基于单片机GPRS通信系统的毕业设计好!

1、基于单片机GPRS通信系统的设计摘要GPRS （通用分组无线电业务）是利用包交换的概念发展的一套无 线传输方式，GPRS网络是基于现有的GSM （全球移动通信系统）网络 实现的，在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如 GGSN （GPRS网 关支持节点）和SGSN （GPRS服务支持节点）。SGSN的主要作用是记 录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与GGSN之间完成移动分 组数据的发送和接受。GGSN主要起网关作用，可以与多种不同的数据 网络连接，如ISDM （综合业务数字网）、PSPDN （包交换公用数据网） 和LAN （局域网）等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进 行

2、协议转换。从而把这些分组数据包传送到远端的 TCP/IP或X.25网络。 GPRS网不但具有覆盖围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线 和按流量计费等有点，而且其本身就是一个分组性数据网， 支持TCP/IP 协议，可以直接与In ternet互通。因此，GPRS在无线上网、环境监测 便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。关键词：数据传输与接收单片机 GPRS通信系统Word资料.AbstractGPRS (ge neral packet radio service) is to use the con cept of packet switch ing the dev

3、elopme nt of a wireless tran smissi on, a GPRS n etwork is based on existi ng GSM (global system for mobile com muni cati ons) n etwork realizati on, in the exist ing GSM n etwork of some no des n eed to in crease, such as GGSN (GPRS gateway support node) and SGSN (GPRS service support node).The mai

4、n Function is to record SGSN mobile terminal current position information, and in the mobile terminal and GGSN completed of mobile group data to send and receive. GGSN main up gateway function, and can be with a variety of different data network, such as ISDM (integrated services digital network), P

5、SPDN (packet switchi ng public data n etworks) and LAN (local area n etwork), etc. GGSN can put the GSM network packets of GPRS group for protocol conv ersi on. So the group sent packets to a remote TCP/IP or X.25 n etwork. GPRS n ets not on ly has to cover ran ge, data tran smissi on speed, high qu

6、ality, and always on li ne com muni cati on accord ing to flow billing, and a bit, and its itself is a group sex data networks, support the TCP/IP protocol, can be directly and Internet com mun icatio n. Therefore, GPRS is in wireless Internet and en vir onmen tal mon itori ng portable type, traffic

7、 monitoring, mobile office, and other industries with an unm atched price adva ntage.Keywords : Data tran smissi on andrecepti onSin gle-chip,microcomputer, GPRS com muni cati on system目录摘要IAbstractJJ目录III前言11 GPRS通信21.1 GPRS通信21.2 课题研究的意义 32 GPRS通信无线网络的介绍5J2.1 GPRS无线通讯网络5.2.2 GPRS的网络结构52.2.1 GPRStt

8、、议栈.6.2.2.2 基于 GPRS的 TCP/IP协议7.2.2.4 GPRS 的优点8.2.2.5 GPRS开创新时代93 GPRS通信系统的整体设计方案 103.1 GPRS通信系统的方案论证 103.1.1系统总体功能概述113.2硬件部分设计方案123.2.1单片机133.2.2 单片机 STC89C51153.2.3 GPRS模块简介及应用153.2.4 CTM900-CGPRS模块简介163.3软件设计方案 163.3.1连接的建立173.3.2数据处理 243.3.3 主程序流程24结论26致谢27参考文献28附录1电路原理图29附录 2 系统程序30刖言近年来，通信技术和网

9、络技术的迅速发展， 特别是无线通信技术的 发展，使得电力系统的自动化程度进一步提高。GSM网络出现后，技术人员很快把GSM模块嵌入到各种仪表仪器中，如多功能电能表、故 障测录仪、抄表系统和用电负荷监控等，从而使这些仪表仪器具有远程 通信功能。GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业 务，支持TCP/ IP协议，可以与分组数据网（In ternet等）直接互通。 GPRS无线传输系统的应用围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务 和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。 本文设计 的GPRS无线通信模块，嵌了 TCP/IP协议，采用工业级的GPRS模块, 适用于单片机

10、据采集传输系统没有 TCP/ IP协议栈，但使用串口通信的 情况。1 GPRS通信1.1 GPRS 通信GPRS是通用分组无线业务（Ge neral Packet Radio Service）的简称，它突破了 GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功 能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的 投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS（General Packet Radio Service）是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输 的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因

11、此使用者所负担的费用 是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS经常被描述成2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G） 和第三代（3G）移动通讯技术之间。它通过利用 GSM网络中未使用的 TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了 GSM网只能提供电路 交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行 部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大， 但得到的 用户数据速率却相当可观，GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps， 而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。GPRS的特点1.应用上

12、的特点目前，用手机上网还显得有些不尽人意。因此，全面的解决方法GPRS也就这样应运而生了，这项全新技术可以令您在任何时间、任何 地点都能快速方便地实现连接，同时费用又很合理。简单地说：速度上 去了，容丰富了，应用增加了，而费用却更加合理。（1）高速数据传输速度10倍于GSM，更可满足您的理想需求，还可以稳定地传送大 容量的高质量音频与视频文件，可谓不一般的巨大进步。（2 ）永远在线由于建立新的连接几乎无需任何时间（即无需为每次数据的访问建 立呼叫连接），因而您随时都可与网络保持联系， 举个例子，若无GPRS 的支持，当您正在网上漫游，而此时恰有接入，大部分情况下您不得不 断线后接通来电，通话完

13、毕后重新拨号上网。这对大多数人来说，的确 是件非常令人恼火的事。而有了 GPRS您就能轻而易举地解决这个冲 突。（3）仅按数据流量计费即根据您传输的数据量（如：网上下载信息时）来计费，而不是按 上网时间计费也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直“在线”，也 无需付费。做个“打”的比方，在使用GSM+WAP手机上网时，就好比接 通便开始计费；而使用 GPRE+WAP上网则要合理得多，就像接通并不 收费，只有对话时才计算费用。总之，它真正体现了少用少付费的原则21.2课题研究的意义GPRS通用无线分组业务（Ge neral Packet Radio Service）是利用包 交换的概念发展的一套

14、无线传输方式。GPRS网络是基于现有的GSM（全 球移动通信系统）网络实现的。在现有的 GSM网络中需要增加一些节 点，女口 GGSN（ GPRS网关支持节点）和 SGSN（ GPRS服务支持节点）。 SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与 GGSN之间完成移动分组数据的发送和接受。GGSN主要起网关作用， 可以与多种不同的数据网络连接，如ISDN （综合业务数字网）、PSPDN （包交换公用数据网）和 LAN （局域网）等。GGSN可以把GSM网中 的GPRS分组数据包进行协议转换，从而把这些分组数据包传送到远端 的TCP/IP或X.25网络。GPRS网不但具有覆盖

15、围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持 TCP/IP协议，可以直接与In ternet互通。因此，GPRS在无线上网、环 境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优 势。目前，我国在水利、电力和天然气、石油等资源的监测中还没有经 济实用的自动化数据采集和传输设备， 尤其是在偏远的乡村、山区以及 其他恶劣环境下的数据传输更加的困难，不能满足工业现代化、自动化的要求。GPRS通信系统是现代测控的基础，用于获取各种采集到的数 据，因为作为获取信息的重要工具，GPRS通信系统正广泛应用于生产、 科研的各个领域。随着通信事业

16、的发展，我国已建成了覆盖全国的GSM 数字蜂窝移动通信网，GSM网络中重要发展的GPRS网络也已经投入使 用，所以，本课题提出并设计了基于单片机的 GPRS通信系统的设计， 实现远程数据传输系统，使得数据传输更加的灵活，并且大大降低了成 本，为一些监控系统后的传输数据带来了方便快捷。2 GPRS通信无线网络的介绍2.1 GPRS无线通讯网络GPRS是通用分组无线业务(Ge neral Packet Radio Service)的英文 简称，是一种新的分组数据承载业务。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量 计费”、“快捷登录”、“高速传

17、输”、“自如切换”的优点。GPRS是 General Packer Radio Service的英文缩写，中文译为通用 无线分组业务，具体来讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，即以分 组的“形式”把数据传送到用户手上。因此，GPRS技术可以令手机上网 省时、省力、省花费。打个比方， GSM是猫上普通固定线网的话，那 么GPRS就是手机的ADSL。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有171.2kbps的 访问速度；在连接建立时间方面， GSM需要10 30秒，而GPRS只需 要极短的时间就可以访问到相关请求；而对于费用而言， GSM是按连 接时间计费的，而 GPRS只需要按

18、数据流量计费；GPRS对于网络资源 的利用率而相对远远高于 GSM。2.2 GPRS的网络结构GPRS网络结构基于GSM系统实现，话音部分人采用原先的基本处 理单元，而对与数据本分则新增了一些数据处理单元和接口。GPRS系统中新增的数据单元包括一下几个部分。(1) PCU (Packet Control Unit):分组处理单元，它是 BSC (Base Station Controller，基站控制器)的一部分，可以独立设置或者与 BSC 合并设置，它与BSC之间的接口不开放。(2) SGSN (Service GPRS Support Node): GPRS服务支持节点。 功能和作用与 M

19、SC( Mobile Switching Center，移动交换中心)具有相 同点，进行分组移动用户的状态管理，计费管理等并负责到HLR( Home Location Register，小区位置存储器)的用户数据信息的传送。(3) GGSN (Gateway GPRS Support Node): GPRS网关支持节点。 负责和外部数据网络的接口。进行数据包转发，具有路由器的部分功能。2.2.1 GPRS协议栈GPRS协议规程体现了无线和网络相结合的特征。其实既包含类似 局域网技术中的逻辑链路控制 LLC子层和媒体接入控制MAC子层。又 包含RLC和BSSGP等新引入的特定规程。由 GPRS网

20、络系统的端到端 之间的应用协议结构可知，GPRS网络是存在于应用层之下的承载网络， 它用以承载IP或X.25等数据业务，由于GPRS本身采用IP数据网络结 构，所以基于GPRS网络的IP应用规程结构可理解为两层IP结构，即 应用级的IP协议以及采用IP协议的GPRS本身。222基于GPRS的TCP/IP协议TCP/IP是为协同操作计算机、分享网络资源的一套协议。该协议成 员包括IP、TCP、UDP等。TCP确保数据的正确传送，如果对于一个信 息包来说，数量太大，TCP则可将其分成若干组。IP被用来为信息包到 达另一端寻找通道，每一个与网络相连接的工作站都有一个唯一的IP地址，该IP地址为一个3

21、2位数，它通常被写成四个十进制数字，每一 个代表8位。TCP/IP是一个无连接协议，信息以分组方式进行传输，信息包的最 大容量在初始化过程中得以商定。如果信息超过其最大容量，则将被分 成若干组分别传送。信息包未得以按顺序传送甚至丢失及再次转发的可 能性是存在的，因此，TCP必须将序号、信息来源和目的地通道数，以 及其他信息添加进数据包中，被称为 TCP。接收器端将利用该信息来监 测数据包是否被正确的接收，从而加以整理。要直接将信息包发送至正 确的工作站，仅有TCP,是不允许的。一个IP抱头必须被加在TCP抱 头之上，源地址和目的地址被包括在 IP里。发送信息包至目的地，计 算机将首先核对其自身

22、的路由列表， 如果目的地在自己的网络，它将直 接发送信息包。否则，它将发送信息包至网关，每一个网关都有一个路 由列表，信息包将通过几个单独的路由节点到达目的地址。GPRS网提供网络功能将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。 GPRS可以为IP地址提供多重选择，包括公共地址、专用地址以及客户 代理地址。指定IP地址选择权的GPRS机制被称为接入点域名（APN）。因为IP地址的整体供应受到限制，一个GPRS网络提供商通常使用 专用的、可动态分配的地址，然而，公用网址选择可由专门的客户提供， 专用网址则无法越过公共网进行操作。 为连接公共网络，专用网址被转 换成公共网址。该转换通过一个节点发生，该

23、节点是专用的网络地址转 换（NAT）。多重专用地址可被映射成一个公共地址，对于急于IP协议的应用，和有限网络一样，在无线网络中他们以相同的方式工作。当 GPRS对话启动是，大多数服务提供商也将监控数据的传输流量，如果 在特定的一段时间没有数据传输，其连接将被断开。因为TCP/IP信息包是通过GSM网络传输的，所以，必须考虑TCP/IP 协议栈的一些参数配置。基于GPRS的TCP应当支持适当的窗口尺寸以 利于优化端对端连接的宽带延迟，默认接受和发送缓冲器比例应当增加 到容纳足够大的窗口，被衔接层支持的 IP数据包的最大值是最大传输 单元（MTU）。在高误码率的连接上，较小的MTU尺寸增加了成功传

24、输 的机会，默认IP最大传输单元值为576字节。一句链路条件和ARQ的 配置，它有可能增加 MTU大到一个较大的值，一个较大的 MTU允许 TCP更快的增加拥挤窗口。对于急于GPRS的TCP/IP协议的设计，必须 考虑这些。224 GPRS的优点相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS的分 组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、 “自如切换”的优点。（1 ）实时在线“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互 联网时，手机就在无线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手 机还一直与网络保持联接，不但可以由用户侧发起数据传输，

25、 还可以从 网络侧随时启动push类业务，不像普通拨号上网那样断线后还得重新 拨号才能上网冲浪。（2 ）按量计费用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费 用，没有数据流量传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。形象地讲： 休眠发呆都是免费的。（3 ）快捷登录GPRS的用户一开机，就始终附着在 GPRS网络上，每次使用时只 需一个激活的过程，一般只需 13秒的时间马上就能登录至互联网， 而固定拨号方式接入互联网需要拨号、 验证用户名密码、登录服务器等 过程，至少需要810秒甚至更长的时间。（4 ）高速传输GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率 最高理论值能达 171.2kb/s，

26、但实际速度受到编码的限制和手机终端的限制，可能会有所不同。电路交换数据业务，速率为每秒 9.6K比特，因此电路交换数据 业务（简称 CSD）与GPRS的关系就像是 9.6K Modem 和33.6K、56K的Modem的区别一样。(5 )自如切换GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。 也就是说用户在用移动上网冲浪的同时，可以接收语音。举个例子，原 来的拨号上网，接入之后就不能再打，也不能接，而 GPRS就类似于固 定的ISDN的概念，上网两不误。相对原来 GSM的拨号方式的电路交 换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优 点。2.2.5 GP

27、RS开创新时代对于用手机上网的用户来说，最让人讨厌的就是上网速度慢、 经常 掉线，不过随着中国移动先进的 GPRS网络建设完成，全球通手机用户 很快就不会再有这些麻烦了，而且下载文件的速率还会比现在提高近 10倍。GPRS网络启动后，手机上网的计费方式还要从现在的按时间收 费，改变成按下载字节计费。新一代的 GPRS网络，由于引进了数据通 信技术、尤其是互联网技术，使数据传输速率大大提高，掉线率大大降 低。GPRS是通用分组无线业务(Ge neral Packet Radio Service)的英文 简称，是在现有的第二代移动通信 GSM系统上发展出来的分组交换系 统，提供端到端的、广域的无线

28、IP连接。GPRS是作为现有GSM网络 向第三代移动通信演变的过渡技术，发展 GPRS技术十分经济，因为只 须沿用现有的GSM网络来发展即可，虽然是介于第二代和第三代这间 的一种网络技术(2.5代)，但是它在许多方面都具有显著的优势，也是 目前国最先进的商用网络技术。GPRS网络中，无线信道可以根据需要，自行进行分配，而在CSD环境下，WAP用户只能使用指定的信道来传输数据，如果操作不结束， 这条信道就会一直被占用。例如，当4个用户同时上网时，就必须占用 4个数据信道。而gprs技术就不存在这个问题，可以在同一个信道中同 时支持4个用户，而且不会对性能有任何大的影响。如果流量过大，还 会自动启

29、用其它信道。3 GPRS通信系统的整体设计方案3.1 GPRS通信系统的方案论证方案一：基于GPRS网络的医疗监护系统近年来，在家庭修养的病人由于不能得到及时看护和抢救，死亡的人数大量提高。而随着老年化的加剧，老年人在家中的健康状况也得到 了更高的重视。本文研究的医疗服务系统可以极大的降低运送病人的时 间和成本，并能及时的看护老年人的健康状况，对提高我国全民的健康 水平有着重要作用。本论文提出了一种基于GPRS网络的家庭医疗服务 系统，本系统采用了最新的GPRS传输技术和比较人性化的菜单式人机 接口，实现了医院对家庭病人的实时监测。该系统工作原理：该系统由人体健康参数检测模块，GPRS网络和远

30、程计算机监控中 心组成。人体健康参数检测模块由人体生命参数采集传感器，传感器组是适配板，GPRS网络，MPU及辅助电路构成。传感器进行对人体健康参数的采集，当传感器采集的信号是数字 量，则信号直接传送给MPU当传感器采集的信号是模拟量则需要通过 传感器组适配板进行信号放大滤波处理， 再传送给MPU通过MPU处理 的信号在LCD上显示和存储，MPU对数据进行相应的协议封装然后传 送给GPRS无线通讯模块，该模块将数据传送上 GPRS公众网，通过 In ternet传输方式将数据传送到远程计算机监控中心。 该中心对接收到 的数据进行整理存储，以达到监测病人的目的。方案二：基于GPRS的城市供水报警

31、监控系统的设计城市供水系统是保证城市居民能够稳定、安全、可靠饮水的重要保 障，其中城市报警系统是组成该系统重要的一部分。目前，大多数城市 报警系统的自动化水平还比较低，当泵站出现故障时不能及时地发现， 只有人员到了泵房才能发现，甚至直到严重影响到居民生活用水才知 道，一般要延迟很长时间。针对这种情况本文设计了一种城市供水报警 监控系统，当有故障发生时就会报警，利用 GPRS短信模块，通过发短 信能及时准确地告知维修人员。同时，工作人员利用趋势曲线可以进行 数据的分析以及利用报表进行数据的统计和总结，这样可以降低故障 率。为居民提供稳定的生活用水。该系统大大提高了城市供水报警系统 的智能化和信息

32、化。系统的工作原理：压力传感器和温度传感器负责将泵房里稳压罐的入口压力、出口压力和泵房温度的采集，并通过4-20mA标准信号传送给数据采集模块的 AI通道。红外传感器和地面水位传感器分别将泵房的火灾和漏水情况的 数据采集，以及变频器异常情况通过开关量 24V传送给数据采集模块的 DI通道。数据采集模块将AI通道里的数据和DI通道里的数据进行处理， 然后通过RS-485接口把处理过的数据传给 GPRS模块。三相智能电力 仪表对电压、电流进行测量，并通过RS-485接口把测量的数据传至GPRS模块，GPRS模块通过GPRS网络和因特网相连，把数据传送至监 控中心。方案三：基于GPRS的数据传输（G

33、PRS的通信系统）近年来，通信技术和网络技术的迅速发展， 特别是无线通信技术的 发展，使得电力系统的自动化程度进一步提高。GSM网络出现后，技术人员很快把GSM模块嵌入到各种仪表仪器中，如多功能电能表、故 障测录仪、抄表系统和用电负荷监控等，从而使这些仪表仪器具有远程 通信功能。系统设计的原理：系统采用华为公司的部嵌有 TCP/IP协议栈的GPRS通信模块 GTM900-C和STC89C51单片机，二者的串口均支持 RS-232通信标准。 核心设计在于单片机与 CTM900-C的连接和软件的编写。STC89C51单 片机具有一个USBRT（通用异步串行接口），其中一个与CTM900-C模 块相

34、连，进行数据和AT命令的传输，另一个与终端芯片的串口相连， 与终端进行通信。三个方案进行比较后，我选择地三个方案，能更快捷的做出实物， 并且能用在多方面的系统当中去。3.1.1系统总体功能概述利用单片机控制的GPRS通信网络，终端和主台的所有交换信息通 过中国移动的数据通信服务中心，在移动的数据服务中心和供电局配电 中心之间申请 VPN专网，并在电力局配电中心建立中心主站，所有终 端设备通过GPRS网络及移动数据中心连至该中心主站，实现终端和主 站的实时在线连接。该系统的主要功能：全自动数据抄收故障信息主动上报实时巡检表计参数自动电量平衡分析及时发现表计被非法侵入及窃电行为当然这个通信系统就会

35、是这些方案实现的基础和核心。3.2硬件部分设计方案系统采用华为公司的部嵌有TCP/IP协议栈的GPRS通信模块GTM900-C和STC89C51单片机，二者的串口均支持 RS-232通信标准。 核心设计在于单片机与 GTM900-C的连接和软件的编写。STC89C51单 片机具有一个USBRT（通用异步串行接口），其中一个与GTM900-C模 块相连，进行数据和AT命令的传输，另一个与终端芯片的串口相连， 与终端进行通信，CTM900-C模块外部需要安装天线，如图1所示。STC89C51单片机控制CTM900-C模块发送和接受数据，在软件中 采用串行口的中断来实现收发数据和转发数据。图3.2系

36、统硬件框图3.2.1单片机单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片， 而 是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一 台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供 了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代 和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人 却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微 控制器。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可 进

37、行简单运算和控制）。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子” 里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装 置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、 实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单 片机，就能起到使产品升级换代的功效， 常在产品名称前冠以形容词一 “智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余 电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极 易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑 器件上。在计算机出现以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。进入电器时代后，人们借助

38、电气技术实现了自动控制机械，自动生产线甚至自动工厂，并且大大地发展了控制理论。然而，在一些大中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后，人们才见到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是，计算机出现后的相当长的时间里，计算机作为科学武器，在科学的神圣殿堂里默默地工作，而工业现场的测控领域并没有得到真正的应用。只有在单片机(Microcontroller )出现后，计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走 入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代化技术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲

39、等无处 不见单片机的影子，单片机早已深深 地溶入我们每个人的生活之中。单片机作为计算机发展的一个重要分支领域，根据目前发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。通用型/专用型这是按单片机适用围来区分的。例如,80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计的；专用型单片机是 针对一类产品甚至某一个产品设计生产的， 例如为了满足电子体温计的 要求，在片集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。总线型/非总线 型这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机

40、连接， 另外，许多单片机已把所需要的 外围器件及外设接口集成一片，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机控制型/家电型这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型， 通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总 线型，还可以作工控用。322 单片机 STC89C51本设计采用的是STC89C51系列单片机。STC89C51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，是MCS

41、-51系列单片机的派生产品；它们在指令系统 中、硬件系统和片资源与标准的8052单片机完全兼容，DIP-40封装系 列与8051为pin-to-pin兼容，指令代码是与8051完全兼容的单片机。 STC89C51单片机具有增强型12时钟/机器周期、6时钟机器/周期任意 选择，工作电压为5.5V-3.4V（ 5V单片机）/3.8V-2.0V（ 5V单片机）； 工作频率围：0-40MHZ，相当于普通8051的0-80MHZ。实际频率可 达48MHZ。用户应用程序空间为 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节； 片上集成1280字节/512字节RAM;有32/36个通用I/O 口，P

42、1/P2/P3/P4 是准双向口；集成ISP（在系统可编程）/IPA （在应用可编程），无需专 用的编程器/仿真器，可通过串行口（ P3.0/P3.1）直接下载用户程序， 8K程序3秒就可以完成一片，具备EEPROM功能，工作温度围在0-750 , 共有3个16位定时器/计数器，其中定时器T0还可以当成2个8位定 时器使用；封装形式有 DIP-40，PLCC-44，PQFP-44等。3.2.3 GPRS模块简介及应用基于GPRS的 IP协议提供了与互联网“永远在线”的可能性，使之成 为一种节约成本的选择。为了开发基于 IP协议的应用，系统设计师需要同时通晓无线网络和 TCP/IP。各种各样的接

43、入技术被运用于无线网 络。在FDMA技术中，每个用户被分配一个频率，而 TDMA技术则通 过实践分隔用户。在 CDMA技术中，所有用户在痛一时间使用同一个 频段发送信号，分隔用户通过各自被分配到的为一代吗来实现。在2G系统中，数据传输主要是通过电路交换，既一个被分配给用户的传输信 道，当一个用户完成传输任务，让出信道后，该传输信道才被提供给其 他用户使用。由于促发性是数据业务的基本特征，当一个用户不在有数 据传输时，宽带就处于荒废状态中。在分组交换系统中，所有用户分享 同一个信道，用户则可以实现多路复用的功能。当一个用户没有需要传 输数据的时候，信道就会被其他用户所使用。信息包的传输方式可通过

44、 媒体存储控制（MAC）协议被编排。在互联网上的信息包传输全部基于 IP协议。无线网络将于互联网 结合，信息包通过无线媒介传送至基于 IP协议的网络，在传输前，为 了能直接到达指定的目的地，数据包必须根据TCP/IP协议封装。在GPRS 网络中就是采用IP协议进行传输。3.2.4 CTM900-CGPRS 模块简介CTM900-C是华为公司生产的一款双频段 EGSM900/GSM1800的 通信模块，它的最大发射功率为 EGSM900 Class4（2W）和GSM1800 Classi （1W），它正常的工作温度在-20 C+70 C之间，平均带电电流 为3.5mA，它支持的协议有 GSM/G

45、PRS Phase2/2+和华为GT800协议， 在此模块的基础上，可进行 GPRS数据传输，具有支持短消息服务等功 能，采用3.8V电压供电，多外可提供多种接口，如天线接口、模拟音 频接口、异步串行接口、 SIM卡接口等，也支持12C通信，部集成了 TCO/IP协议栈，支持多，提供ACK应答，提供打容量缓存，因此采用 此芯片会大大降低低微控制器编程工作的难度。3.3软件设计方案系统软件采用C语言编写，在IAR环境下编译。由于本系统是远程 管理终端的一个模块，因此在程序的编写中要遵守一定的协议， 这样才 能保证正确通信。程序的主题是如何控制 CTM900-C的AT命令对 CTM900-C进行初

46、始设置和信息数据的处理。 程序总体上可以分为以下两个模块，一是CPRS连接的初始设置，二就是判断数据以及发送。主 程序吧这些程序块有机的结合到一起，相互控制。331连接的建立GPRS模块连接到In ternet和GPRS网络实现的过程如下：a) 单片机软件控制GPRS模块开机，等待此模块正常启动。b) 通过单片机和 GTM900-C模块连接的串口，GTM900-C模块写 入相应的AT设置命令，进行初始化，使模块成功粘附在GPRS网络上, 获取网络运行商分配的动态IP地址，与目的终端建立连接。其步骤如下；第一步：AT+CSQ查询网络质量图3.3 查询网络质量图第二步：AT+CPIN?查询SIM是

47、否准备好图3.4 查询SIM是否准备好图第三步：AT+CGREG?查询是否注册成功图3.5查询是否注册成功图以上三步主要是确认当前网络和模块的状态。第四步：AT+CGDC0NT=1， IP”，CMNET ”设置APN无线接入点:串口说试旳丰nnr T7” 1图3.6设置APN无线接入点图第五步：AT%ETCPIP= ”，进行PPP拨号图3.7 PPP拨号图第六步：AT%ETCPIP询获得本地IP地址，以用DNS服务器地图3.8查询获得本地IP图第七步：AT%IPOPEN=TCP”，221.207.252.107”，1234图3.9：FralI- L|X駒站口 ；|1234|0SJlfcF；L9

48、2. 168. 1. 101： C ：讪|：3图 3.10第八步：AT%IPSEND”16263313233”发送容为abc123的十六进制数据图3.11发送数据图图3.12发送数据界面图 第九步：接收数据图3.13接受数据界面图图3.14接受数据图第十步：AT%IPOPEN?查询链路状态图3.15查询链路状态图第 一步：AT%IPCLOSE和 AT%IPCLOSE=5关闭连接口问区法空玉睚京三打和政l 十柚恢国I警谨 r 口动斯刼周莉恋变龙1 口盼浅丽:0M?町!ermes毫利垃身龙退一丽| -u truus: cohi o?mD 00.1,0,1 I hxjmgjRjLL 独搞幢工曲断 G

49、uImHISET I 罚口 串口调试聃于zmt T2. 1冋二1壬+ |ra1 -妙-JK霜兰3?酿邕接坟懐停止畐示*JMKLO$；-P JEIPJluUE: bJJOJOC6E： LZ:CDi3m图3.16关闭连接图3.3.2数据处理数据包在数据中心服务器和 GPRS!务器中的传输是基于IP数据包 的，但明文传送IP包不可取，因此太多选用PPP（点对点协议）进行传 输，实现通过GPRS模块的数据和In ternet网络的透明传输。GTM900-C 部集成了 TCP/IP协议栈，所以用户对IP协议相关的程序就不必编写， 可以直接通过GTM900-C传递数据。模块与In ternet上PC机的数

50、据传输：要求 PC机具有公网的IP地 址和开放的端口以及监视传输报文的运行软件。这样，模块与In ternet传输数据时，报文就会显示。在模块成功连入网络后，单片机只要将要 发送的数据通过串口发给 GTM900-C，GTM900-C就会把数据发给相应 的IP地址的PC机。3.3.3主程序流程主程序由模块函数组成，模块函数由基本函数嵌套组成。 主程序流 程大致如下，首先进行单片机设置变量的初始化，一般均为0,进行单片机相应配置单元的初始化，比如设定端口方向、设置中断优先级、定 时器初始化等，然后由单片机控制CTM900-C的电源，以决定是否开机，待开机成功后，查询网络是否注册成功，成功后即可建立

51、模块与PC机服务器的连接，并进行数据传输和短信息处理，根据需要发送一定格式 的信息。图3.17主程序流程图结论该通信系统是用嵌入式TCP/IP协议，通过高速8位单片机实现 GPRS业务的数据传输功能，具有整体电路少，操作简单，制作方便， 使用更人性化，成本更低等优点。通过标准RS232串口和外部控制器连 接，只需按照预先规定的协议就可互相通信，通用性较强。系统软件均 使用C语言编写，稍加改动就可以在各种控制器上实现， 可移植性也较 强。由于GPRS的系统也有一定的缺点，比如现在的 GPRS网还不够稳 定，有丢包的现象；主控制器要实现 IP协议，使用起来比较复杂；上 位机基于互联网的解决方案保密

52、性较差等。 但是这些问题都能通过我们 的精密的硬件和软件设计来克服这些问题，所以 GPRS系统在未来的发 展中有着无可比拟前途。致谢参考文献1 周静.MSC1210的GPRS无线通信系统设计D.大学,2010.2 百度文库.使用单片机实现GPRS通信笑系统的设计.3 江世民.单片机原理及应用中国铁道出版社.20104 林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇M.北京:人民邮电出版社 2004.北京应业科技介绍.6何立民.单片机高级教程 应用于设计.北京航大.2011附录1电路原理图CTM900-C的电路图 LA k.5.:r-ib%;r-tw OR.|jF1.LHT7MDOI：Dd3nih-三-.

53、,. ;”：-05二(35ii-li sii si?LCL匚1!IF IF iri irvi MCFI MCN : 練CF?MLN1单片机的电路图LlU1| wIl 4JX0存6卜 “ IIM- if wrrZiRii .tj%|r彩口:y+IXm1jrh|r F- .R-DTK.DC!：WM ill PbT匸 WHHiT出傀LAlh 叭址畑 vrLKJ心R .34 R.IIL5 FIKTP|H：i m 出-JU J 戈 CTE ?i i riii 兰 jm 3:&醫側5 wn Ed电 s uHiU.r 冷 wno-i r* mclX :t wSL : M dsi 3C VWE 1 .IEUL

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