基于TC35i模块的短信警报系统课程设计报告.doc

电子信息工程学院课程设计报告课程名称： 单片机原理及应用 设计题目： 基于TC35i模块的短信报警系统 专 业： 通 信 工 程 班 级： 学生姓名： 学 号： 起止日期： 2 指导教师： 指导教师评语： 最终成绩： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权 重成 绩1、设计过程中的学习态度0.22、课程设计的质量及答辩0.53、设计报告书规范程度0.34、总成绩 目 录 摘要11.设计任务与要求22.整体构思22.1主要模块介绍22.2 系统总体设计思路42.3 系统方案设计52.4 51系列单片机简介63.具体实现73.1 电源电路设计73.2 时钟电路的设计83.3 复位电路的设计94.软件设计104.1 软件的程序实现104.3 中断服务程序工作流程图114.4 报警电路流程图114.5 信号采集电路流程图125.设计总结14 基于TC35i模块的短信报警系统摘要:随着信息、电子、控制、通信等技术的迅速发展，健康、安全、舒适、便捷的生活品质成为人们的迫切需要。家庭安全隐患随之增多，传统的安全防范措施已无法适应现代化社会的需求。因此我们可以建立了一个基于GSM网络及短信息平台上的家庭安防系统，可以打电话发短信还可以通过传感器实现远程的报警系统，设计中采用了STC89C52单片机系统、无线GSM短信模块TC35i。该系统性价比高，硬件结构结构也很简单，未来发展前景很好。关键字：GSM TC35i 短信报警 STC89c52141. 设计任务与要求 (1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、单片机控制、GSM电话短信及报警等模块子函数。(2)本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、单片机控制电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、报警信息告知用户等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块等部分组成。(3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行短信报警电路使GSM模块，向用户发送短信息实现远程防盗报警功能。2.整体构思本系统通过主要模块采用的是80c52单片机和TC35i GSM模块，通过单片机向GSM发送一系列的指令集来完成打电话发短信的功能，再通过红外传感器，可以实现远程报警系统。2.1主要模块介绍TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.34.8V ,电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W ,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s , 自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复，中文资料如下：TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。 TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。 TC35i的第15引脚是正电源输入脚通常推荐值4.2V，第610引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。1623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0 和DCD0。tc35i模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps之间可选，默认9600。硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。其中18脚RxD0、19脚TxD0为TTL的串口通讯脚，需要和单片机或者PC通讯。TC35i使用外接式SIM卡, 2429为SIM卡引脚，SIM卡同TC35i是这样连接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。TC35i的第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35i的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600 ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75 ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。30、31、32脚为控制脚，其中30为RTC backup，31为Power down，32 为SYNC。3538为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37是话筒正端，39是话筒负端）。模块的供电电压如果低于3.3V会自动关机。同时模块在在发射时，电流峰值可高达2A。同时在此电流峰值时，电源电压（送入模块的电压）下降值不能超过0.4V。所以该模块对电源的要求较高，电源的内阻+FFC联接线的电阻必需小于200m。单片机通过两根I/O口控制TC35的开关机、复位等，通过串口与TC35进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位。TC35模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.9V，因此必要时加端口保护。2.2 系统总体设计思路 基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统组成如图2.1所示。该系统结构组成为前端探测器（热释电红外探测器）、单片机控制器、GSM短信模块、用户终端。图2.1基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统本系统由五路热释电红外探测器采集五路（门、窗、阳台等报警监测点）报警信号，将报警信号送入89C52控制芯片，控制触发GSM短信模块向用户发送防盗报警信息，从而实现家庭用防盗报警系统的功能。基本工作原理如下:利用被动式热释电型红外传感器检测人体辐射的红外线，当检测到红外信号变化时，将其转化为微弱的电信号，经过信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较、输出高电平作为告警信息送给MCU，MCU判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，通过串行通信接口RS232，控制GSM短信模块给用户发短信息，实现防盗报警。2.3 系统方案设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、单片机控制、GSM短信模块报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、单片机控制电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、短信报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图2.2总体设计框图所示：复位电路信号处理电路传感器189C52单片机 用户终端（移动电话）. . . . . .GSM网络串口通信GSM短信模块传感器5时钟电路图2.2 总体设计框图 处理器采用51系列单片机89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动GSM模块向事先设定好的用户发送报警信息，从而实现相应报警功能。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位。2.4 51系列单片机简介STC89C52单片机共有共40条引脚，分为端口、控制、电源三类：(1) 端口线：4个8位端口共32条引脚，用于传输数据、地址、控制、状态等信息。P0口（P0.0P0.7）：多功能端口，用于传输数据、地址。P0口在传输数据信息时，输入带缓冲、输出带锁存，使用非常方便。P1口（P1.0P1.7）：单功能端口，用于数据输入/输出传输。P2口（P2.0P2.7）：多功能端口，用于传输地址信息或作为普通I/O端口。P3口（P3.0P3.7）：多功能端口，用于传输控制信息或作为普通I/O端口。传输控制信息时：P3.0：RXD，串口输入P3.1：TXD，串口数出P3.2：INT0，外部中断0输入P3.3：INT1，外部中断1输入P3.4：T0，计数器0输入P3.5：T1，计数器1输入P3.6：WR，“写”控制信号线P3.7：RD，“读”控制信号线(2) 电源线：共2条，VCC、VSS(GND)。(3) 控制线：共6条，传送控制信号。ALE：地址锁存，用于区分在多功能端口传送的数据/地址信息，ALE=0/1：数据/地址。EA：允许访问外程序存储器。EA=0/1：片外/片内存储器有效。PSEN：片外ROM选通。RST：芯片复位线。XTAL1、XTAL2：外接石英晶体输入线。图2.3为STC89C52单片机的引脚图：图2.3STC89C52单片机引脚结构3.具体实现3.1 电源电路设计电源电路的功能介绍：此电路在整个设计中起着很重要的作用，是提供器械运转的原动力。此电源为直流稳压电源包括降压、整流、滤波、稳压三部分，最终将电网中220V的交流电压转换为5V的直流电压提供给后面的工作电路。在整个电路中电源部分起到重要的作用，如果电源部分不能实现整个电路都不能运行。（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成较低的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。在本电源电路中取的数值为22，故降压后副边电压值为10V。（2）整流电路：利用D1D4 4个二极管组成的一个桥式整流电路，将50Hz的正弦交流电转化成脉动的直流电。整流后的电压约为9V。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分通过C101加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：芯片7805稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压波动和负载电阻的变化而变化。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输也三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。 LM7805简介：LM7805是常用的三段稳压器，一般使用的是TO-220封装，能提供DC 5V的输出电压，应用范围广，内含过流和过载保护电路。图3.1 直流稳压电源电路3.2 时钟电路的设计XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。图3-6为时钟电路。图3.2 时钟电路图3.3 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。图3-7为复位电路。图3.3复位电路图4.软件设计4.1 软件的程序实现整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的相应子程序模块就大体定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。下面分别说明各个子程序的编写原理：短信报警子程序：当搜索到报警要求的信号后，调用报警子程序即可完成报警功能。串行口通信子程序：单片机和微机进行通信时，首先要设置串行口的波特率为9600,1位停止位，无奇偶校验。串口通信程序可以采用查询和中断方式，由于单片机发送子程序的查询和中断方式的资源占用是一样的，故发送采用查询，接收子程序采用中断。4.2 主程序工作流程图 图4.1 主程序工作流程图4.3 中断服务程序工作流程图本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动短信模块报警电路开始报警，报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止短信报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图4-2所示；中断源发出中断请求中断返回恢复现场、开中断INT0端有输入信号关闭短信报警关中断、保护现场图4.2 中断服务程序工作流程图4.4 报警电路流程图报警电路控制端由单片机的P2.0端来完成，高电平有效。当P2.0输出高电平时，NPN三极管导通，驱动GSM模块发送防盗报警短信。短信报警电路流程图如下图4-3所示：开始初始化 P2.0是否为高电平 否 是电路启动短信报警模块报警结束 图4.3 报警电路流程图4.5 信号采集电路流程图本设计需要采集五路报警信号（门、窗、阳台等报经检测点），设计中采用了热释电红外传感器进行输入信号的采集。图4-4为信号采集流程图。开始 初始化采集完毕？信号采集结束单片机INT0口数据采集信号经处理输出高电平盗贼入侵？ 否 是 否 是图4.4 信号采集电路流程图程序如下：/*GSM测试程序2 拨打电话 挂断电话 接听电话 发送英文短信 发送中文短信 /*以下是正在拨打电话号码信息*/uchar code CallLcdData1=Calling Phone.;uchar code CallLcdData2=Num: ;/*以下是发送短息内容信息*/uchar code WriteCallDataLcdData1= Wirte Content ;uchar code WriteCallDataLcdData2=Dat: ;/*以下是正在发送短信等待信息*/uchar code SendMessageWaitLcdData1= Sending Message;uchar code SendMessageWaitLcdData2= Waiting Please ;/*以下是短信已发送提示信息*/uchar code SendMessageOKLcdData1=Message has been;uchar code SendMessageOKLcdData2= sent OK ;uchar code CheckPhoneNumberData1= Calling Number ;uc