卫舵无线电子信息显示板的设计及实现.doc

基于GPS的客车管理系统软件设计 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文）学院（系）： 电子与电气工程专 业： 电子信息工程 学 生： 卫 舵 指导教师： 曹 婷 完成日期 2011 年 5 月理工学院本科生毕业设计（论文）无线电子信息显示板的设计及实现Wireless Electronic Information Display Board Design and Realization总计： 毕业设计（论文）27 页表 格： 1 个插 图 ： 8 幅理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）无线电子信息显示板的设计及实现Wireless Electronic Information Display Board Design and Realization学 院（系）： 电子与电气工程系 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 卫 舵 学 号： 094409016 指 导 教 师（职称）： 曹 婷 （讲师） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 理工学院 Institute of Technology无线电子信息显示板的设计及实现电子信息工程专业 卫舵摘 要 本系统是无线LED显示屏的设计与实现。系统是由单片机P89V51RD2通过串口利用RS-232通讯接口与从机之间进行实时通讯，接收到从机发送回来的数据后在LED点阵显示屏上显示从GSM模块发过来的信息。单片机先接收GSM模块传过来的数据,数据经处理后传给从机并存储，再通过由74HC245、74HC138、74HC595等IC组成的LED屏驱动控制电路驱动LED屏显示内容，让从手机发过平来的信息能够显示在LED显示屏上。本系统主要完成GSM模块与LED显示屏之间的信息传输功能, 它主要由2个单片机和RS-232总线接口芯片构成。通过RS-232总线接口实现了两单片机之间的数据通信。该设计方法不仅简化了系统结构, 分散了单片机的工作任务, 而且增强了系统的实时性和可靠性, 提高了通信效率。 关键词 P89V51RD2单片机; GSM模块; RS-232串行通信; LED点阵显示屏Wireless Electronic Information Display Board Design and RealizationElectronic Information Engineering WEI DuoAbstract: the system is wireless LED display design and implementation. System is P89V51RD2 by single-chip microcomputer through serial communication interface using RS - 232 with real-time communication between from machine, receive send back data from machine after displayed on destem from GSM module send information. SCM first receive GSM module, data the processed from machine and storage, to 74HC245, 74HC138 by again, such as composed of 74HC595 IC LED screen drive control circuit drive LED display content, let from cell phones to send too flat in LED display information to display. This system mainly complete GSM module and LED display information transmission function between, it mainly consists of two SCM and RS - 232 bus interface chip constitutes. Through the RS - 232 bus interface realized data communications between two single-chip microcomputer. This design method not only simplify the system structure, distracted MCU tasks, and enhanced the system real time and reliability, improves communication efficiency.Keywords: P89V51RD2 microcontroller; GSM module; RS - 232 serial communication; Destem 目 录1 引言11.1 LED显示屏的研究现状及发展趋势11.2 无线LED显示屏功能及特点分析21.2.1无线LED信息发布系统特点21.2.2 无线LED信息显示系的性能31.3 选题背景及意义32系统结构与功能实现42.1 LED显示屏系统组成42.2 计算机软件模块分析与设计52.3 单片机P89V51RD2的功能分析62.3.1 P89V51RD2单片机在线调试和编程功能的硬件电路设计62.3.2 无线电子信息显示程序调试仿真的实现72.4 LED扫描显示工作原理102.5 GSM模块分析112.6 与GSM模块相关的AT指令113 信息传输系统的硬件设计133.1 异步通信133.2 串行通信的工作原理143.3 RS-232C接口143.4 RS-232C引脚及使用163.5 接口电平转换电路MAX232164 软件程序的设计与实现184.1 编辑功能设计与实现184.2 字模提取214.2.1 字模214.2.2 LED显示屏领域字模实现技术214.2.3 软件控制系统字模提取的分析与设计224.3 效果添加与预览功能的设计与实现23结束语25参考文献26致谢27无线电子信息显示板的设计及实现1 引言1.1 LED显示屏的研究现状及发展趋势在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。与传统的显示设备相比，这种未来的巨大需求让大屏幕显示技术成为众人目光的焦点：（1）LED显示屏色彩丰富，显示方式变化多样(图形、文字、三维、二维动画、电视画面等)、亮度高、寿命长，是信息传播设施划时代的产品。（2）LED显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，是目前国际上使用广泛的显示系统。（3）LED显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，有巨大的社会效益和丰厚的经济效益。在其历史的演变过程中，出现了多种信息传播媒体：但就其性能看：如阴级管(crt)或石英管(dv)大型电视，成本非常昂贵，在不需要超大画面且在室内使用时效果尚可；彩色液晶显示同样成本昂贵、电路复杂，面积有限，受视频角的影响非常大，可视角度很小；影象投影设备亮度小、清晰度差(画面受光不均匀)；电视墙表面有分割线，视觉上有异物感，室外应用时亮度效果差。而LED显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，可以用于显示文字、图案、图象、动画、视频、录象信号等各种信息的特点得到了突飞猛进的发展。LED显示屏的发展主要经历了三个阶段：（1）1990年以前LED显示屏的成长时期。一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛开展;另一方面，显示屏控制技术基本上是通讯控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通讯控制，灰度等级为单点4级调灰，成本较高。（2）1990-1995年，这一段是LED显示屏迅速发展的时期。进入九十年代，全球信息产业高速增长，信息技术各个领域不断突破，LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰，显示屏的动态显示效果大大提高，产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域，特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。（3）1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。进入新世纪，光电子产业得到广泛的重视，中国加入WTO、北京奥运等，成为LED显示屏产业发展的契机，LED显示屏必将得到飞跃发展58。 1.2 无线LED显示屏功能及特点分析由于传统的LED 显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行, 因此对于传统LED显示屏来说不能满足远程信息实时发布的需要，因而不能构建大规模的联网式LED 屏信息发布系统。由北京嘉复欣科技有限公司开发的LED 信息发布系统则可以有效解决LED 显示屏远程组网的问题。该系统基于GPRS/CDMA 无线网络技术，提供通用LED 通信控制接口，实现对LED 显示屏的大规模的组网。无论是普通的文字条屏，还是大屏幕的图文屏，只要接上LED 无线传输终端，就能马上打破传统LED显示屏的限制，成为能够大规模联网的无线LED信息显示屏。无线LED 信息显示屏是一种全新的信息媒体，一经面世，便被广泛的社会团体所接受，其“流动显示和联网信息发布的特点更为广告界所推崇，成为一种全新的广告媒体。无论LED 显示屏放在何处，LED 显示屏的数量多少，系统的主控中心都能将信息准确、即时的发布到指定的某个或多个或全部的LED 显示屏上。无线LED信息发布系统能够极大的增强LED 显示屏作为信息显示载体发布信息的灵活性和实时性，为拓展LED 显示屏的应用发挥极大的功效。 1.2.1无线LED信息发布系统特点（1）组网规模大：传统LED显示屏的内容由电脑通过串口数据线发送，显示屏数量在规模上收到限制。无线LED信息发布系统通过GPRS/CDMA无线网络来发送信息，采用TCP网络传输协议，终端联网数量不受限制可以多达上万个。（2）实时发布信息：传统LED显示屏只能固定地显示所控制器内存储的信息，如需发布新的信息只能通过电脑联机来更新信息。无线LED显示屏可以随时接收信息中心下发的信息。（3）不受距离限制：传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，无线LED显示屏在全国范围内，只要无线GPRS网络覆盖的地方都可以使用，不受距离和位置的限制。（4）安装维护方便：由于不需要铺设光缆或通讯电缆，所以无线LED显示屏的安装位置易于选择。产品采用模块化设计，便于维护和检修。1.2.2 无线LED信息显示系的性能（1）先进性：充分利用计算机互联网络、移动无线通信系统、LED显示控制等先进技术，设计具有国内先进的无线LED信息发布系统。采用目前先进的系统软件平台及终端设备，不但能够无线LED信息联网发布需要，而且能够支持相关各个行业内部具体业务需要。（2）可靠性：由于无线LED信息发布系统使用环境的特殊性，必须保证系统工作相对稳定可靠。本系统的可靠性主要体现在三个方面：一是中心系统的可靠性，包括硬件系统的可靠性，操作系统、数据库、中心服务系统等软件平台的可靠性；二是无线LED显示终端的可靠性，主要是指车无线LED显示终端能够稳定可靠地工作，硬件故障率低。三是通信机制可靠，因为无线网络通信的使用环境有其复杂性的特点，系统通信机制一定要保障数据传输高效可靠。（3）扩展性：系统要有良好的扩展性，当终端数量增加、使用用户范围扩大、系统功能增加时，能够平稳升级，保护投资。目前无线LED信息发布系统能够支持现有的各类无线通信接入， GSM通信系统，GPRS通信系统，CDMA通信系统，并实现了这些系统的并网运行，今后通过开发和安装相应的通信接口协议即可实现其他未来通信系统的接入。（4）保密性：对于系统的管理实行严格的权限管理，只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作，确保系统安全可靠。1.3 选题背景及意义（1）问题的提出用于图文显示的LED显示屏，如果只显示一些图形、文字，而对图像、动画以及信息的实时显示要求不高，而且信息的内容和屏与屏切换相对比较稳定，不需要固定计算机实时服务，只需要在控制显示屏的单片机中加入存储块，实现信息的保存功能。通过无线发射机和无线接收机进行数据的传输，达到对LED显示屏的控制。（2）论文的主要研究内容:通过软件编辑实现图文编辑与传输。采用习惯的Windows窗体，开启文本编辑区，完成图形和文字的编辑工作。在控制系统中实现字模的提取与保存，无需在单片机中加入汉字库。通过采用PC与无线发射机串行通讯方式，无线接受机接收信息发送给LED显示屏，从而完成信息的传输。通过对点阵模块和控制电路的分析，确定LED显示屏的部件构成。通过对单片机及智能控制模块的分析，确定LED显示屏的组成结构和扫描驱动方式，实现LED显示屏的显示。对于无线电子信息显示板的设计以及实现的系统，采用下图所示的设计方案图，具体系统设计图如图1所示。图1 无线电子信息显示系统图2系统结构与功能实现2.1 LED显示屏系统组成PC软件控制系统单片机各功能模块行驱动器LED显示点阵列驱动器无线发射机无线接受机图2 LED显示屏总体框架LED图文显示屏系统由软件控制系统、无线传输系统、设备主控制器、LED显示点阵、电源等部分组成。基本结构如图2。软件控制系统主要完成的任务为图文编辑、字模提取与保存、图像预览与文件传输；无线传输系统主要完成文件信息由PC机传输至LED显示器，硬件控制系统中LED点阵主要任务是通过电流控制完成信息显示，通过单片机的扫描驱动方式的控制对LED点阵行列驱动，实现设备的驱动并最终实现接收的图文显示功能。2.2 计算机软件模块分析与设计软件模块分为编辑部分和控制通讯部分，编辑部分实现图文文件的编辑功能，通讯部分通过RS-232C串口通讯完成文件到单片机存储模块的传输。系统设计采用Windows操作系统下，开启文本编辑窗口，客户区内像素点采用与实际LED点阵显示屏像素点相同，功能类似Word文档编辑工具，包括编辑模块、文字编辑模块、颜色控制模块、显示效果加载模块、预览模块。（1）编辑模块1、除Windows自生成的剪贴、复制、粘贴功能，系统加入了撤消、重复功能。选中撤消功能可以实现之前编辑工作的一步步取消功能。选中重复功能可以实现之前编辑工作的最近的一条操作命令。2、文字编辑：包括各种字体、字形、字号、效果、颜色的文字的编辑，并且根据应用的特殊用途，加入指定位置文字的编辑。选中文字功能，弹出字体选择框体，可以选择各种字体的文字进行编辑。调出具体文字位置编辑对话框，输入文字和要求显示位置的横坐标和纵坐标。3、颜色控制模块：由于应用领域的具体特点，主要采用了红、绿、黄三种颜色，可以实现颜色控制。（2）增添效果模块：通过增添显示效果和传输通讯中多屏文件单屏传送，完善了控制系统的功能。1、普通效果，静态的显示屏幕上的信息。2、滚动效果，可以实现从左向右的信息滚动显示，可以与静态信息穿插显示。3、单屏信息传输，实现编辑待传输信息的保存。4、多屏信息传输，实现编辑保存好的单屏信息合并保存成一个文件，大大减少传输文件时的烦琐。（3）图像预览模块：在文件传输之前实现字模信息的预览功能，可以实现预览传输前所保存的任何形式的字模信息，并且直接集成到工具栏文件打开功能键按钮。1、显示效果，通过文件传输前的预览，可以调整静态与滚动显示效果的排列顺序。2、显示时间，显示不同屏幕显示信息之间的时间间隔。软件模块结构如图3：控制模块编辑模块增添效果模块图像预览模块设备通讯模块文字编辑图像编辑颜色控制滚动效果多屏文件合并显示效果设备通讯文件传输显示时间图3软件模块结构图2.3 单片机P89V51RD2的功能分析NXP公司(原Philips半导体公司)是最早获得MCS-51技术授权的公司，也是后继发展MCS-51内核8位单片机产品最多、最系统的公司。P89V51RD2单片机是其推出的新一代基于MCS-51内核的8位单片机，内部集成64 KB Flash程序存储器和1 KB RAM数据存储器，具有自调试(SoftICE)、在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)功能，这些功能都是在RS-232标准串口下实现。采用P89V51RD2单片机，可以通过UART标准接口在KeilVision编程环境下用KeilMonitor-51 Driver直接连接系统硬件来调试程序。完成调试后，在FlashMagic工具软件下进行编程。本文研究了采用P89V51 RD2的最新技术在单片机系统开发中的应用思想和方法。采用这种方法可省去传统单片机系统开发中必需的仿真器和编程器，提高了开发过程中的程序设计效率，增强了最终系统的软件维护和升级能力。2.3.1 P89V51RD2单片机在线调试和编程功能的硬件电路设计P89V51RD2单片机SoftICE和ISP功能的电路接口较为简单，但为了兼容NXP公司其他能够在+5 V下实现ISP功能的Flash单片机的在系统编程功能。串口电路的设计主要是通过MAX232芯片的典型电路连接实现，其可以实现PC机与单片机P89V51RD2的通信功能，最终实现数据的串行接受和发送。可供系统进行下载和程序的在线调试，进而完成PC机和单片机之间的通信。实现在线调试和在系统编程的接口电路原理图如图4所示。图4 在线调试和在系统编程的接口电路图在图4所示的电路中，通过标准的串口通信线将PC与其相连，当SELECT开关将P89V51RD2单片机的PSEN引脚连接到+5 V时，单片机处于正常工作状态；当SELECT开关将PSEN引脚连接到地时，单片机处于ISP状态，FlashMagic工具软件对+5 V可编程的Flash单片机进行在线编程。2.3.2 无线电子信息显示程序调试仿真的实现P89V51RD2单片机在激活SoftICE功能后就可以实现对程序的单步仿真调试、多步仿真调试及全速运行下的仿真调试。仿真调试主要分为3步：激活P89V51RD2的SoftICE功能、设置硬件仿真环境和调试程序。(1)SoftICE功能SoftICE功能的激活需要FlashMagic软件的支持，FlashMagic软件可从NXP公司或其他相关网站下载。目前支持51单片机的FlashMagic的最高版本为V354，高版本主要用于支持NXP公司的ARM器件，对该公司的51器件不支持。在含有图1所示接口电路的单片机应用系统中，首先用SELECT开关将单片机的PSEN引脚连接到+5 V，然后启动FlashMagic软件，在主界面中配置各参数为：COMPort根据具体连接而定，通常为COM1或COM2；BaudRate9 600，这是由P89V51RD2内部固件所确定的；DeviceP89V51RD2；InterfaceNone(ISP)。在ISP菜单下选择“Enable SoftICE”命令项，进行SoftICE功能的激活。(2)设置硬件仿真环境单片机应用系统程序的编译和仿真在KeilVision环境下进行，在调试程序之前，需要对工程进行Debug设置，选择软件仿真或硬件仿真。软件仿真使用计算机来模拟程序的运行，不需要建立硬件平台就可以快速得到某些运行结果；硬件仿真是最准确的仿真方法，必须建立硬件平台，通过PC机硬件仿真器用户目标系统进行系统调试。采用硬件仿真的方法，硬件平台即为带有图5所示接口电路的单片机应用系统，设置硬件仿真环境的具体操作步骤如下：首先，点击所建工程：Project菜单中的Options for TargetTarger 1，出现工程的配置窗口，点击Debug设置，选择KeilMcmitor-51 Driver，具体参数设置如图5所示。图5 Keil uVision硬件仿真环境界设置面然后，设置仿真器参数。建议波特率设置范围30038400。为避免程序中的中断和Keil硬件仿真环境中的中断互相冲突，不选择“Stop ProgramExecution with SerialInterrupt”。仿真器参数的设置如图6所示。图6 仿真器参数设置界面完成P89V51RD2单片机的SoftICE功能激活和在Keil Vision环境中的硬件仿真环境设置后，可以进行程序的调试仿真。(3)在系统编程的实现当激活SoftICE功能的单片机完成程序调试后，就可将最终的程序代码下载到NXP公司的其他具有ISP功能的Flash单片机中。这里需要注意：只有未曾激活Soft-ICE功能P89V51RX2系列单片机才支持ISP功能，因为激活SoftICE功能的单片机已取消了ISP功能。P89V51RX和P89LV51RX系列单片机的在系统编程相对比较简单，只需在FlashMagic主界面进行设置后，点击图中的Start按钮，就可以完成单片机的编程。完成编程后，按系统复位按钮，单片机应用系统就可以正常运行。NXP公司推出的80C51单片机除了以上2种系列以外，还有P89C51Rx2Hxx、P89C51Rx2xx、P89C60X261X2和P89C66x等系列Flash单片机，这些单片机都可以采用图1所示的接口电路进行在系统编程。只是编程时，需要通过SELECT开关将单片机的PSEN引脚接地，使单片机在复位后能够直接进入ISP状态，然后再进行上述编程。在使用这些系列单片机的在线编程时，还应注意启动向量(BOOT VECTOR)和状态字(STATUS BYTE)的设置问题，具体情况可以查阅具体型号单片机的使用手册。(4)P89V51RD2单片机应用系统开发下面以P89V51RD2单片机在云台控制器设计为例，研究系统开发中的全过程。采用P89V51RD2的单片机应用系统开发过程如图7所示。1、系统需求分析。通过现场调研及与用户交流，全面、深入、准确地分析云台控制器所要实现的功能、应用环境、应用对象、应用过程和具体要求，从整体上得出云台控制器所要达到的目标及系统需求分析方案设计系统硬件设计软件编程和在线调试根据代码量选择Flash单片机型号在系统编程图7 采用P89V51TD2的单片机应用系统设计系统所要实现的功能、完成的具体任务、产品的形式，最后形成需求分析报告。2、设计方案。在需求分析的基础上，进行系统方案设计，确定出单片机应用系统的具体技术方案。包括：系统性能设计、功能设计、工作原理设计、软件结构设计、程序流程设计和通信协议设计等内容。3、系统硬件设计。根据系统的性能和需要实现的功能，设计系统硬件，这时，应考虑将图1所示的接口电路集成到系统硬件中，为采用P89V51RD2进行在线程序调试仿真做好准备。4、软件编程和在线调试。根据软件结构设计、程序流程设计和通信协议设计等内容进行模块化程序设计，并采用激活了SoftICE功能的P89V51RD2单片机连接系统硬件进行在线程序仿真调试。5、选择单片机型号。根据连接硬件调试通过的系统软件程序，估算程序所占用的代码空间，在NXP公司推出的众多Flash单片机中选择合适的型号。6、单片机编程。对所选型号的单片机进行在线编程。在单片机系统开发中，采用具有自调试和在系统编程功能的单片机，对降低系统开发成本，加快开发进程，提高系统的可维护性都具有十分重要的意义。本文介绍了NXP公司的新一代单片机P89V51RD2在单片机系统开发中应用的思想和方法，对于那些已采用或即将采用：NXP公司Flash单片机的设计人员都具有很好的参考价值。2.4 LED扫描显示工作原理LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。动态扫描又分为行扫描和列扫描两种方式，常用的方式是行扫描。行扫描方式又分为8行扫描和16行扫描两种。在行扫描工作方式下，每一片LED点阵片都有一组列驱动电路，列驱动电路中一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存待显示内容的字模数据。在行扫描工作方式下，同一排LED点阵片的同名行控制引脚是并接在一条线上的，共8条线，最后连接在一个行驱动电路上；行驱动电路中也一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存行扫描信号。LED显示屏的列驱动电路和行驱动电路一般都采用单片机进行控制，常用的单片机是MCS51系列。LED显示屏显示的内容一般按字模的形式存放在单片机的外部数据存储器中，字模是8位二进制数。单片机对LED显示屏的控制过程是先读后写。按LED点阵片在屏幕上的排列顺序，单片机先对第1排的第1片LED点阵片的列驱动锁存器，写入从外部数据存储器读得的字模数据，接着对第2片、第3片直到这一排的最后一片都写完字模数据后，单片机再对这一排的行驱动锁存器写行扫描信号，于是第1排第1行与字模数据相关的发光二极管点亮。接着第2排第1行、第3排第1行直到最后一排第1行的点亮。各排第1行都点亮后，延时一段时间，然后黑屏，这样就算完成了单片机对LED显示屏的一行扫描控制。单片机对LED显示屏第2行的扫描控制、第3行的扫描控制直到第8行的扫描控制，其过程与第1行的扫描控制过程相同。对全部8行的控制过程都完成后，LED显示屏也就完成了1帧图像的完整显示。虽然按这种工作方式，LED显示屏是一行一行点亮的，每次都只有一行亮，但只要保证每行每秒钟能点亮50次以上，即刷新频率高于50 Hz，那么由于人的视觉惰性，所看到的LED显示屏显示的图像还是全屏稳定的图像。2.5 GSM模块分析GSM模块和移动电话一样，都是典型的GSM终端，由电源电路、GSM基带处理器、FLASH存储器、通信接口电路、射频电路、发射天线等构成，电源电路负责外加电源的转换和过流保护等功能，通信接口电路负责外部控制器和GSM基带处理器的正常通信，FLASH存储器则用来存储短消息等数据，GSM基带处理器完成AT命令的解析以及射频电路的调制控制，射频电路配合天线完成载波的生成、消息的调制和发射。GSM是一个蜂窝网络,也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。 GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。 蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以下数十公里。实际使用的最长距离GSM规范支持到35公里。 还有个扩展蜂窝的概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。 GSM同样支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。 2.6 与GSM模块相关的AT指令（1）相关的GSM AT指令 与SMS有关的GSM AT指令（from GSM07.05）： AT指令功能 AT+CMGC Send an SMS command（发出一条短消息命令） AT+CMGD Delete SMS message（删除SIM卡内存的短消息） AT+CMGF Select SMS message formate（选择短消息信息格式：0-PDU;1-文本） AT+CMGL List SMS message from preferred store（列出SIM卡中的短消息PDU/text: 0/“REC UNREAD”-未读，1/“REC READ”-已读，2/“STO UNSENT”-待发，3/“STO SENT”-已发，4/“ALL”-全部的） AT+CMGR Read SMS message（读短消息） AT+CMGS Send SMS message（发送短消息） AT+CMGW Write SMS message to memory（向SIM内存中写入待发的短消息） AT+CMSS Send SMS message from storage（从SIN|M内存中发送短消息） AT+CNMI New SMS message indications（显示新收到的短消息） AT+CPMS Preferred SMS message storage（选择短消息内存） AT+CSCA SMS service center address（短消息中心地址） AT+CSCB Select cell broadcast messages（选择蜂窝广播消息） AT+CSMP Set SMS text mode parameters（设置短消息文本模式参数） AT+CSMS Select Message Service（选择短消息服务） 对短消息的控制共有三种模式： Block Mode 基于AT命令的PDU Mode 基于AT命令的Text Mode 使用Block模式需要手机生产厂家提供驱动支持，目前，PDU Mode 已取代 Block Mode, Text Mode比较简单，本文重点介绍模式PDU Mode，以西门子公司的产品TC35T为例。 （2）计算机与TC35T的通信 1、RS232串口连接 由于TC35T自带RS232串口线，故只需将其连接到计算机串口即可。打开超级终端，选择相应的串口，将端口参数设置为：速率4800、奇偶校验位无、数据位8、停止位1、流量控制硬件。 2、连接测试 输入“AT”然后回车，屏幕上返回“OK”表明计算机与TC35T已连接成功，TC35T能够正常工作。这时就可以测试各类AT命令。 当测试命令“AT+CMGS=?”时，如果返回“OK”标明TC35T支持该指令。该指令的完整语法如下： 如果此时TC35T处于PDU Mode（即“AT+CMGF?”返回“0”） AT+CMGS=PDU is given 如果短消息发送成功，则返回“OK”，并显示信息号： +CMGS: , 如果短消息发送失败，则返回如下信息号： +CMS ERROR: 如果此时TC35T处于Text Mode（即“AT+CMGF?”返回“1”） AT+CMGS=,todatext is entered 如果短消息发送成功，则返回“OK”，并显示信息号： +CMGS: , 如果短消息发送失败，则返回如下信息号： +CMS ERROR: 另外，由于使用的是TC35T，当有新的短消息到来时，需要TC35T产生提示，使用指令“AT+CNMI”。该指令的完整语法如下： AT+CNMI=, 如果有新的短消息来到，则TC35T将自动返回下列提示： +CMTI: “SM”, 此时读出，然后用“AT+CMGR”指令即可读出短消息内容。 （3）短消息编码 设需要发送的短消息内容为“Hi”，使用的GSM字符集为7位编码。首先将字符转换为7位的二进制，然后，将后面字符的位调用到前面，补齐前面的差别。例如：H翻译成1001000，i翻译成1101001，显然H的二进制编码不足八位，那么就将i的最后一位补足到H的前面。那么就成了11001000（C8），i剩下六位110100，前面再补两个0，变成00110100（34），于是“Hi”就变成了两个八进制数 C8 34。 （4）短消息的发送与接收案例 鉴于TC35（T）支持TEXT格式，我们在试验中主要测试该格式。 1、设置短消息中心 AT+CSCA=+8613800731500(短消息中心)； 2、设置短消息发送格式 AT+CMGF=1 (1-TEXT; 0-PDU)； 3、发送短消息(短消息内容为“test”) AT+CMGS目的地址) ；4、设置短消息到达自动提示: 设置短消息到达提示当短消息被接收，将获取指令：+CMTI:SM,INDEX(信息存储位置)AT+CNMI=1,1,0,0,1()； 5、获取短消息内容(Once more)，假设INDEX8。 （5）注意事项 1、短消息中心一般不会改动，如果短消息中心号码改动，在使用“AT+CSCA”语句时，记住TC35要重新启动，否则TC35不能正常工作（TC35T不存在此问题）。 2、某些SIM卡带有密码，启动时需要输入密码。 3 信息传输系统的硬件设计3.1 异步通信异步通信是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备（如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收）。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。 异步通信也可以是以帧作为发送单位。接收端必须随时做好接收帧的准备。这时，帧的首部必须设有一些特殊的比特组合，使得接收端能够找出一帧的开始。这也称为帧定界。帧定界还包含确定帧的结束位置。这有两种方法。一种是在帧的尾部设有某种特殊的比特组合来标志帧的结束。或者在帧首部中设有帧长度的字段。需要注意的是，在异步发送帧时，并不是说发送端对帧中的每一个字符都必须加上开始位和停止位后再发送出去，而是说，发送端可以在任意时间发送一个帧，而帧与帧之间的时间间隔也可以是任意的。在一帧中的所有比特是连续发送的。发送端不需要在发送一帧之前和接收端进行协调（不需要先进行比特同步）。每个字符开始发送的时间可以是任意的t00110110起始位结束位t每个帧开始发送的时间可以是任意的以字符为单位发送以帧为单位发送帧开始帧结束。3.2 串行通信的工作原理在各种单片机应用系统的设计中，如智能仪器仪表、各类手持设备、GPS接收器等，都会遇到怎样与PC机进行通讯的问题。微机的主板通过并行口和串行口等与外设交换数据，并行口主要进行短距离的数据传送，传送速率较快，通常用作打印机的输出。而长距离的数据传送只能采用串行口，串行口只需一根数据线进行数据传送，传送距离较长，投资较少，但传送速率较低。因此，在数据量不大、传输要求不高的情况下，一般都采用串行通讯方式，即通过与PC机配置的RS-232标准串行接口COMl, COM2等相连接来实现应用系统与PC机之间的数据交换。为了能使微机与单片机之间能通信，必须遵守相同的通信协议。由于单片机的串行口以TTL电平进行输入输出，而微机的RS-232接口则采用+12V和的-12V电平方式，与PC机RS-232标准串行接口的电气规范不一致，因此要实现单片机与PC机之间的数据通读，必须进行电平转换。一般常用的平转换器件有MC1488,MC1489及MAX232等，但MC1488, MC1489需要+-12V电源，这对于不具备+-12V电源的单片机系统是非常不便的，而双路RS-232收发器MAX232就是基于这一功能开发的新型器件。3.3 RS-232C接口串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。RS-232C标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。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RS-232的最新一次修改(1969在这之前，有RS232B ，RS232A)。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。RS-232C规定标准接口有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，它们是：（1）联络控制信号线：数据装置准备好(Data set ready-DSR)有效时(ON)状态，表明MODEM处于可以使用的状态。数据终端准备好(Data set ready-DTR)有效时(ON)状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送(Request to send-RTS)用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效(ON状态)，向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送(Clear to send-CTS)用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TXD发送数据。这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端(远地)的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RXD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD)线。振铃指示(Ringing-RI)当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效(ON状态)，通知终端，已被呼叫。（2）数据发送与接收线：发送数据(Transmitted data-TXD)通过TXD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。接收数据(Received data-RXD)通过RXD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。（3）地线有两根线SG，PG信号地和保护地信号线，无方向。3.4 RS-232C引脚及使用从机械特性而言，RS-232C包括标准的25针及简化的9针引脚排列。实际上，RS-232C的25条引脚中有许多是很少使用的，要完成最基本的串行通信功能，只需要RXD , TXD和GND即可。表1为常用的9针接口各引脚的信号功能。 表1引脚信号信号源类型描述1DCDDCE控制载波信号检测2RXDDCE数据数据接收3TXDDTE数据数据接收4DTRDTE控制数据终端准备好5GND信号地6DSRDCE控制数据设置准备好7RTSDTE控制请求发送8CTSDCE控制清除发送9RIDCE控制振铃指示从电气特性而言，RS-232总线的逻辑电平与TTL电平完全不兼容，因此必须进行电平转换。目前常使用的电平转换电路为MAX232。3.5 接口电平转换电路MAX232MAX232是双路驱动/接收器，内部包括电容型的电压生成器，