Tan K M C, Maxion R A. Determining the operational limits of an anomaly-based intrusion detector. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2003. 选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能审题小组组长（签字）年 月 日摘 要GSM自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。LED点阵屏由发光二极管组成，以发光二极管的亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合。本设计主要研究基于GSM短消息的LED 点阵信息屏设计是一种基于GSM通信模块及51单片机设计的LED点阵信息屏。传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米，所以它在实际使用中暴露出一定的问题及弊端。如脱机屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需换芯片等问题,从而浪费大量的人力和财力。该设计的主要工作原理是通过GSM模块接收短信息，经单片机进行解码，最终显示到LED点阵屏上，能够完成LED点阵屏显示内容以及显示方式的控制。该设计使用广泛、方便、安全、实用，具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，广泛应用于金融市场、医院、体育场馆、机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和信息宣传。关键字：GSM；LED点阵屏；51单片机；接收短信；解码 ABSTRACTGSM commercially since the mid-1990s, has been adopted in more than 100 countries. GSM standard equipment occupy the current global cellular mobile communications equipment market for more than 80%. GSM is currently the most widely used mobile phone standard. Worldwide more than 200 countries and regions more than 1 billion people are using a GSM phone. LED dot matrix screen from the light-emitting diodes, light emitting diode light off to display text, images, animation, video, etc., are all part of the components are modular display, usually by the display module, the control system and power supply system. LED dot matrix display making simple, easy to install, is widely used in various public places. The design of the main research GSM short message LED dot matrix screen design information is based on GSM communication module and 51 single-chip design LED dot matrix information screen. Traditional electronic display content sent by the computer through a data line, the information can only be sent on a fixed computer, only a fixed display information transmitted by the connected computer, and can only be used within a short distance, generally only tens of meters So it exposed some problems and disadvantages in actual use. As a way off the screen, information management inconvenient, updated information and other issues need to change the chip, thus wasting a lot of human and financial resources. The main principle of the design is to receive short messages through GSM module via the microcontroller to decode eventually displayed on the LED dot matrix display, LED dot matrix screen display can be completed, and control the display of the content. The design is widely used, convenient, safe, practical, high reliability, long life, high cost performance, low cost, environmental adaptability, which is widely used in the financial markets, hospitals, stadiums, airports, docks information, stations, highways and other public places to display and information dissemination. Keywords: GSM; LED dot matrix display; 51 single; receive text messages; decoding 目 录 第一章 绪论13 1.1 课题背景与来源13 1.2 课题意义14 1.3 课题设计内容及方案15 1.4 国内外发展现状15 第二章 系统硬件设计方案16 2.1 整体电路图16 2.2 LED点阵显示部分17 2.3 GSM短消息接收电路18 2.3.1 什么是GSM182.3.2 GSM（M22）语音短消息接收电路182.3.3 BENQ M22特点192.3.4 M22 引脚说明192.4串行接口芯片Intel 8250202.5 UART23第三章 系统软件设计243.1概述243.2 短消息的接收253.3 权限验证与指令分析263.4串行口的发送与接收273.4.1 发送端273.4.2 接收端283.5 LED点阵显示29第四章 系统调试304.1 GSM模块短信收发调试及结果314.2 LED点阵信息屏显示结果334.3 总结33第五章总结与展望345.1总结345.2后续工作及展望35参考文献35附录36外文资料46第一章 绪论1.1课题背景与来源目前，现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。大到导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，小到程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机以其强大的易用性，可编程性获得了极大的应用。而本设计就是采用51单片机。 传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米，所以它在实际使用中暴露出一定的问题及弊端。如脱机屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需换芯片等问题,从而浪费大量的人力和财力。用连机屏方式的话,虽说可以实时监控与管理,但如果信息显示屏离上位机很远的话(如在高速公路上的显示屏) ,仅仅通信线的费用就很大,这是个迫切需要解决的工程问题。短消息是GSM (全球移动通信系统)中最简便的数据通信方式之一。随着短消息业务的日益完善,短消息已具备承载重要数据信息的能力。而运用短信来远程控制LED显示屏内容大大降低了成本，在实际工作中起到了事半功倍的作用，更具有科研性。 1.2课题意义 步入信息化快速发展时代，各种宣传手段日益多元化，设计一种方便实用的广告显示屏是非常有意义的而且可行的。该设计主要包括单片机主控模块、GSM通信模块、LED点阵模块等。这个设计大大地为人类提高了办事效率，简化了屏幕信息的更新方式，大大降低了显示成本，节省许多人力物力，显示方式灵活多变，更新手段安全可靠。随着信息产业的发展，无线通信技术越来越受到人们的关注，它的应用范围也越来越广，涉及到各行各业。在固定场合的情况下，它可以用于边远地区的计算机入网，金融系统中信用卡授权系统和ATM，商业中销售服务POS系统，公共安全中防盗报警和公共服务机构如交通监测与控制、全球定位GPS、收费停车场、加油站等。在移动场合的情况下，可适用于野外勘探、设计、施工、交通运输及仪器设备的监测控制等。通过无线通信技术，可以实现发布指示、命令或记录实时事件、实现业务调度、远程数据采集等功能。目前GSM移动通信技术、红外技术和蓝牙技术是世界上比较流行的无线数据通信技术，其中GSM(Global system for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前己建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信的主要方式，主要提供话音、短消息、数据、传真等多种业务。红外技术则是通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发，主要是用来取代点对点的近距线缆连接。它的通信距离一般在0到几米之间，传输速率最快可达16MbPs，通信介质为波长为900纳米左右的近红外线。蓝牙(Bluetooth)是由东芝、爱立信、IBM，Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通信技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达IMbps。通信介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。它能够实现单点对多点的无线数据和声音传输。三者相比较而言，红外技术通信距离短，通信过程中不能移动，遇障碍物易通信中断，主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。蓝牙技术通信距离也较短，是一种新兴的技术，尚未投入广泛应用，是一种还没有完全成熟的技术，尽管被描述得前景诱人，但还有待于实际使用的严格检验，而且蓝牙的通信速率也不是很高。红外技术与蓝牙技术二者只适用于短距离无线数据通信技术体系。而GSM网络移动通信技术则综合利用了移动通信、网络技术、数字信号处理技术、自动控制和微机处理技术等方面的研究成果，由于GSM网络技术比较成熟，并且在保密性、通话质量等方面都较好，能提供语音、短消息和数据传输等业务。1.3课题设计内容及方案本次设计主要包括单片机主控模块、GSM通信模块、LED点阵显示模块三个部分。设计一个基于GSM短消息的LED信息屏，包含以下主要功能：1.上电后，单片机对GSM等各模块进行初始化，等待短信息的到来。2.GSM收到短信息后，通知单片机，单片机对GSM发出读取短信的命令并读出GSM的短信。3.若字数超过屏幕可显示的最大容量，则以移屏的方式依次显示短信内容。4.单片机通过扩展并行I/O口驱动LED点阵屏的驱动电路74LS138、74LS244，以快速扫描的方式实现数字和英文字符的显示。5.单片机系统板上配有蜂鸣器，每接收到一条短信就发出“嘀”的一声短鸣以表示短信更新。1.4 国内外发展现状本课题研究实现的智能监控模块可用于家居实时监控、工业控制、无人值守设备的监测、远程监控系统等领域。远程监控是指远端的监控者或者监控中心通过通信系统对现场的系统进行监测与控制，其目的在于突破地域和环境上的限制，实现集中监控，最终实现生产资源和社会资源的优化配置。现代远程监控技术是计算机技术、通信技术、网络技术和自动化控制技术的结合，是信息技术与控制技术的集成。现在工农业的生产中，远程监控有着广泛的应用。进行远程监控有以下几种方式:使用无线电收/发设备;利用有线电话网络，使用电话线路，以双音多频(CDTMF)信号为载体传送简单命令和数据;利用计算机，借助Internct传送数据及命令;借助PLMN(公用陆地移动网)的SMS(短信)服务平台或GPRS(通用分组无线业务)的数据业务功能传送数据或命令。然而无论哪一种传输技术，对于用户来讲，最基本的要求即是要方便、快捷、安全、可靠。有线传输方式，可以通过架设专线、利用公共数据网等途经来实现，但是在很多场合下，有线方式受到了架线环境、传输距离等条件限制。无线方式实现方式也很多，比如可以通过自建无线发射接收系统，如超短波电台、架设微波线路等，但是这种方式容易受到地形地貌的影响以及频率资源的限制，架设成本高、系统的架设和维护工作繁重，在业务量小、用户数量大、位置分散等应用场合中也受到很大限制。移动通信经过三代发展，GSM(Global System for Mobile Communication)系统是目前基于时分多址(TDMA)技术的移动通信体制中最成熟，最完善，应用最广的一种移动通信系统。GSM全球移动通信系统短信息传送技术，在远距离监控、数据采集、GPS定位、无线报警、缴费通知等领域，都有着广泛的应用。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的建网费用和维护费用高，且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。它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，都使得这些应用得到迅速的普及。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，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。第二章系统硬件设计方案2.1整体电路图整体电路分成三个模块，分别为AT89C51的系统板、LED点阵屏驱动控制板及M22-GSM模块。由指定手机号码发送一个带有指定命令等信息的短消息，GSM模块完成短消息的接收，并由单片机将所接收到的短消息进行处理，处理的过程包括两个部分，第一是要进行权限的判别，以确定所接收到的信息是否能够被继续处理；第二是如果权限判别成功，将所收到的短消息内容进行翻译，分离成显示方式以及显示内容；处理完成之后，通过单片机内部资源-串行口传送给用于显示信息的单片机，显示控制单片机将收到的显示方式以及显示内容分别存放在指定的显示缓冲区，最终将需要显示的内容以短消息中指定的方式显示在LED点阵信息屏上，实现基于GSM短消息的LED点阵屏控制。复位电路时钟电路GSM短信接收模块AT89C51单片机电源电路AT89C51单片机LED点阵显示时钟电路电源电路复位电路图2-1 电路图2.2 LED点阵显示部分目前市场上流行的大型显示器件各式各样。LED显示屏是集光电子技术微电子技术计算机技术视频技术为一体的高科技产品。它的发光部分由LED拼装组成的，其特点是耗电量少亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。显示屏面积可以根据需要由单元模块任意拼装，以其变化丰富的色彩，图案实时动态的显示模式，完美的多媒体效果，强大的视觉冲击力将信息、文字、图片、动画、视频等多种方式显示出来,成为信息传播的划时代产品,在铁路民航、体育场馆、会议厅、高速公路、广场、大型商场、证券市场以及多种监控调度中得到了广泛的应用。 图2-2 8*32LED点阵屏原理图点阵LED屏电路上由四个88的LED点阵组成，其电源由接口总线引入。其中每个点阵的行线均由74LS244驱动，列线不带驱动，需要在使用时必须考虑增加IO接口驱动电路来提高列线的驱动能力。每个LED点阵有个行选管脚和个列选管脚，要使点阵上某一点亮时，在其对应的列选端管脚接高电平，对应的行选管脚接低电平即可。74LS244作为行驱动，DOT*EN为第*个点阵的使能端（*代表1、2、3、4），低电平有效。DOT*A*是第*个点阵的第*列（最右边为第一列），高电平有效。DOT*K1、 DOT*K2、DOT*K3是第*个点阵的行选端, 通过74LS138进行译码。这三个端口组成一个二进制数代表选中的行号（最上为第一行），DOT*K1是低位，DOT*K3是高位,如要选中第3行，则DOT*K3、DOT*K2、 DOT*K1分别是0、1、1。 LED点阵屏的显示采用动态显示的方法。动态显示，即对一幅画面进行分割，对组成画面的各部分分别显示。动态显示方式可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当，易造成亮度低，闪烁问题。因此合理的设计及应保证驱动电路易实现又要保证图像稳定不闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式，复用的程度不是无限增加的，因为利用动态扫描显示使我们看到一副稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应。通过实验发现，当扫描刷新频率（发光二极管的停闪频率）为50HZ，发光二极管导通时大于20ms时，显示亮度较好，无闪烁感。2.3 GSM短消息接收电路2.3.1 什么是GSMGSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称全球通，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz等几个频段 。2.3.2 GSM（M22）语音短消息接收电路BENQ M22 GRPS模块是台湾明基公司GSM/GPRS模块产品系列的主导产品，该模块为带TCP/IP协议的900/1800/1900三频工业模块，主要用于无线公话、车载系统、监控和防盗系统。图2-3 M22GSM短消息模块原理图2.3.3 BENQ M22特点 M22模块的工作电压为3. 2V-4. 2V，通话时最小功耗为230 mA最大为260 mA；待机时功耗小于6mA，尺寸为33.8 x36.8 x2.85 mm，重量为7.5克。支持3V的SIM卡。支持语音，短信息，传真功能。支持GSM和GPRS两种模式，内嵌TCP/IP协议，能通过CSD和GPRS两种方式实现上网功能。2.3.4 M22 引脚说明M22模块共44针，使用连接座式接口。主要引脚功能介绍如下:(1)UART/RS232分组： Pin34 (TXD):发送数据。 Pin33 (RXD):接收数据。 Pin32 (RTS):请求发送。 Pin31 (CTS):清除发送。 Pin30 (DSR):数据准备好。 Pin29(108/DTR):数据终端准备好。 这里面与单片机的通讯主要用到两根线:TXD, RXD，另外还有通讯共地。(2) UART2分组 Pin8 (TXD2):发送数据。 Pin37 (RXD2):接收数据。(3) BU分组 Pin36 (BU):蜂鸣器输出，来电话时，此引脚输出一个脉冲。(4) GPIO分组 Pin39(1010):唤醒外部设备。 Pin28 (1013):普通输入输出口。 Pin25(106):下载数据通道和语音通道切换开关。 Pin27 (1011): M22断电，M22与控制器开路，短路信号。 Pin26(1012/DCD):数据信号检测。 Pin24(101/RI):响铃指示。(5)指示灯分组 Pin6 (LEDA):指示灯输出。初始状态，此引脚为高电平。待机状态时，则拉高500ms，拉低500ms，交替进行，表现为指示灯闪烁。激活状态，即来电话时，则拉高125ms，拉低125ms，交替进行，也就是来电话，来短信时可以看到指示灯闪烁加快。(6) SIM分组 Pin11: SIM一LK，脉冲信号引脚，此引脚主要传输M22与SIM卡通讯时的时钟信号。 Pin13: SIM RST, SIM卡重启信号引脚。 Pin12: SIM 10, SIM卡的输入输出引脚，此引脚主要传输M22与SIM卡之间的通讯数据。 Pin23: VRSIM, (3V)电源引脚。(7)音频信号分组 Pin20:去听筒的音频信号输出(正极)。 Pin21:去听筒的音频信号输出(负极)。 Pin16:话筒音频输入(正极)。 Pin17:话筒音频输入(负极)。 Pin15:话筒偏置电路。(8)中断 Pin39:模块唤醒主机。 Pin?:外部设备中断模块。(9)其他 Pin38:上电引脚，模块上电后拉低此引脚至少120ms后模块才开始工作。也可以在模块死机时重启模块。2.4串行接口芯片Intel 8250GSM模块M22并不是直接与单片机的串口进行连接，完成AT指令的发送以及短消息的接收的，而是利用单片机的三总线结构以及8250芯片扩展了一个串口实现数据的传输。8250为可编程的串行通信接口芯片，CPU利用串行通信与外部进行数据交换，必须通过串行接口电路实现。因此本设计就必定要用到8250芯片。1、8250支持异步串行通信规程，发送时可自动插入起始位、停止位和奇偶校验位。接受时能自动删除冗余的起始位和终止位。2、内部具有可编程的时钟产生电路，可对外部输入时钟进行1-65535次分频，依据规定的数据传送速率，可编程选择对外部时钟的分频次数。内部时钟电路可产生频率为16*波特率的时钟信号，作为接受时钟和发射时钟。3、具有由CPU发向调制解调器MODEM的控制信号，例如数据终端DTE准备就绪型号DTR、请求发送信号RTS等。4、具有优先级排队的中断系统，有多种中断源，其中由接收器的状态引起的中断有：接受时出现溢出出错、帧出错、校验错等；接收器已经收到一个可用字符，可以发出中断请求；发送器发送缓冲器空，也可发出中断请求。5、发送和接收都采用双缓冲器结构。这样发送时，CPU直接可把数据写入8250的输入缓冲器；接收时，CPU可直接从8250读出数据。 8250使用+5V电源的40个引脚的芯片，各个引脚的功能如表所示。图2-4 Intel 8250引脚说明表2-1 Intel 8250引脚功能说明引脚名称功能特点D7D0双向数据线，与系统数据总线相连，用于写入/读出状态或者是发送/接收数据CS0、CS1、CS2片选信号线，有效时，选中8250芯片A2、A1、A0内部寄存器地址信号线，用于选择8250芯片内部寄存器ADS地址选通信号线，低电平有效DISTR、DISTR数据输入选通信号线DOSTR、DOSTR数据输出选通信号线RCLK接收时钟信号线CTS清除发送信号线RTS请求发送信号线DTR数据终端准备好信号线，输出DSR数据装置准备好信号线，输入RLSD接收线路信号检测信号线，输入RI振铃指示信号线，输入OUT1用户编程指定的输出端1OUT2用户编程指定的输出端2CSOUT片选输出信号线，输出DDIS驱动器禁止信号线，输出BAUDOUT波特率信号输出端INTR中断请求输出信号线SOUT串行数据输出信号线SIN串行数据输入信号线XTAL1、XTAL2外部时钟端，可接晶振或直接接外部时钟信号MR主复位输入信号线，高电平有效Vcc电源端，接+5VGND接地端NC空闲，未使用 在本设计的电路中，8250的串行通信采用波特率为9600,8位数据传输，不带奇偶校验功能的查询方式进行。依据此方案，硬件设计电路如下：其中DD0DD7用于连接51单片机三总线结构中的数据总线，RTSM用于接收来自M22模块的信息，连接M22模块的TXD，DTRM用于发送来自单片机的AT指令到M22模块，因此该引脚连接到M22模块的RXD。图2-5 Intel 8250原理图2.5 UART 8051系列单片机上有通用异步接收/发送器（UART）用于串行通信，发送时数据由TXD端送出，接收时数据由RXD端输入。有两个缓冲器SBUF，一个作发送缓冲器，另一个作接收缓冲器。UART是可编程的全双工的串行口。短距离的机间通信可使用UART的TTL电平，使用驱动芯片（MAX232或1488/1499）可接成RS232C和通用微机进行通信。波特率时钟必须从内部定时器1或定时器2获得。若在应用中要求RS232完全的握手功能，则必须借助单片机其他引脚用软件处理。图2-6 UART示意图 本次设计中，由于硬件条件的限制，需要将短信息接收处理以及LED点阵屏的信息显示交由两个相同的51单片机来完成。因此，为了进行数据的传递，采用单片机的内部资源UART作为信息传递的通道。其中本设计要用到串行口工作方式1，8位不带校验的数据传递。方式1是10位异步通信方式，有1位起始位（0）、8位数据位和1位停止位（1）。其中的起始位和停止位在发送时是自动插入的。任何一条以SBUF为目的的寄存器的指令都启动一次发送，发送的条件是TI=0，发送完置位TI。方式1接收的前提条件是SCON中的REN为1，同时，以下两个条件都满足，本次接收有效，将其装入SBUF和RB8位；否则放弃接收结果。两个条件是：1、RI=0 2、SM2=0 或接收到的停止位为1。方式1的波特率是可变的，波特率可有以下的计算公式得到，即 其中SMOD为PCON的最高位。定时器1的方式0、1、2都可以用。其溢出率为定时时间的倒数。第三章 系统软件设计开始接受短消息权限验证指令分析串行口发送串行口接收短信至缓冲区LED点阵屏显示3.1概述 图3-1 系统程序流程框图程序开始运行首先接收短消息，对于接收到的短消息进行处理，提取未读短消息的发送人的手机号码以及短消息的内容。之后进行权限验证，权限验证主要是核对信息来源的手机号码与程序既定的手机号码是否一致。权限认证完成，若满足要求，对获取的短消息内容进行指令的分析。指令分析结束后，短消息接收单片机将显示方式与显示内容通过串行口UART发送给用于LED点阵显示控制的单片机。对方接收到相关信息之后，根据约定的协议，将所接收到的信息进行处理，并送LED点阵显示。3.2 短消息的接收开始初始化8250执行ATE0执行CMGF1执行CMGL有未读短信？未读短信处理执行后续程序 NY 图3-2 短消息的接收框图 程序首先初始化8250，设定其为波特率为9600,不带奇偶校验的8位查询方式下数据传输。执行ATEO是关闭回显，使得单片机发送的AT指令不再被M22模块送回；执行CMGF1其实是设定短消息的收发方式，设置为1时表示短信收发方式为TEXT。随后执行CMGL目的是接收未读的短消息，接下来一步判断是否有未读的短消息，若没有则返回上面步骤重新判断，若有未读的短消息则进行下面的处理，判断是否有未读短消息的原则是执行CMGL指令后的返回数据中是否包含两个以上的回车换行，如果只有两个，表明没有未读短消息；如果大于两个，表明有未读短消息。便将未读短消息经过8250传送给单片机，单片机将数据保存在0x5000起始的地址中。然后对接收到的数据进行筛捡。需要找出的内容包括：发送者的手机号、发送者的信息SENDDAT，将其置于相应的数组中。3.3 权限验证与指令分析权限验证主要是核对信息来源的手机号码与程序既定的手机号码是否一致。如果一致才能进行下一步指令分析；如果不一致，便将短消息清除，视为无效指令无效内容。权限认证完成，若满足要求，对获取的短消息内容进行指令的分析。例如接收到的短消息中指令信息为#01#1234#。第一个和第二个“#”之间的数字表示短信显示的方式，01表示上移，02表示下移，03表示左移，04表示右移。第二个与第三个“#”之间的内容代表LED点阵屏需要显示的内容。即1234。接短消息接收程序判断号位是否进行指令分析返回起始N Y 图3-3 权限验证框图接权限验证进行指定命令的指令分析串口发送图3-4 指令分析框图3.4串行口的发送与接收开始TI=1？TI=0退出接指令分析串行口初始化定时器1初始化发送缓冲区数据判断数据是否全部发送？返回起始3.4.1 发送端 YN图3-5 串行口发送指令框图 串行口初始化EA=1 ES=1,SCON用于设置SM0，SM1，使其工作于方式1。定时器初始化用于设定计数初值以便用于设定波特率。发送缓冲区数据主要包含两大项:显示方式和显示内容。 N Y图3-6 发送端中断服务函数框图初始后，判断TI是否为1，如果不为1直接结束程序；如果为1则进行下面程序知道TI值为0退出程序。3.4.2 接收端开始串行口初始化定时器初始化接收数