单片机的GSM短消息收发系统 2

1、Page 2GSM基本概念GSM中唯一不要求建立端-端业务路径的业务就是短消息，即使移动台已处于完全电路通信情况下仍可进行短消息传输。 短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立，消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心（SMSC）进行中继，消息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。Page 3短消息的发送格式短消息的发送格式文本模式（可能某些手机不支持）实际上也是一种PDU编码的一种表现形式。使用PDU模

2、式，那么就可以使用任何编码方式。Page 4简述n 使用GSM模块收发短信，主要有两个部分需要考虑，一个是AT指令，一个串口读写。n GSM模块在收发短信时，分为两种模式，一为text模式，一为pdu模式，如果只需要发送英文内容，则text模式足矣，但若要发送中文短信，则必须使用pdu模式。n 串口的读写在不同的系统里是有区别的，在windows下使用系统提供的win32 API可以实现串口操作，在linux下串口作为文件读写，在单片机上串口的读写是把一个个字符送入特定缓冲区即可，但无论在何种系统中，操作串口之前都需要对串口进行初始化操作。Page 5PDU模式n假如我要发送下面的短信：n接收

3、号码：8613602433649n短信内容：工作愉快！n短信中心号码：8613800200500n一、短信中心号码处理：用字符串 addr 表示n1、将短信息中心号码去掉+号，看看长度是否为偶数，如果不是，最后添加Fn即 addr = +8613800200500n= addr = 8613800200500Fn2、将奇数位和偶数位交换。n= addr = 683108200005F0n3、将短信息中心号码前面加上字符91，91是国际化的意思n= addr = 91683108200005F0n4、算出 addr 长度，结果除2，格式化成2位的16进制字符串，16 / 2 = 8 = 08n=

4、 addr = 0891683108200005F0n二、手机号码处理：用字符串 phonen1、将手机号码去掉+号，看看长度是否为偶数，如果不是，最后添加Fn即 phone = +8613602433649n= phone = 8613602433649Fn2、将手机号码奇数位和偶数位交换。n= phone = 683106423346F9Page 6n AT指令n 在使用AT指令发送短信的时候，可以使用串口调试助手（windows和linux下的串口调试助手不同，而且版本也有许多，但使用方法大致相同，都需要先找到串口的端口号，windows下可以到设备管理器中查看（注意安装好usb转串口驱

5、动），linux下可以到/dev下查看，设置波特率9600，校验位None，数据位8，停止位1；windows下可以使用stc-isp带有的串口助手，在linux下可以使用minicom，）来帮助熟悉指令，以及了解短信发送的流程。n 串口通信n串口通信注意两点：一，在任何一个系统中，操作串口和操作其他设备的接口是一样的，都是系统提供的最基础的API,有打开，初始化，读写和关闭操作；二，如果不喜欢使用系统提供的API，网上有已经封装好了的串口通信类，使用这些串口通信类可以极大地减小出错的概率。Page 7n GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基

6、本功能。简单来讲，GSM模块加上键盘、显示屏和电池，就是一部手机。n n 开发人员使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，例如：发送短信，拨打电话，GPRS拨号上网等。基于GSM模块产品的开发往往都是基于ARM平台，使用嵌入式系统进行开发。有些GSM模块具有“开放内置平台”功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。n GSM模块解决了手机设计中复杂的射频发送和基带处理问题，并提供了标准的通信接口Page 8n GSM模块根据提供的数据传输速率又可以分为GPRS模块、EDGE模块、3G模块和纯短信模块。短信模块只

7、支持短信服务。GPRS，可说是GSM的延续。它经常被描述成“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。GPRS的传输速率从56K到114Kbps不等，理论速度最高达171k，实际测试的下传速度在25K左右。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有更快的访问数据通信速度，GPRS技术还具有在任何时间、任何地点都能实现连接，永远在线、按流量计费等特点。EDGE技术进一步提升了数据传输的速率到270K，被称为2.75G，数据传输速率更2倍于GPRSn GPRS模块，是具有GPRS数据传输功能的GSM模块。GPRS模块就是一个精简版的手机，集成GS

8、M通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。GPRS模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。Page 9nGSM使用上直观的特点：nGSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离。 n其主要技术特点如下： n1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。n2.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/2

9、1）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高35倍。n3.话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。n4.开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间，例如A接口和Abis接口。n5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定

10、的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。Page 10SMS重要概念移动起始短消息：Mobile Originated Short Message。一个GSM用户发送短消息时，他必须至少在其内容中包含最终地址的识别符，和处理这消息的服务中心号码，然后请求传递。短消息的传输要求在移动台和MSC之间建立信令连接。消息本身的传递要求在无线路径上建立专用的链路层链接，并要求采用专用的消息传递协议。在规定的协议栈的顶部是所谓的传输层协议，在移动起始短消息情形下，它是一条单独的报文，即SMTP（不是TCP/IP的SMTP）短消息传送报文，低层处理应答的传送，它只指出SMSC已收到报文。 移动终接短消

11、息：Mobile Terminated Short Message。目的地为GSM用户的短消息必须首先先从发送方路由至短消息服务中心，然后再被路由至实际地址。当SMSC有短消息需发送到期某一GSM用户时，它建立一条包含各种利于接收者的信息的SMS-DELIVER报文。此信息包括用户的内容，最初的发送者身份及用于批示短消息已被SMSC接收的时间标记。与MO情形相似，SMS-DELIVER报文将在各种接口上传送在达到目的地前，报文的实际路由必须利用MAP/C查询功能获得。21Page 11发送/接收例子例 发送：SMSC号码是+8613800250500，对方号码消息内容

12、是“hellohello”。从手机发出的PDU串可以是08 91 68 31 08 20 05 05 F0 11 00 0D 91 68 31 58 81 27 64 F8 00 00 00 06 E8 32 9B FD 46 97 D9 EC 37Page 12GSM模块nGSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。Page 13射频n 射频，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz30GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小

13、于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。n 在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频；射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式Page 14n 天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方

14、向上的场强E与理想各向同性天线均匀辐射场场强E0相比，以功率密度增加的倍数定义为增益n 单工：亦称单频单工制，即收发使用同一频率，由于接收和发送使用同一个频率，所以收发不能同时进行，称为单工。n 双工：亦称异频双工制，即收发使用两个不同频率，任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。单工、双工都属于移动通信的工作方式n 放大器：用以实现信号放大的电路。n 滤波器：通过有用频率信号抑制无用频率信号的部件或设备。Page 15n整个射频通信中，主要包含以下几种频率：整个射频通信中，主要包含以下几种频率：传输频率、接收频率、中频和基带频率。传输频率、接收频率、中频和基带频率。基带频率是用来调制数据的信

15、号频率。而基带频率是用来调制数据的信号频率。而真正的传输频率则比基带频率高很多，一真正的传输频率则比基带频率高很多，一般的频谱范围是般的频谱范围是500MHz到到38GHz，数据信，数据信号也是在此高频下进行传输的。一般来说，号也是在此高频下进行传输的。一般来说，射频系统具有非常强大的传输调制信号的射频系统具有非常强大的传输调制信号的功能功能Page 16基带n 通常需要把一个基带信号调制到频率更高的载波上 ，以便于无线传输。结果调制信号被搬移到更高的频率(RF)上去了，对于双边带调制，调制信号的带宽变大了一倍。即从最低频率(不是0频率点)到最高频率的距离是基带带宽的2倍。可以使用单边带调制来

16、减小这种影响。n 基带信号:信源发出的没有经过调制的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号其由信源决定串口控制SMS的工作原理单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为19200bps。采用这种RS232电缆方式进行连接时，数据传输的可靠性较好。RS232接口方式连接，通过串行接口集成电路和电平转换电路与GSM模块连接，电路比较简单，所涉及的芯片包括单片机89C52和电平转换芯片MAX232，是非常常见的接口电路。需要说明的是，该接口通过I2C总线扩展了一个E2PROM存储器芯片

17、AT24C64，它的主要作用是存储采集到的数据。该芯片能够反复擦/写，能够持久保存数据，而且断电信息也不会丢失，这些特性正是存储数据所必需的。Page 18Page 19单片机的主要性能和特点n 内部程序存储器内部程序存储器ROM ( 以以89C51为例为例 )：4K的存储容量；n 内部数据存储器内部数据存储器RAM：256B(128B的RAM+21B的SFR) ；n 寄存器区：寄存器区：设有4个寄存器区，每一个区有R0-R7八个工作寄存器；n 8位并行输入输出端口：位并行输入输出端口：P0、P1、P2和P3；n 定时定时/计数器：计数器：2个16位的定时/计数器；n 串型口：串型口：全双工的

18、端口（RXD：接收端，TXD发送端）；n 中断系统：中断系统：设有5个中断源；n 系统扩展能力：系统扩展能力：可外接64K的 ROM 和64K的 RAM；n 堆栈：堆栈：设在RAM单元中，可以浮动既通过堆栈指针SP来确定堆栈的位置n 布尔处理机：布尔处理机：配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；n 指令系统：指令系统：111条指令。按功能可分为数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和布尔操作5大类。Page 20单片机的引脚定义 a.40脚的双列直插DIP封装； b.44脚的PLCC。1，主电源引脚 :Vcc(+5V- 40脚)和Vss(GND 20脚);2，外接晶体引脚：XTAL1（19脚）、

19、XTAL2（18脚），只要在这两脚之间接入一个晶体震荡器，单片机就可以以此晶体的频率开始工作。常用的晶体频率有0-24M，频率越高，单片机的工作速度就越快，但单片机的功耗就要增加。3，控制或与电源复用引脚：RST/Vpd、ALE/PROG、/PSEN和Vdd RST/Vpd（9脚）：在系统上电震荡器开始工作时， 在内部加在此引脚上有一个两个时钟周期的高电平使单片机复位。但为了使系统复位可靠，建议外加 一个上电复位电路，延长复位的时间。当单片机掉点时，此引脚可以接入备用电源向单片机内部的RAM供电，以防止RAM中的数据丢失。 Page 21在复位状态下：所有SFR的内容全变为“0”， 端口输出“

20、1”。RAM内容不变MCS-51RSTVccMCS-51RSTVcc1K10tVT延长上电复位时间的电路和RST端上电电压曲线Page 22并行输入输出端口引脚（P0-P3）P0.0 - P0.7 P0端口线(39-32脚)：输出能力最强的端口，可以带动8个TTL负载。驱动一个MOS负载时，应接一个10K左右的上拉电阻。如果系统使用外接存储器时，该口还作为地址（低八位）总线和数据总线，注意在这种情况下，P0口就不能通用的I/O端口。P1.0 - P1.7 P1端口线(1 8脚)：负载能力为4个TTL负载。P2.0 P2.7 P2端口线(21 28脚)：通用I/O端口。 除了做通用I/O端口外，

21、当系统使用外接存储器时，该口还作为地址（高八位）总线，在这种情况下，P0口就不能通用的I/O端口。负载能力为4个TTL。Page 23n P3口除了做通用的I/O端口外，同时它还有第二功能），负载能力为4个TTL。口线口线定义定义说明说明口线口线定义定义说明说明P3.0RXD串行数据输入口P3.4T0计数器外部输入信号P3.1TXD串行数据输出口P3.5T1计数器外部输入信号P3.2INT0外部中断输入口P3.6 / WR外部数据存储器写信号P3.3INT1外部中断输入口P3.7/ RD外部数据存储器读信号Page 24单片机的存储器的配置特点(89C51n 在MCS-51单片机的内部集成了4

22、K的程序存储器和256B的数据存储器，同时还可以使用片外的程序存储器和数据存储器，其扩展能力都是64K。n 从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以分为四个存储空间：既片内ROM，RAM和片外ROM、RAM。n 从逻辑上讲（既用户编程的角度讲）51单片机的存储系统又可分为三个存储空间。既片内RAM，片外RAM和片内、外的程序存储器ROM。Page 25程序存储器六个特殊的单元n 在程序存储器中，有六个单元是具有特定功能。编程者是不能随便使用的。0000H单元：上电时，程序计数器PC所指向的单元0003H单元：外部中断/INT0的入口地址；000BH单元：定时器T0的溢出中断入口地址；001

23、3H单元：外部中断/INT1的入口地址；001BH单元：定时器T1的溢出中断入口地址；0023H单元：串行口接收、传送的中断入口地址Page 26内部数据存储器RAMn 数据存储器无论在物理上还是逻辑上都分为两个地址空间，既一个内部和一个外部的数据存储空间。n 访问内部数据存储单元时，使用 MOV 指令； 而访问外部数据存储器时，使用 MOVX 指令。n 内部数据存储器从功能上又将256B空间分为二个不同的块： 1,低128B的RAM块； 2,高128B的SFR (Special Function Register）块。n 在低128B的RAM存储单元中又可划分为：工作寄存器区、可位寻址区、通

24、用存储数据的便签区。n 高128B的专用寄存器区中仅仅使用了21寄存器（51系列），其它单元未定义不能使用。Page 27单片机应用n 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几