GSM短消息收发系统的设计与实现【毕业论文+答辩稿+开题报告+任务书+外文翻译】
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本科生 毕业论文（设计）开题报告 题目名称 消息收发系统的设计与实现 学生姓名 所学 专业 应用电子技术教育 班级 指导教师姓名 所学专业 自动控制 职称 副教授 一、选题的目的意义 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 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 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。 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 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。 二、国内外研究综述 目前已建成的覆盖全国 的 字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。 因此在国内外很多行业都开始应用这种技术来传递信息和一些工业的远距离控制。 展可分为以下几个阶段： 1. 1982 年北欧四国向 交了一份建议书，要求制定 900段的欧洲公共电信业务规范，以建立全欧洲统一的蜂窝系统。同年，成立了移动通信特别小组 （ 2. 在 1982 年 1985 年期间， 讨论 焦点 是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网标准问题，直到1986 年决定为制定数字蜂窝网标准。 3. 1986 年，在巴黎对不同公司、不同 方案 的系统（ 8 个）进行了比较，包括现场试验。 4. 1987 年 5 月选定窄带 案。 与此同时 ， 18 个国家签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。 5. 1988 年颁布了 准， 也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段， 括两个并行的系统： 这两个系统功能相同，主要是频率不同。 进入 21 世纪，移动通信技术以惊人的速度迅猛发展。无论 是 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 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 (为 络的一种基本业务，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 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 140短消息的可靠传递基础上， 业调制解调器的出现给 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 络数据通信得到广泛的应用。目前市场上提供的 制解调器和模块提供了 准数据接口，采用 令控制，符合 准 于这种技术，以 络作为无线传输平台可以开发出多种应用领域。 三、主要研究内容 1、 消息远程测控系统的结构组成 ； 2、 块的设计； 3、单片机及外围器件的设计 ; 4、 系统的软件设计 ； 四、毕业论文（设计）的研究方法和技术路线 主要研究 基于 消息业务的系统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 。 给出系统的结构组成和硬件设计方案，系统的软件设计，系统的电子仿真。最后实现了无线远程测控。 在具体的实施过程中，将遵循一下步骤： 1 系统的硬件设计 该系统 采用单片机进行控制。 在 络通信中采用德国 司推出的 用调制解调器 主要特点：可以工作于双频段 有语音、数据、短消息和传真传送功能；具有模拟语音接口；带一个 口；工作电压范围达 8V30V，在仅传输数据时，电压范围为 30 V；支持 +；支持 令；具有标准的工业接口和完整的 阅读器，使用非常方便。 本设计我们采用 D+系列单片机，它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 用复位电路。 本系统设计中用到的主要设备是 线通信模块 过 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。 （ 1）运行稳定：系统能 准确 的进行数据的发送与接受。 （ 2）历史记录管理：能对 历史 操作进行再现。 （ 3）安全保密：系统可以设置管理权限，对信息进行访问控制。 （ 4）数据恢复：可以将数据库进行常规备份，在遇到灾难性的故障时可以方便的恢复系统而不至于数据丢失。 （ 5）供电电源： 波动范围 8 16V）或 动范围 18 28V），最大功耗 15W，可以使用太阳能电池板供电。 （ 1）熟悉 业 现状 和发展趋势； （ 2）掌握 息收发设计方法及存在的问题和改进的方法； （ 3）掌握单片机与 通讯； （ 4）系统硬件电路元件的选择，并设计电路板； （ 5）优化改进； （ 6）总结 五、主要参考文献与资料 1 莫雷（ ） ,帕特（ 字移动通信系统 电子工业出版社 0 of 5 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 . 2003,29(2):218 李晔 ,于大鹏 立远程智能抄表系统的设计与实现移动通信 1):124 倪建军 ,范跃祖 ,李松林 消息业务实现 辆监控 2000,26(7):53 齐保良 ,杜文洪 电子技术 2):27 袁明新 ,李勇 ,张勇 工业控制计算机 ,2003,16(3):53 PS SM of 5:2670 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 12):161 李洪涛 , 皇甫堪 , 闫吉洁 电子工师 9(1):282 张小平 染源自动连续监控系统的设计与实现 . 计算机应用研究 2):1583 李业德 信息方式的远程自来水厂地下水位自动监控系统 2002,(8):204 潘耀 芳 ,张邦廉 息增值服务系统的架构及应用 2003,(1):895 易庆 ,石志国 ,王志良等 消息的信息查询系统 2003,(2):636 叶常春 , 罗金平 , 周兴铭 . 一种交通信息服务系统的设计 . 电子技术应用 7):477 n n 8 9 0 文芳 ,徐斯伟 ,钟宏志 消息在公交调度和电子站牌系统中的应用 2003,(1):128、 指导教师审批意见 签名： 年 月 日 题目： 设计思路 控制器方面：采用 片机为控制器； 用西门子 现短信的收发系统的硬件部分； 软件方面：给出了系统的软件设计，包括 最后实现系统监控功能，这种 约人力、物力，提高管理水平的目的。 电源电路 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 一、系统结构框图 二、 本设计采用单片机（ D+系列）控制 价的 行发送、接收 。 本设计采用 是西门子公司推出的新一代无线通信 带 以方便地与 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。 消息 立信、摩托罗拉和 中包含了短信息的控制。 数据终端设备 (发送到终端适配器 (数据电路终接设备(设备通过发送 与 过 信、电话本、数据业务、补充业务等方面的控制。 三、单片机及外围器件的设计 片机选型 本设计我们采用 D+系列单片机，它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 片机 单片机芯片的管脚分布图如下图。 本设计采用了 过简单的串行接口与单片机通讯。 本设计采用 通过 74们与单片机采用总线的传输方式。 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 片机通过向特殊功能寄存器 启动或复位内部看门狗。 四、系统软件设计 五、创新点 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： （ 1）采用了新型的单片机 极大的提高了系统的性能； （ 2）廉价的 好的节约了成本； （ 3）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； （ 4）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。 感谢各位评审老师！ 谢谢你们提出的宝贵意见和建议！ 目 录 1 绪论 . 1 2 系统结构框图 . 3 3 块设计 . 3 控制简介 . 4 消息 令 . 4 发短消息的模式 . 5 4 单片机及外围器件的设计 . 5 源电路 . 5 片机主控制电路 . 6 单片机 . 6 片机 ： . 18 1 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 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 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 控制器，采用西门子 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 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 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： 消 息 收发 平台 ； 令 ； 片机 f n n to of of on SM in of a of of on of in in in C s SM is to is to of s as to it in so it a in 9C 5162 1 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 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 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。 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 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 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 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(全球移动通信系统 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 (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 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 140短消息的可靠传递基础上， 业调制解调器的出现给 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 络数据通信得到广泛的应用。目前市场上提供的 制解调器和模块提供了准数据接口，采用 令控制，符合 准 于这种技术，以 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 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 块 片机作了重点介绍。给出了系统的软件设计，包括 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。 3 2 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 时钟芯片 门狗芯片 及扩展的 32K 片外存储器 过地址锁存器 74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（ 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。 块采用 有标准的串行通信接口通过 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码 。由于 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 口（也有少部分 单片机如， 片以及华邦的 有两个 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 块设计 采用 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 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（ D+系列）控制 块 （廉价的 进行 发送、接收 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 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 4 控制简介 西门子公司推出的新一代无线通信 块，它自带 讯接口，可以方便地与 、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。 以工作在 900 1800个频段，所在频段功耗分别为 2W（ 900 1W（ 1800模块有 令集接口，支持文本和 式的短消息、第三组的二类传真以及 、 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、模式。通过独特的 40 引脚的 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 接器及 50 欧天线连接器，可以分别连接 支架和天线。 块主要有 带处理器、 频模块、供电模块（ 闪存、 接器、天线接口六部分组成。作为 核心，基带处理器主要处理 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 音信道编码。 消息 令 令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和 厂家共同为 统研制的，其中包含了短信息的控制。 令用于由终端设备 (数据终端设备(发送到终端适配器 (数据电路终接设备 (设备通过发送 与 络业务进行交互。通过 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 令来控制 块接收和发送手机短消息。 常用短消息相关 令及说明如表 1 所列。 表 1 常用短消息 令说明 令 说 明 择短信格式 。 0， 式 ;1,式 择如何接受新短信指令。有新信息来到时，自动提示 “ +” 取短信息，返 +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 送短信息，消息发送成功则显示 “ + 并返回 “ 除短信息，发送 “ ,返回 “ 5 发短消息的模式 动通信中的短消息传输主要有以下 3 种类型： 分组模式（ 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（ 15 不支持该模式。 式（ (1)式 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 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 块在 式下收发中文短信息。 (2)式 式被所有手机支持，可发送中英文短信。 式下可采用 3 种编码方式，分别是 7 位、 8 位和 码，分别用于发送普通的 字符、数据消息和 符。按照 05 协议规定，手机短信息中的汉字编码均采用 。 如表 2 所列， 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 4其他各项的具体说明见参考文献。 表 2 式和 式接受短信息格式对照表 式 +,26089168310831105 式 +”+861593186”07/07/18,19:49:37+32”4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 式下时间和日期均为 ，可直接读取，只需将内容中汉字部分的 转换成国标码；而在 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 块设为 式，更能简化程序设计。 4 单片机 及 外围器件的设计 源电路 6 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 电压降到 12V 左右，经二极管 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 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 现在详细介绍该单片机的特点和连接方式。 单片机 D+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 片机 装，其单片机芯片的管脚分布图如图 3。 图 3 片机 装管脚分布 332211 C K+ 50 u F / 1 61 u 0 1 0 5 80 5D C 1 2 40 X u F 7 功能引脚： I/O 口； I/O 口； I/O 口； I/O 口，还可周围特殊功能引脚； I/O 口； 硬件复位引脚； 钟引脚； 外部程序存储器地址允许输入端 /固化程序电压输入端； 电源引脚 。 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） 8051 （ 2） 作电压（ 5V 单片机） ； （ 3）工作频率范围 080 （ 4）用户应用程序空间 64K； （ 5）片上集成 1280 字节 （ 6） 36 个通用 I/O 口， 双向口弱上拉， 开漏输出 ； （ 7）支持 需专用编程器，可通过串口（ 接下载用户程序 ； （ 8） 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 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， 式可由外部低电平触发方式唤醒 ； （ 13）全双工 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 。 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D+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。 片机 +的功能特点，所以我们只需要确定单 8 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 ， 作为存储电路高 8 位的地址和控制端口 ， 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 为 终端 和 部分电路 原理 将在下面的电路中 详细 分析。 片机 与 硬件接口 前面我们已经介绍了 控制特点和 用 来 控制 方法，所以我们只需要将 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 口相连 。 有标准的串行通信接口通过 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（ 接单片机的串口与串口即可。单片机与 通信电缆连接方式如图 5 所示。 只需要设计一个 平电路，连接到 ，另一端直接连接到 口。 平转换电路如图 6 所示。 A 1 4A 1 3 E/ . 51P 1. 62P 1. 73R S . 0 / R X . 3 / I N T 26P 3. 1 / T X . 2 / I N T 08P 3. 3 / I N T 19P 3. 4 / T 010P 3. 5 / T . 433P 0. 532P 0. 631P 0. 730. 128A L E . 725P 2. 624P 2. C 8 9 C 51 6 R D +U 0 02S T C 8 9 C 51 6 R D + D 1L E D 2 - D 3 - R S T+ 5V+ 5V 9 图 5 单片机与 连接方式 图 6 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 同。 原理就是有单片机 向 送时钟和数据信号 ，单片机使时钟信号 置 1 时数据信号 单片机传输数据，置 0 时数据传输中断，因为数据信号 时钟信号 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 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 形式输出到 ；接收 数据采用中断方式发送控制指令，然后进行控制。 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 拉斯 )公司生产的时钟芯片 形图如图 7 所示。 123456789R S 1R S 2 3 2123456789R S 2R S 2 3 2 单片机串口 T C 3 5 +1C 1 +4C 2 I I I I U 0 0 6 M A X 2 3 2+ 5 31 u F / 1 6 41 u F / 1 6 21 u F / 1 6 11 u F / 1 6 D D 1R X D 1R X 1T X 1 10 图 7 形及管 脚分布 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 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 M 指示决定采用 24 或 12 小时格式。 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） 位），（ 2） I/O（数据线），（ 3） 行时钟）。时钟 /读 /写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通 信。 作时功耗很低 保持数据和时钟信息时功率小于 1电源管脚用于主电源和备份电源供应， 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 接 晶体振荡器，用来产生 连接一块纽扣的电池作为备用电源， I/O、 用单总线方式控制。 储 电路 储电路芯片介绍 一种 328 的高集成度的 用单 一 +5V 电源供电，双列直插式 28 引脚 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。 v c c 11 C 21S C L R S 05 D S 13 0 2 B T 1B A T T E R Y 3 L S T+ 57 6 8S C L K 7V C C 21 T 5I / O 6V C C 1 81 图 9 片引脚排列 功能引脚： 15 16 位的地址输入端口； I/； 地址锁存使能端，用来控制锁存器； 读写选通信号端，（低电平有效） 源引脚 74态输出的八路 D 透明锁存器，双列直插式 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 74片引脚排列 功能引脚： 锁存器使能输入端； 三态允许控制端（低电平有效）； 数据输入端； 7 输出端； 源引脚。 储电路 在控制系统中，采用 列 宏晶单片机 时扩展于存放与显示屏对应的要显示的 128B 数据以及从 块读取的H C 5 7 3 06A 1 17A 1 28A 1 39O 011I/ O 112I/ O 213I/ O 315I/ O 416I/ O 517I/ O 618I/ O 719A 1 410 2 信息。为了增大存放数据的容量，本设计采用了 512行数据的存储 。它有 15 条地址总线，其中低 8 位地址由 经 74存器后提供，而且也作为 8 位数据 I/O，高 8 位地址由 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。 地址输出被用来驱动 74存器使能输入端 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 74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。 门狗电路 门狗芯片介绍 看门狗电路采用 为控制。 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， 封装，其芯片的 引脚排列如图 12 所示。 7 . 0 A 7 . 0A 1 4 . A D 7 . 0/ R D/ W 03 7 4H C 5 7 3 06A 1 17A 1 28A 1 39A 1 410I O 011I O 112I O 213I O 315I O 416I O 517I O 618I O 719 04 C Y 6 22 5 6- 7 0S N 4A 1 3A 1 2A 1 1A 1 03 图 12 脚排列 功能引脚 ： 电源引脚 ； 软件复位端； 硬件复位端； 软件信息控制端。 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。 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 用。 片机通过向特殊功能寄存器入指定的数据，来启动或复位内部看门狗。 存器的各位及其功能如表 3 所示。 表 3存器 6 5 4 3 2 1 0 1h - 00 表中各位描述： （ 1） 门狗允许位，当设置为 “1”时，看门狗启动。 （ 2） 门狗清 “0”位，当设置为 “1”时，看门狗重新计数，硬件将自动清 “0”此位。 （ 3） 门狗 “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） 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 =（ N2768） /如，当系统晶振频率为 1212 时钟模式，则看门狗溢出时间 = R S E X 6 8 6 5 14 （ 122768） /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 分频 （ 看门狗定时器溢出时间（ （ 12振， 12 时钟模式） 0 0 0 2 0 1 4 1 0 8 1 1 16 0 0 32 0 1 64 1 0 128 1 1 256 8388.6 0 /复位看门狗 0 /看门狗初始化，使用 置为 256 分频，溢出时间大约 s 有了这两个子程序，在使用 内部看门狗的时候，在程序的开始处调用 数，然后在主程序的适当位置调用 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 没有 调 用数，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。 是 定时器清 “0”（ 与 相连）置 “1”来实现的。 看门狗电路如图 13 所示。 图 13 门狗电路 C 1 11 0u 0 2T E S E 01M A X 6 86 4S 00 1R E S E T+ 5 S T+ 5V 15 5 系统软件设计 本系统设计中用到的主要设备是 线通信模块 过 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。 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 )、 块的初始化、中断初始化等。然后反复查询 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。 图 14 系统主程序流程 C 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 开始 硬件初始化 数据初始化 块初始化 中断初始化 注册网络成功 进入低功耗模式等待中断 Y N 16 制器通过 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 收中断过程中判断并处理接收到的数据。 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 X 进行通信，以 令来实现接收及发送的功能 。 用到的 令主要有 :查询注册状态 消息列表 消息发送 消息删除 15 为串口 X 的接收和发送中断流程 。 图 15 串口 X 接收 /发送中断流程 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 N Y N Y Y N Y N 17 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！ 18 参考文献： 1 莫雷（ ） ,帕特（ 字移动通信系统 电子工业出版社 0 of J 5 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 李晔 ,于大鹏 立远程智能抄表系统的设计与实现移动通信 J 1):124 倪建军 ,范跃祖 ,李松林 消息业务实现 辆 监控 J 6(7):53 齐保良 ,杜文洪 电子技术 J 2):27 袁明新 ,李勇 ,张勇 工业控制计算机 J ,2003,16(3):53 PS SM of J 5:2670 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 12):161 李洪涛 , 皇甫堪 , 闫吉洁 电子工 师 J 9(1):282 张小平 染源自动连续监控系统的设计与实现 . 计算机应用研究 J 2):1583 李业 德 信息方式的远程自来水厂地下水位自动监控系统 J 8):204 潘耀芳 ,张邦廉 息增值服务系统的架构及应用 J 1):8919 15 易庆 ,石志国 ,王志良等 消息的信息查询系统 J 2):636 叶常春 , 罗金平 , 周兴铭 . 一种交通信息服务系统的设计 . 电子技术应用 J 7):477 n n 8 20 附录 系统总体电路图 系统总体电路图 5.D7.W R/ .7.14.D7 （设计）任务书 题目名称 ： 消息收发系统的设计与实现 学生姓名 所学专业 学号 指导教师姓名 所学专业 自动控制 职称 副教授 完成期限 一、论文（设计）主要内容及主要技术指标 主要提供语音、短消息、数据等多种业务。 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 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。 本 课题要求 基于 计 远程测控系统 ，给出 系统的结构组成和硬件设计方案， 选择主要硬件 块 ， 给出了系 统的软件设计，包括中心站系统程序和基站系统程序的设计。最后实现 无线远程测控。 二、 毕业论文（设计）的基本要求 文）一份：有 400字左右的中英文摘要，正文后有 20篇左右的参考文 献，正文中要引用 5篇以上文献，并注明文献出处。论文字数在 10000字以上； 000汉字的与本课题有关的外文翻译资料； 0000字以上； 三、 毕业论文（设计）进度安排 12 月 22 日 1 月 9 日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成英文资料翻译和开题报告。 2. 2009 年 2月 167 日（第 1指导教师审核开题报告、设计方案和英文资料翻译。 3. 2009年 3月 2日 4日（第 3毕业设计单元部分设计。 4. 2009年 4月 26日 日（第 10=11周），毕业设计中期检查。 5. 2009年 5月 4日 2日（第 12），设计仿真、程序调试、线路板制作调试， 整理、撰写毕业设计报告。 6. 2009 年 5月 25日（第 15）上交毕业设计报告，指导教师、评阅教师审查评阅设计报告，毕业设计答辩资格审查。毕业设计答辩，学生修改整理设计报告。 线网络规划与网络优化 快速增长的移动通信网络容量需求与有限的频率资源之间的矛盾正严重困扰着移动通信运营商，网络规划和网络优化日益受到重视。网络规划是移动通信网络建设中的重要环节，它对于网络的建设成本和运行质量都存在着很重要的影响。在国外，大多数 络营运商对网络建设都非常重视，在网络规划与优化上投入了大量的人力、物力和财力。目前，国内各省移动通信公司和联通公司在其移动通信设备招标过程中也把设备供应商的网络规划与优化技术作为一项重要的考核指标对象，由此可看出网络规划与优化在移动通信网络建设中的重要 意义。 一、 网络规划的重点内容 首先是对规划区域的前期勘测包括对地形、地貌、建筑物分布、交通和商业发展情况、居民的生活水平以及他们的生活习惯等各方面情况进行综合分析，从而预测目前及未来当地潜在的用户群数目。根据营运商的服务等级，从而确定整个区域内主要部分的话务量分布和布站策略、站型的配置、站点数目、投资规模等，充分考虑到当地高层建筑物及塔的分布，基本确定站点分布和数目。对于站点位置的选择及覆盖半径，必须考虑到话务需求量、传播环境、上下行信号平衡等对基站覆盖半径的限制以及建站的综合成本等诸多因素。 网络规划的目的 是以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求、具有一定服务等级的移动通信网络，从而为业务的发展提供强大的支撑。 网络规划是个较为复杂的工程，它受到多方面因素的制约，因此，它不仅仅是简单的技术问题。在这里需特别指出的是电波传播性能的测试，它是网络规划过程中一个不容忽视的重要方面。它将被用于电波传播模型的校正，从而预测站点覆盖半径。对站点覆盖半径的预测是否准确，将直接影响到网络建设的质量与成本，所以，国外的 运商对网络传播性能测试都很重视。 二、 网络优化的故障分析及对策 当网络一旦建成以后，由于前期规划与实际用 户发展存在一定的偏差，造成忙区资源紧张而闲区资源过剩的情况，以及用户在通话过程当中所碰到的如话音断续、拥塞、无线掉话等诸多现象，这些都不利于业务的发展。针对这些情况， 程师们必须对网络进行优化，在满足广大消费者需求的同时，使现有的网络获得最佳经济效益，它是一项重要而且长期的工作。由于网络优化比规划更加复杂，在这一方面，我们的移动通信营运商们，特别是从事网络优化的工程师们都有深刻的体会与教训，而且网络优化与网络规划密切相关，所以许多营运商在对已有系统扩容或是新建系统时，都无一例外地把优化与规划两部分作为 网络建设重要环节而在进行设备招标时把它单独列出，由此可见网络优化与网络规划同样重要。 1 故障分析 （ 1）对规划区的覆盖、同频邻频干扰小区进行测量与分析，从而提出对小区的天线方向、天线的俯仰角、基站系统的最大发射功率（ 最大的手机发射功率 (及手机允许接入系统时的最低接入电平 (网络参数的调整方案。 （ 2）对
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