GSM短消息收发系统的设计与实现

摘 要近些年来,由于通讯网络的飞速发展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于 GSM 网络 的无线监控系 统成为当前远距离无线监 控领域最为广泛的应用。本文对基于 GSM 短消息收 发系统的设计与实现作了具体描述，给出了系统的软硬件设计方案。具体来说，在硬件方面，本系 统以 STC89C516RD+为控制器，采用西门子 TC35i 为短信模块， 实现短信的收发系统的硬件部分；在软件方面，给出了系统的软件设计，包括 PC 与单片机通信部分和短消息收发部分。最后实现系统监控功能。这种 GSM 短消息收发系统能实现无线现控制，节约人力、物力，提高管理水平的目的。并且具有低成本、可升级和易扩 展的特性,能同时满足个体用户和小规模用户的需求,应该具有更良好的应用前景。关键词：GSM 短消息收发 平台；TC35i；AT 指令；STC89C516RD+单片机1The Design And Implementation Of The Information Dissemination System Based On The GSMAbstractIn recent years, due to the rapid development of communication networks and the combination of mobile communication and the practical application, various wireless networks monitoring system based on the GSM have become the most widespread application in the field of recent remote wireless monitoring. The article made a specific description of the design and implementation of the Information Dissemination System based on the GSM, and showed the design of the hardware and software in this system.Specifically,in the hardware,the system controllerSTC89C516RD+ using Siemens TC35i MODULE for SMS, achieved the Informations Dissemination;in the software, the design had been shown, including the part of PC and single-chip communication and the part of Information Dissemination ;finally, the systems monitoring function achieved. This Information Dissemination System of GSM is able to achieve wireless monitoring, and is beneficial to saving labor power and resources, and raising the level of management. Whats more, the system has specific properties as low-cost, scalable and easy to expend the features, and it can meet the individual users and small-scale users in the meantime, so it should have a better prospect in application.Keywords: Information Dissemination Platform of GSM ；TC35i；AT Commands；STC 89C 516RD+ Single-chip2目 录1 绪论 .12 系统结构框图 .23 GSM 模块设计 .23.1 TC35I 的控制简介 .33.2 短消息 AT 指令 .33.3 收发短消息的模式 .44 单片机及外围器件的设计 .44.1 电源电路 .44.2 单片机主控制电路 .54.2.1 SoC 型单片机 STC89C516RD+ .54.2.2 单片机 STC89C516RD+I/O 接口电路 .64.3 单片机与 TC35I 的硬件接口 .74.4 实时时钟电路 .84.5 存储电路 .94.5.1 存储电路芯片介绍 .94.5.2 存储电路 .104.6 看门狗电路 .114.6.1 看门狗芯片介绍 .114.6.2 看门狗电路 .125 系统软件设计 .145.1 主程序流程 .145.2 PC 与单片机通信部分 .145.3 短消息收发 .156 结语 .16谢辞 .16参考文献： .17附录 系统总体电路图 .1931 绪论 近些年来,由于通讯网络的飞速发展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于 GSM 网络 的无线监控系 统成为当前远距离无线监 控领域最为广泛的应用。另一方面,基于嵌入式概念的单片机和 PC 通过串行口构成的多微机 监测系统己经广泛应用于工业控制、数据 传输、水利系 统、消防治安、智能楼宇、银行金融等方面,这些系统原来大多采用有线网络、短距离无线网络等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合。 GSM 短消息 业务以其连 接简单、 费用低廉、覆盖范围广、实现方便等优点得到了广泛的应用。基于 GSM 短消息业务不需要建立拨号连接，只需把待发的消息加上目的地址发送至短消息中心，再由短消息中心转发到最终目标。结合GSM 网 络的短信息收 发系 统解决了上述的不足,具有低成本、可升级和易扩展的特性,能同时满足个体用户和小规模用户的需求,应该具有更良好的应用前景。进入 21 世纪，移动通信技术以惊人的速度迅猛发展。无论是 CDMA、2.5G 还是 3G，移 动 通信的发展目 标都是在更好的语音通信之外，向用户提供更加丰富多彩的高速无线数据应用。随着 GSM 移动通信网络的迅速普及和竞争的日益激烈，新技术和新业务的开 发和应用已经提到一个十分重要的位置。短消息业务(SMS)是全球移 动通信系 统 GSM 的一项基本业务 ，它利用信令信道 传输，不用拨号建立连接，直接把要发 的信息加上目的地址发送到短消息服务中心(service center)，由短消息服务中心再发给最终的信宿，是目前应用最广泛的一种通信方案。短信息业务以其连接简单 、费用低廉、覆盖范 围 广、实现方便等优点得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于短消息业务的各种应用也蓬勃发展起来。短消息业务与语 音及传真是 GSM 网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，经 短消息中心完成存储和转发功能，每条短消息的信息量为 140bit。在短消息的可靠 传递基础上， GSM 专业调制解调器的出现给 GSM 的发展注入了新的活力，它改 变了传统的以语音为主要的通信手段，使 GSM 网络数据通信得到广泛的应用。目前市场上提供的 GSM 调制解调器和模块提供了 RS232 标准数据接口，采用 AT 指令控制，符合 ETSI 标准 GSM0707 和GSM0705。基于这种技术 ，以 GSM 网络作为无线传输平台可以开发出多种应用领域。本文对基于 GSM 短消息收 发系统的设计与实现作了具体描述，给出了系统的软硬件设计方案，对主要硬件，即 GSM 模块 TC35i 和 STC89C516RD+单片机作了重点介绍。给出了系统的软件设计，包括 PC 与单片机通信部分和短消息收发部分。最后实现系统监控功能。42 系统结构框图根据设计要求及方案论证，系统整体电路方框图如图 1 所示。图 1 系统整体硬件电路方框图在图 1 所示的方框图中，单片机系统包括单片机系统芯片 STC89C516RD+、时钟芯片 DS1302、看门狗芯片 MAX6865、以及扩展的 32K 片外存储器CY62256。CY62256 通过 地址锁存器 74HC573 以总线的方式与单片机连接。这样在用 C 语言 编程的时候只需要在程序中把要使用的变量定义为外部（XDATA）变 量即可。无需考 虑存贮空间的分配以及 寻址的方式，使程序设计有所简化。GSM 模 块采用 TC35i，TC35i 带有标准的串行通信接口通过 MAX232 进行电平转换后与单片机进行接口。在本设计中我们的重点是进行短信息的接收与PDU 解码。由于 TC35i 与 终端都必须通过串行通信接口与单片机相连，而大多数单片机都只有一个标准的 UART 接口（也有少部分 Soc 型单片机如， C8051F系列中的一些芯片以及华邦的 W79E225 等有两个 UART 接口，但价格相对较高），因此考虑使用模拟的串行通信口，这样既降低了成本又充分的利用了片内的定时器资源，事实证明这是可行的。3 GSM 模块设计采用 GSM 的短信功能，可以使某些控制达到 “零距离” 。由于短信息的费用低廉，可以取代传统的主机作 为服务器进行的信息发送方式，采用 GSM 模块可以为我们的终端达到设计的要求，即远程控制、 终端自 动控制的目的。 现在详细介绍以下采用单片机（STC89C51RC/RD+系列）控制 TC35i 模块（廉价的 GSM 模块）进行发送、接收 GSM 短信信息的方法，这也是本系统中比较重要的设计环节。电源电路GSM 模块接口电路终端看门狗电路信息存储单元电路实时时钟电路单片机系统控制器单片机系统53.1 TC35i 的控制简介TC35i 是西门子公司推出的新一代无线通信 GSM 模块，它自带 RS232 通讯接口，可以方便地与 PC 机、 单片机联机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真。TC35i 模块的工作电压为 3.3-5.5V，可以工作在 900MHZ 和 1800MHZ 两个频段，所在频段功耗分别为2W（900MHZ）和 1W（1800MHZ）。模 块有 AT 命令集接口，支持文本和 PDU 模式的短消息、第三组的二类传 真以及 2.4K、4.8 K、9.6 K 的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话、漫游 检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK 等模式。通过独特的 40 引脚的 ZIP 连 接器，实现电源连接、指令、数据、语 音信号及控制信号的双向传输。通 过 ZIF 连 接器及 50 欧天线连接器，可以分别连接 SIM 卡支架和天线。TC35i 模块主要有 GSM 基 带处理器、 GSM 射频模 块、供电模块（ASIC）、闪存、ZIF 连接器、天线接口六部分组成。作为 TC35i 的核心，基带处理器主要处理 GSM 终端内的 语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件 电路的前提下，可以支持 FR、HR 和 EFR 语音信道编码。3.2 短消息 AT 指令AT 指令集是由诺基亚、 爱立信、摩托 罗拉和 HP 等厂家共同为 GSM 系统研制的，其中包含了短信息的控制。AT 指令用于由终 端设备(TE)或数据终端设备(DTE)，发送到 终端适配器(TA) 或数据电路终接设备(DCE)。设备通过发送 AT 命令来控制移动台，并与 GSM 网络业务进行交互。通过 AT 命令可进行呼叫、短信、电话本、数据业务、补充业务等方面的控制。本文中由单片机发送 AT 指令来控制 GSM 模块 接收和发送手机短消息。常用短消息相关 AT 指令及说明如表 1 所列。表 1 常用短消息 AT 指令说明AT 指令 说 明AT+CMGF 选择短信格式。0，PDU 模式;1,TEXT 模式AT+CNMI 选择如何接受新短信指令。有新信息来到时，自 动提示“+CMTI:”SM”,”AT+CMGR 读取短信息，返+CMGR:”RECUNREAD”打头的包含发送方手机号码、时间日期及短信息内容的字符串AT+CMGS 发送短信息，消息 发送成功则显示 “+CMGS:”并返回“OK”AT+CMGD 删除短信息，发送 “AT+CMGD=”,返回“OK”63.3 收发短消息的模式GSM 移 动通信中的短消息传输主要有以下 3 种类型：分组模式（Block Mode）。该模式是最早期的短消息传输方式，其通信效率最低。文本模式（Text Mode）。Motorola D15 不支持该模式。PDU（Protocol Date Unit）模式（PDU 模式）。(1)Text 模式Text 模式是纯文本方式，可使用不同的字符集。该模式下信息传送和接收的编码比较简单，但国内手机 Text 模式下不支持收 发中文汉字字符的手机短消息。本文通过编码转换实现 了 GSM 模块在 Text 模式下收发中文短信息。(2)PDU 模式PDU 模式被所有手机支持，可发送中英文短信。PDU 模式下可采用 3 种编码方式，分别是 7 位、 8 位和 UCS2 编码，分 别用于发送普通的 ASC 字符、数据消息和 Unicode 字符。按照 GSM0705 协议规定，手机短信息中的汉字编码均采用 Unicode 码。如表 2 所列，PDU 模式中画横线部分依次为短信息中心号码、发送短信方手机号码以及发送短信的日期和时间。其代码表示为将实际数据两两颠倒，例如实际短信息中心号码应为“8613800311500” 。短信内容“你好!” 均为 Unicode 字符“4F60597D0021”。其他各项的具体说明见参考文献。表 2 PDU 模式和 Text 模式接受短信息格式对照表PDU模 式+CMGR:0,26089168310831105F0040D91685139816674F5000870708191847423064F60597D0021TEXT模 式+CMGR:”RECUNREAD”,”+861593186XXXX”,”07/07/18,19:49:37+32”4F60597D0021经研究比较发现，所要提取的短信信息包括手机号码、时间和短信内容。在Text 模式下 时间 和日期均 为 ASCII 码，可直接 读取，只需将内容中汉字部分的Unicode 码转换成国标码；而在 PDU 模式下除汉字 编码转换外， 还需将号码、时间部分编码进行两两颠倒的转换，才能得到所需的正确信息。故在系统设计中将GSM 模 块设为 Text 模式，更能简化程序设计。74 单片机及外围器件的设计4.1 电源电路首先系统所需要的电源电压为 5V，所以电源电路设计成 12V 输出。另外，电源电路还具有对蓄电池进行充电的功能。现简单介绍其工作原理：220V 交流电经变压器 J1,将电压降到 12V 左右，经二极管 D1、D2 整流后直接加至 5V 稳压块 7805 的输入端，由输出端 输出 5V 电压。其原理图如图 2 所示。图 2 电源电路原理图4.2 单片机主控制电路由设计方案可以确定单片机主控制电路单片机选用 STC89C516RD+，现在详细介绍该单片机的特点和连接方式。4.2.1 SoC 型单片机 STC89C516RD+STC89C516RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超 强抗干扰、高速、低功耗的单片机。元件使用方便，指令代码完全兼容 传统 51 内核的单片机， 12时钟（机器周期），6 时钟（机器周期）可任意选择，最新 D 版本内部集成了MAX810 专用复位电路。 STC89C516RD+单片机 PQFP 封装，其单片机芯片的管脚分布图如图 3。3 32 21 1J1JACK+5VC1470uF/16VC20.1uFC30.01uF321 7805W1 7805DC12VD11N40XXD2C447uF8图 3 STC89C516RD+单片机 PQFP 封装管脚分布功能引脚：P0.0P0.7 P0 口 I/O 口；P1.0P1.7 P1 口 I/O 口；P2.0P2.7 P2 口 I/O 口；P3.0P3.7 P3 口 I/O 口， 还可周围特殊功能引脚；P4.0、P4.1 P4 口 I/O 口；RST 硬件复位引脚；XTAL1、XTAL2 时钟引脚；EA 外部程序存储器地址允许输入端/ 固化程序电压输入端；VCC、VSS 电源引脚。STC89C516RD+单片机的特点：（1）增强型 6 时钟（机器周期），12 时钟周期（机器周期）8051CPU；（2）3.4-5.5V 工作电压（5V 单片机）；（3）工作频率范围 080MHz； （4）用户应用程序空间 64K；（5）片上集成 1280 字节 RAM；（6）36 个通用 I/O 口， P1、P2、P3、P4 准双向口弱上拉，P0 口开漏输出；（7）支持 ISP、IAP，无需 专用编程器，可通过串口（P3.0 ，P3.1）直接下载用户程序；（8）EEPROM 功能支持；（9）硬件看门狗支持，可完全省去外部看门狗；（10）内部集成专用复位电路 MAX810，外部晶振 20M 一下时可省去外部复位电路；（11）3 个 16 位定时器计数器；（12）外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down 模式可由外部低电平触发方式唤醒；（13）全双工 UART 串行口，可用 软件模拟多个串行口；（14）特有的软件复位功能；（15）程序加密性强。STC89C516RD+单片机的特殊功能寄存器在原有 51 内核单片机的基础上进行了扩展，新增加了一些特殊功能寄存器，软件程序 设计可以查阅STC89C51RC/RD+系列单片机的用户手册详细资料， 这里不在赘述。仅了解各管脚的功能和使用的连接方式，以设计电路原理图。94.2.2 单片机 STC89C516RD+I/O 接口电路前面我们已经介绍了 STC89C516RD+的功能特点，所以我们只需要确定单片机的 I/O 接口的分布即可设计电路板，单片机 I/O 接口分布如图 4 所示。图 4 单片机 STC89C516RD+I/O 接口分布 电路从图中所示可以知道我们主要使用了 P0 口作为存储电路的数据输入和输出端口，P1 、P2 口作为存储电 路高 8 位的地址和控制端口，P3 口是多功能端口作为复位电路和实时时钟电路端口，还使用了串口 TXD 和 RXD 作为终端和 GSM模块的传输口。各部分电路原理将在下面的电路中详细分析。4.3 单片机与 TC35i 的硬件接口前面我们已经介绍了 TC35i 的控制特点和用 PC 机来控制 TC35i 的方法，所以我们只需要将 PC 机输 出的控制命令转化成单片机 输出的指令即可，因此我们必须要将单片机接口和 TC35i 接口相连。TC35i 带有标准的串行通信接口通过 MAX232 进行 电平转换后与单片机接口进行通讯， 因此只需要使用一根串口通信 电缆（DB9）连接单片机的串口与TC35i 的串口即可。单片机与 TC35i 的通信电缆连接方式如图 5 所示。只需要设计一个 TTL 转 MAX232 电 平电路，连接到 MCU 的 UART 口，另一端直接连接A14A13A12A11A10A9A8AD0AD1AD2AD3AD4AD6AD5AD7ALE/WR/RDRXDTXDRSTSCLKCPUX2CPUX1P1.51 P1.62P1.73 RST4P3.0/RXD5 P4.3/INT26P3.1/TXD7 P3.2/INT08P3.3/INT19 P3.4/T010P3.5/T111P3.6/RW12P3.7/RD13X214X15GND16P4.017P2.018P2.119P2.220P4.2/INT339P1.0/T240VCC38P0.037P0.136P0.235P0.334P0.4 33P0.5 32P0.6 31P0.7 30EA 29P4.1 28ALE 27PSEN 26P2.7 25P2.6 24P2.5 23P2.422P2.321P1.1/T2EX41P1.242P1.343P1.444STC89C516RD+U002STC89C516RD+DIODRSTRXD1TXD1LED1LED2-VLED3-RTWDITEST+5V+5V10到 TC35i 串口。MAX232 电平转换电路如图 6 所示。图 5 单片机与 TC35i 的连接方式图 6 MAX232 电平转换电路图中仅介绍一路转换，终端的串行通讯不再讲解和 TC35i 相同。MAX232 电平转换电路的原理就是有单片机向 RX 和 TX 发送 时钟和数据信号， 单片机使时钟信号 TX 端置 1 时数据信号 RX 向单片机传输数据，置 0 时数据传输中断，因为数据信号 RX 在时钟信号 TX 的控制下按字节进 行传输，数据信号就形成高低电平不等的数据包，因此就称为 MAX232 电平转换电 路，这也是此电路的电平转换原理。指令输出的方法，首先将单片机串口设置成模式 1（9600，N，8，1），依次将AT+XXX 以 ASCII 码形式 输出到 UART 口；接收 TC35i 的数据采用中断方式发送控制指令，然后进行控制。123456789RS1RS232123456789RS2RS232 TC35iC1+1C1-3C2+4C2-5T1IN11T2IN10R1O12R2O9 R2IN 8R1IN 13T2O 7T1O 14V- 6V+ 2U006MAX232+5VC131uF/16VC141uF/16VC121uF/16VC111uF/16VTXDRXD TXRXTXD1RXD1RX1TX1114.4 实时时钟电路在本系统中需要显示当前的日期、时间提示，因此我们使用一个时钟芯片，用来提供年、月、日、星期、小时、分钟等信息内容。我们选用 DALLAS(达拉斯)公司生产的时钟芯片 DS1302，外形 图如图 7 所示。图 7 DS1302 外形及管脚分布DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM，通 过简单的串行接口与 单片机进行通信。 实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES（复位），（2）I/O（数据线 ），（3）SCLK（串行时钟）。时钟/RAM 的读/ 写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低 保持数据和时钟信息时功率小于 1mW。双 电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1 为可编程涓流充电电源，附加七个字节 存储器。其与 单片机连接原理图如图 8 所示。图 8 实时时钟电路从图中可以看出 X1、X2 连接 32.768MHZ 的晶体振 荡器，用来产生 DS1302的片外振荡脉冲，VCC 1 脚 连接一块纽扣的电池作为备用电源，SCLK、I/O、RST脚接单片机，运用单总线方式控制。vcc1 1X12X23GND4VCC21SCLK 7I/O 6/RST 5U005DS1302 BT1BATTERY 3VSCLKDIODRST+5V21X232768S C LK 7V C C 21X 12X 23R S T 5I/ O 6V C C 1 8G N D4124.5 存储电路4.5.1 存储电路芯片介绍CY62256 是一种 328 的高集成度的 RAM，采用单一+5V 电源供电，双列直插式 28 引脚 SOIC 封装，它存 储容量大、集成度高、成本低，具有灵活的 读写性和较好的数据非易失性等特点，其芯片的引脚排列如图 9 所示。图 9 CY62256 芯片引脚排列功能引脚：A0A15 16 位的地址输入端口；I/O0I/O7 8 位输入和输出端口；CE 地址锁存使能端，用来控制锁存器；WE、OE 读写选通信号端，（低电平有效）VCC、GND 电源引脚74HC573 三态输出的八路 D 透明锁存器，双列直插式 SOJ-20 封装，用于暂存数据信息的作用，其芯片引脚排列如图 10 所示。图 10 74HC573 芯片引脚排列功能引脚：LE 锁存器使能输入端；OE 三态允许控制端（低电平有效）；D0D7 数据输入端； OE 1D0 2D1 3D2 4D3 5D4 6D5 7D6 8D7 9LE 11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q01974HC573A021 A123A224 A325A426 A51A62 A73A84 A95A106 A117A128 A139CE20 WE23OE22I/O0 11I/O1 12I/O2 13I/O3 15I/O4 16I/O5 17I/O6 18I/O7 19A1410 GND 14VCC 2813O0O7 输出端；VCC、GND 电 源引脚。4.5.2 存储电路在控制系统中，采用 SoC 型 STC 系列宏晶单片机 STC89C516RD+同时扩展 RAM6264 用于存放与显示屏对应的要显示的 128B 数据以及从 GSM 模块读取的信息。为了增大存放数据的容量，本 设计采用了 CY62256（512KB）进行数据的存储。它有 15 条地址总线 ，其中低 8 位地址由 P0 口经 74HC573 锁存器后提供，而且也作为 8 位数据 I/O，高 8 位地址由 P2 口提供。存储电路原理图如图 11所示。图 11 存储电路原理图从电路图中可以看出单片机与输出锁存器和存储器之间的接口很简单，采用了总线的传输方式，这种 输出锁存器可以应用于任何需要额外数字输出的环境中。CY62256 的地址输 出被用来驱动 74HCT573 锁存器使能输入端 LE（Latch Enable）。只要处理器访问那些分配给这种设备的存储区域，那么地址解码器将会触发锁存器以获取数据总线上的信息。因此，处理器会把一个字节的信息写入到锁存器地址区域中的任意地址上，接着这一字节的信息便会被输出到终端。采用动态扫描方式，用 74HC573 三态输出的八 D 透明锁存器进行 16 行的逐行扫描，利用人眼的视觉暂 留效果，在 显示屏上可以减少发热量，而且可以 节省 I/O 资源。AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7ALEA0A1A2A3A4A5A6A7AD7.0 A7.0A14.0 AD7.0/RD/WROE1D02 D13D24 D35D46 D57D68 D79LE11Q7 12Q613Q5 14Q4 15Q316Q2 17Q1 18Q019U003 74HC573A51 A62 A73A84 A95 A106A117 A128 A139A1410IO0 11IO112IO2 13IO3 15IO416IO5 17IO6 18IO719CE 20A021OE 22A123 A224 A325A426 WE 27U004 CY62256-70SNCA14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0144.6 看门狗电路4.6.1 看门狗芯片介绍看门狗电路采用 MAX6865 作为控制。MAX6865 是美信公司 纳安级功耗的微处理器监控电路，带有手 动复位及看门狗定时器，MAX6865 为 SOT235 的封装，其芯片的引脚排列如图 12 所示。图 12 MAX6865 引脚排列功能引脚：VCC 、GND 电源引脚；RSET 软件复位端；MR 硬件复位端；WDI 软件信息控制端。4.6.2 看门狗电路在我们设计的系统中终端是工作在无人值守的情况下，由程序自行控制和执行的，因此必须防止程序跑 飞而造成的死机，系 统 崩溃等。 STC89C516RD+单片机内部集成了硬件看们狗可以满足系统安全性的需求。另外我们还使用了一个外部看门狗芯片 MAX6865 备用。STC89C516RD+ 单片机通过向特殊功能寄存器 WDT_CONTR 写入指定的数据，来启动或复位内部看门狗。WDT_CONTR 寄存器的各位及其功能如表 3 所示。表 3WDT_CONTR 寄存器Mnemonic ADD Name 7 6 5 4 3 2 1 0 Reset ValueWDT_CONTRE1h WDT control register- - EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2 PS1 PS0 XX00,000表中各位描述：（1）EN_WDT 看门狗允许位，当 设置为“1”时，看 门 狗启动。（2）CLR_WDT 看门狗清“0” 位，当设置为“1” 时，看门狗重新计数，硬件将自R S ET1M R3G N D2V C C 5W D I 4M A X 6 8 6 515动清“0”此位。（3）IDLE_WDT 看门狗“IDEL” 模式，当 设置为“1”时，看门狗定时器在“ 空闲模式”计数。当该位清“0”时 ，看门狗计数器在“空闲模式”不计数。（4）PS2、PS1、PS0 看门狗定时器预分频设置控制位。看门狗预分频值如表4 所示。看门狗溢出时间计算。看门狗溢出时间=（NPre_scale32768）/Oscillator frequency，例如，当系统晶振频率为 12MHz，12 时钟 模式，则看门狗溢出时间= （12Pre_scale32768）/12000000。了解了看门狗定时器特殊功能寄存器各位的功能，我们就可以使用汇编语言或者 C 语言来操作该寄存器。下面是使用 C 语言操作单片机内部看门狗的子程序。表 4 看门狗定时器预分频值PS2 PS1 PS0 预分频（Pre_scale）看门狗定时器溢出时间（ ms）（12MHz 晶振，12 时钟模式）0 0 0 2 65.50 0 1 4 131.00 1 0 8 262.10 1 1 16 524.21 0 0 32 1048.51 0 1 64 2097.11 1 0 128 4194.31 1 1 256 8388.6void Reset_Wdt(void)WDT_CONTR = 0x3f; /复位看门狗void Init_Wdt(void)WDT_CONTR = 0x3f; /看门狗初始化，使用 18.432MHz晶振，设置为 256 分频，溢出时间大约 5.46 s有了这两个子程序，在使用 STC89C516RD+的内部看 门狗的时候，在程序的开始处调C1110uFR210KR31K3 32 21 1T002TESTRSET1MR3 GND2 VCC 5WDI 4U001MAX6864S001RESETR11KWDIRST+5VTEST+5V16用 Init_Wdt 函数，然后在主程序的适当位置调用 Reset_Wdt 函数就可以实现启动以及复位看门狗。一旦程序跑飞或者死机，在 规定的时间内（例如本程序中的5.46s）没有调用 Reset_Wdt 函数，看 门狗计数器就会溢出，同时发复位信号给单片机，重新启动系统。MAX6865 的使用与单片机内部看门狗的使用相同，只是MAX6865 的定时器清“0” 是通过把单片机的 P4.2 脚（P4.2 脚与 MAX6865 的WDI 脚相连）置“1”来实现的。MAX6865 的看门狗电路如图 13 所示。 图 13 MAX6865 看门狗电路5 系统软件设计本系统设计中用到的主要设备是 GSM 无线通信模块 TC35i，通过 AT 命令进行控制，数据传输主要采用短消息方式。软件设计 包括中心站系统程序设计和基站系统程序设计。其软件包括界面设计及初始化程序、短消息的收发程序。基站程序设计中包括单片机初始化、主程序、定时信号采集中断程序、通过串口的短消息收发程序。完成对应 用程序的编写及调试。5.1 主程序流程主程序主要负责系统的初始化，包括单片机时钟设置、端口工作方式设置、串口设置(波特率、中断允许等)、默认系统数据的恢复(如时间设置、标志位清零等)、GPRS 模块的初始化、中断初始化等。然后反复 查询 SIM 卡网络注册情况，直到注册成功。最后进入低功耗模式，等待中断。流程如图 14 所示。17开始硬件初始化数据初始化GPRS 模 块初始化中断初始化SIM 卡注册网络成功进入低功耗模式等待中断YN图 14 系统主程序流程5.2 PC 与单片机通信部分该部分包括机组工作数据的采集和反向控制命令的发送，由串口 RXD/TXD完成。PC 控制器通过 RS-232 总线传送多帧数据，数据内容包括机组运行状态、全部温度数据和输入/输出状态信息，以及故障信息等。短消息控制器内的单片机在串口 RXD/TXD 接收中断过程中判断并处理接收到的数据。5.3 短消息收发本部分要实现的功能有：接收控制方发来的短消息并提取有效命令词、组装控制帧;采集到紧急故障信息时，或是需要反 馈执行 结果时，向控制方发送短消息。主要通过串口 RX/TX 进行通信，以 AT 命令来实现接收及发送的功能。用到的AT 命令主要有:查询注册状态 AT+CREG;短消息列表 AT+CMGL;短消息发送AT+CMGS;短消息删除 AT+CMGD。图 15 为串口 RX/TX 的接收和发送中断流程。18接受中断本帧数据接收完？新短消息通知？读 取内容处理中断返回继续接 收其他命令反馈信息发 送中断有数据发送？发送完毕？处理中断返回继续发 送NYNYYNYN图 15 串口 RX/TX 接收/ 发送中断流程6 结语本文在提出总体设计方案的基础上，完成了系统的硬件和软件设计、应用程序的编写及调试，经实际运行验证，取得了 满意的效果。就目前的测试结果而言，结合远程监控的优势，具有 较强的实用性。 对软硬件作适当扩充修改后， 还可应用于环境监测、石油开采设备的监测与控制、 农作物生长状况的监测、交通管理系统及安防系统等诸多领域。谢辞这次毕业设计是由我们在指导老师的精心指导和耐心鼓励下完成的。从课19题选定到方案确定，从理论指导到实际操作指导老师为我作出了认真的分析和耐心的讲解，给我们提供了极大的帮助。同时指导老师严谨的治学态度，丰富的实践经验，在治学及做人方面使我受益匪浅。也让我们在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快，才使我的毕业设计能够顺利的进行下去。至此论文定稿之际，向指导老师表示衷心的感谢。在这里我还要感谢我的同学对我的鼎力帮助，他们给我的毕业设计提出了不少建议，使设计更实用和完美。在这里向他们表示感 谢！最后，再次向各位 领导、各位老师致以崇高的敬意和最衷心的感谢！参考文献：1 莫雷（Mouly,M）,帕特（Pautet,M.B.）.GSM 数字移动通信系 统 .北京.电子工业出版社.1996:20-242 John Scourias.Overview of the Global System for Mobile Communications.2000203 Michel Mouly and Marie-Bernadette Pautet. The GSM System for Mobile CommunicationsJ.2000:15-604 胡珊, 顾其威. 无人值守变电站智能化远程图像监控系统. 计算机工程J. 2003,29(2):218-2205 李晔,于大鹏.基于 GSM/SMS 建立远程智能抄表系统的 设计与实现移动通信J.2003,(1):124-1276 倪建军,范跃祖,李松林.利用 GSM 短消息业务实现 GPS 车辆监控.电子技术应用J.2000,26(7):53-557 齐保良,杜文洪.利用全球移动通信系统的公交车预报与调度系统.电子技术J.2003,(2):27-308 袁明新,李勇,张勇.汽车状态远程监测中计算机与手机通讯的实现.工业控制计算机J,2003,16(3):53-559 Derekenaris,J Garofalakis,C Makris,etal.Integrating GIS,GPS and GSM echnologies for the effective management of ambulances. Computers, Environmentand Urban SystemsJ.2001,25:267-27810 余成波. 无线点对多点的远程在线数据采集系统的研制. 电子技术应用J.2002,(12):16-1911 李洪涛, 皇甫堪, 闫吉洁.基于无线数据传输