基于GSM的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、唐 山 學(xué) 院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目：基于 gsm 的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系系 別：別：_ 班班 級(jí)：級(jí)：_ 姓姓 名：名：_ 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師：師：_ 2 0 1 3 年6 月3 日 信息工程系 基于 gsm 的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘摘 要要 該系統(tǒng)是由以 stc89c52 單片機(jī)為核心的控制模塊、gsm 無(wú)線通信模塊、溫 濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和繼電器模塊組成。在環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中利用 stc89c52 控制溫濕度傳感器 dht11 采集溫濕度，將采集到的溫濕度值傳給單片機(jī)，單片機(jī) 接收到相應(yīng)的短信息后，通過(guò) gsm 模塊將溫濕度值發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)。用戶(hù)根據(jù)收 到的

2、短信內(nèi)容便可以獲取現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度值，再根據(jù)需要發(fā)送控制指令來(lái)控制繼電 器開(kāi)關(guān)。除了短信控制繼電器的方式，也可以通過(guò)單片機(jī)判斷溫濕度界限值后對(duì) 其進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)關(guān)控制，從而達(dá)到溫濕度控制的目的。論文對(duì)系統(tǒng)中各模塊的連 接以及程序的編寫(xiě)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本系統(tǒng)將 gsm 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程環(huán) 境監(jiān)控具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和十分重大的意義。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字: 單片機(jī) 傳感器 tc35 模塊 gsm 網(wǎng)絡(luò) design of poultry house environment monitoring system based on gsm abstract the system is composed of c

3、ontrol module, mcu stc89c52 module, the gsm wireless communication module, temperature and humidity data acquisition module and a relay module. control of dht11 collecting temperature and humidity sensor in environmental detection system using stc89c52, the temperature and humidity data acquisition

4、to the value to the microcontroller, microcontroller receives the corresponding short messages, the temperature and humidity values sent to the users mobile phone through gsm module. temperature and humidity user according to the received message content can acquire the field value, then need to sen

5、d control commands to control the relay switch according to the. in addition to control relay messages way, also can determine the temperature and humidity limit value of the corresponding switch controlled by the scm, so as to achieve the purpose of temperature and humidity control. writing a disse

6、rtation on the system module connection and procedures are described in detail. this system will use the gsm network technology to realize the remote environment monitoring has practical application value and great significance. keywords: single-chip; sensor; tc35 module; gsm network 目目 錄錄 1 引言.1 2

7、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì).2 2.1 總體設(shè)計(jì)分析.2 2.2 具體方案設(shè)計(jì).2 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).4 3.1 溫濕度傳感器模塊.4 3.2 繼電器模塊.6 3.3 單片機(jī)模塊.8 3.3.1 單片機(jī)接口部分.8 3.3.2 復(fù)位電路.9 3.3.3 電源電路.9 3.3.4 串口通信部分.10 3.4 遠(yuǎn)程通信模塊.12 3.4.1 gsm 的涵義.12 3.4.2 工作頻段的分配.13 3.4.3 gsm 組網(wǎng)優(yōu)點(diǎn).13 3.4.4 短信平臺(tái)的缺點(diǎn).13 3.5 tc35 模塊.13 3.5.1 gsm 模塊的介紹.13 3.5.2 tc35 的整體介紹.14 3.5.3 tc35 的電源模塊.1

8、4 3.5.4 tc35 的模塊接口.15 3.5.5 sim 卡的介紹.16 3.5.6 sim 卡座子.17 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).18 4.1 軟件設(shè)計(jì)思路.18 4.2 溫濕度采集部分.18 4.3 短信收發(fā)部分.19 4.3.1 at 指令集.19 4.3.2 短消息操作指令.20 4.3.3 短信模式簡(jiǎn)介.21 4.3.4 串口調(diào)試.22 4.3.4 發(fā)送與接收短信的實(shí)現(xiàn).25 4.3.5 短信內(nèi)容的設(shè)置.27 4.4 主處理程序.31 5 總結(jié).32 謝辭.33 參考文獻(xiàn).34 附錄.35 附錄.48 1 引言 禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)控設(shè)備的自動(dòng)化與智能化程度隨著電子技術(shù)的發(fā)展雖然越 來(lái)

9、越高，但是這些設(shè)備大都是采用有線的形式。在禽舍中采用有線的形式不僅布 線麻煩，而且一定程度上限制了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)性。因此，禽舍環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 應(yīng)運(yùn)而生。 溫濕度的檢測(cè)對(duì)于提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量以及節(jié)約能源有著很重要的作用， 隨著養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，溫濕度測(cè)量的需求越來(lái)越多，越來(lái)越重要。但是在特殊 的溫濕度檢測(cè)環(huán)境內(nèi)，距離過(guò)長(zhǎng)的話布線很不方便，而這時(shí)就會(huì)利用 gsm 對(duì)溫濕 度信息進(jìn)行接收。遠(yuǎn)程溫濕度系統(tǒng)的智能化和精準(zhǔn)度在各個(gè)行業(yè)都很重視。gsm 的遠(yuǎn)程監(jiān)控也將是個(gè)很好，很實(shí)用的課題研究，在此過(guò)程中將會(huì)學(xué)到很多的知識(shí) 和方法。 gsm 系統(tǒng)在目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通訊體制中，是比較成熟、完善、

10、 應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。當(dāng)前已建成覆蓋全國(guó)的 gsm 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，成為 我國(guó)公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。其主要提供數(shù)據(jù)、話音、短信息等多種業(yè)務(wù)。 基于 gsm 短信息功能可以做成各種檢測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信號(hào)和控制命令的數(shù)據(jù)通信系 統(tǒng)，非常廣泛的用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、個(gè)人通信終端、定位導(dǎo)航等。由于公眾 gsm 網(wǎng)絡(luò) 在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再建專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具 有時(shí)事傳輸數(shù)據(jù)功能的短信息應(yīng)用將得到迅速普及。gsm 技術(shù)是一種遠(yuǎn)距離低數(shù) 據(jù)率無(wú)線技術(shù)，適合無(wú)線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)通過(guò)使用 gsm 技術(shù)，很好的解決 了用戶(hù)的需求。 在 gsm 無(wú)線網(wǎng)中 sms 短消息業(yè)務(wù)是其基本業(yè)

11、務(wù)，利用無(wú)線控制信道進(jìn)行傳 輸，性能穩(wěn)定。sms 利用信令信道傳輸，不必建立撥號(hào)連接，只需將信息加上目 的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，經(jīng)中心完成存儲(chǔ)后再發(fā)至目的地，即使 gsm 終端 關(guān)機(jī)信息也不丟失。受到越來(lái)越多的重視。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)和短消息通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)了禽舍信息的智能采集和遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)中由傳感器采集信息后經(jīng)單片機(jī)處理，再通過(guò) gsm 收發(fā)模塊以 gsm 網(wǎng)絡(luò)為媒介傳至用戶(hù)手機(jī)，用戶(hù)再根據(jù)顯示信息發(fā)送控制信息，回饋到單片 機(jī)做出相應(yīng)的控制，可以實(shí)時(shí)采集禽舍溫濕度信息，方便用戶(hù)隨時(shí)對(duì)禽舍環(huán)境進(jìn) 行監(jiān)控，以使環(huán)境達(dá)到適宜的溫濕度。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通信成本低，抗干擾能 力強(qiáng)。 2 系統(tǒng)

12、的總體設(shè)計(jì) 2.1 總體設(shè)計(jì)分析 本設(shè)計(jì)利用溫濕度傳感器采集到禽舍溫濕度信息，然后將此信息傳送至單片 機(jī)處理，如當(dāng)前溫濕度值超過(guò)了預(yù)設(shè)界限時(shí)，單片機(jī)會(huì)對(duì)環(huán)境調(diào)控設(shè)備發(fā)出控制 信號(hào)，自動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)控設(shè)備進(jìn)行調(diào)控（由繼電器模擬實(shí)現(xiàn)） 。當(dāng)然，用戶(hù)也可 以隨時(shí)使用手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息查詢(xún)與環(huán)境設(shè)備控制。 基于 gsm 的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示： 圖 2-1 結(jié)構(gòu)框圖 本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的組成共分為三大部分： 1.信息采集部分：此部分由傳感器采集禽舍環(huán)境的溫濕度信息； 2.信息處理控制部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)接收溫濕度信息，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)編輯再與 gsm 收發(fā)模塊進(jìn)行信息傳輸；當(dāng)溫濕度超過(guò)界定

13、值的時(shí)候，單片機(jī)對(duì)繼電器開(kāi)關(guān) 進(jìn)行相應(yīng)的控制； 3.gsm 傳輸部分：由 gsm 模塊接收單片機(jī)處理后的信息并進(jìn)行無(wú)線傳輸，通 過(guò) gsm 網(wǎng)絡(luò)與用戶(hù)手機(jī)建立通信；此部分用戶(hù)可以通過(guò)短信的形式隨時(shí)了解禽舍 環(huán)境情況。 通過(guò)三部分之間的信息傳輸以及相互控制就可以完成對(duì)禽舍環(huán)境的監(jiān)控：首 先單片機(jī)與 tc35 模塊的握手連接；然后單片機(jī)對(duì)新信息的分析；最后單片機(jī)做出 相應(yīng)的動(dòng)作 2.2 具體方案設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)中，主控使用了常見(jiàn)的 stc 系列單片機(jī)，外圍器件包括溫濕度傳感器， 繼電器開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)程通信模塊。 溫濕度傳感器 單片機(jī)核心板gsm 收發(fā)模塊 用戶(hù)手機(jī) 繼電器開(kāi)關(guān) gsm 網(wǎng)絡(luò) 其中溫濕度監(jiān)測(cè)模

14、塊，使用了常見(jiàn)的 dht11 數(shù)字傳感器，將其放在環(huán)境中， 由于芯片體積不大，直接用手對(duì)傳感器進(jìn)行溫濕度的控制，使其溫濕度值發(fā)生變 化，將信息傳給單片機(jī)便可得到溫濕度值。 繼電器控制模塊，需要給溫濕度傳感器設(shè)置好界限值，當(dāng)超過(guò)溫濕度界限值 的時(shí)候，單片機(jī)作出反應(yīng)，控制相應(yīng)繼電器開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和閉合繼而控制小燈的亮 滅。 遠(yuǎn)程通信模塊使用了 tc35 模塊，該模塊可實(shí)現(xiàn)短信息的收發(fā)，可打電話，使 用方便，并且在移動(dòng)通信技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課上曾經(jīng)有過(guò)接觸，相對(duì)比較熟悉。在本系 統(tǒng)中著重使用了 tc35 模塊收發(fā)短信的功能。 該系統(tǒng)的具體運(yùn)作流程如下： 單片機(jī)連接 tc35 模塊，同時(shí)連接 dht11 和繼電器

15、。 遠(yuǎn)程的用戶(hù)手機(jī)向 tc35 模塊發(fā)送信息，信息內(nèi)容可以是要求匯報(bào)溫濕度值， 可以是開(kāi)啟或關(guān)閉溫度控制的繼電器，也可以是開(kāi)啟或關(guān)閉濕度控制的繼電器。 當(dāng) tc35 接收到新信息時(shí)，通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)就啟動(dòng)了單片機(jī)的中斷，單片 機(jī)把接收到的信息讀取出來(lái)放到固定的數(shù)組，接著單片機(jī)判斷該數(shù)組中的信息， 信息有六種情況如下： 1匯報(bào)溫濕度值：這時(shí)單片機(jī)讀取溫濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，然后單片機(jī) 調(diào)用發(fā)送目的地手機(jī)號(hào)碼函數(shù)，給 tc35 發(fā)送目的地手機(jī)號(hào)，接著調(diào)用發(fā)送信息函 數(shù)，將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)出去。 2開(kāi)啟溫控繼電器：這時(shí)溫控繼電器連接的小燈亮。 3關(guān)閉溫控繼電器：這時(shí)溫控繼電器連接的小燈滅。 4開(kāi)

16、啟濕控繼電器：這時(shí)濕控繼電器連接的小燈亮。 5關(guān)閉濕控繼電器：這時(shí)濕控繼電器連接的小燈滅。 6其他：如果收到的短信息不是以上三種信息，單片機(jī)不做動(dòng)作。單片機(jī)完 成相應(yīng)工作之后，向 tc35 發(fā)送刪除短信息的指令，將 sim 卡上的信息刪除，以 便下次接收、識(shí)別，判斷對(duì)應(yīng)的要求。 當(dāng)然單片機(jī)還會(huì)根據(jù)采集的溫濕度值對(duì)相應(yīng)的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)控制，這 樣使整個(gè)系統(tǒng)更合理化。 通過(guò)上述的設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過(guò)程序的編寫(xiě)以及對(duì)硬件的調(diào)試完成了系統(tǒng)的各種 要求，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)基本功能。 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 溫濕度傳感器模塊 本設(shè)計(jì)采用 dht11 數(shù)字溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度的采集。dht11 數(shù)字溫濕 度傳感

17、器是含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的復(fù)合傳感器。傳感器包括一個(gè) ntc 測(cè)溫元 件，一個(gè)電阻式感濕元件，并且和一個(gè) 8 位的單片機(jī)相連。因此具有響應(yīng)快、抗 干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。dht11 的傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存 在 otp 內(nèi)存中，這些校準(zhǔn)系數(shù)在傳感器內(nèi)部的檢測(cè)信號(hào)處理過(guò)程中被調(diào)用。采用 單線制串行接口，這樣使系統(tǒng)集成變得更簡(jiǎn)潔。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù) 和溫濕度傳感技術(shù)，從而使產(chǎn)品具有極高的可靠性以及穩(wěn)定性，使其成為各類(lèi)應(yīng) 用場(chǎng)合的最佳選則。其規(guī)格參數(shù)如下： 1供電電壓為：35.5v 2輸出信號(hào)為：數(shù)字信號(hào) 3溫度測(cè)量的范圍值：050 4濕度測(cè)量的范圍值：環(huán)境溫度在 0時(shí)為

18、 3090%rh 環(huán)境溫度在 25時(shí)為 2090%rh 環(huán)境溫度在 50時(shí)為 2080%rh dht11 的外部結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖 3-1 所示： 圖 3-1 dht11 實(shí)物圖 dht11 是數(shù)字傳感器，因此不需進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，具體接口如下圖所示： 引腳 1：vdd 供電 3 5.5v，和單片機(jī)的+5v 引腳相連； 引腳 2：data 串行數(shù)據(jù)，單總線，和單片機(jī)的 p2_0 引腳相連； 引腳 3：nc 空腳，懸空 ； 引腳 4：gnd 接地，電源負(fù)極，和單片機(jī)的地引腳相連。 data 用于單片機(jī)與 dht11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次 通訊時(shí)間大概為 4ms，數(shù)據(jù)分小數(shù)和整數(shù)兩部

19、分，當(dāng)前的小數(shù)部分只是為了用于 以后擴(kuò)展，而現(xiàn)在的小數(shù)部分的讀數(shù)為 0，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit。 數(shù)據(jù)格式為：8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 校驗(yàn)和數(shù)據(jù) 當(dāng)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)=8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度整 數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)(取結(jié)果的后八位)。 當(dāng)單片機(jī)發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后，dht11 就會(huì)從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式， 而在等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，dht11 就會(huì)發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集。 dht 的通訊過(guò)程如圖所 3-2 示： 圖 3-2 dht 通訊過(guò)

20、程仿真圖 總線的空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)會(huì)把總線拉低等待 dht11 的響應(yīng)，為了保證 dht11 能夠檢測(cè)到起始信號(hào)，主機(jī)必須把總線拉低的時(shí)間要大于 18ms。dht11 接收到主機(jī)開(kāi)始信號(hào)，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束以后，就會(huì)發(fā)送低電平響應(yīng)信號(hào)， 持續(xù)時(shí)間 80us。主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待 20-40us，讀取 dht11 的響 應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)切換到輸入模式。 進(jìn)入到輸入模式后的仿真如圖 3-3 所示： 圖 3-3 dht 輸入模式仿真圖 dht11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后總線為低電平，等 dht11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線 拉高 80us，此時(shí)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)位是 0 還是 1

21、由高電平的長(zhǎng)短決定。若讀取 響應(yīng)信號(hào)是高電平，但 dht11 沒(méi)有響應(yīng)，則是線路的問(wèn)題。當(dāng)最后的 1bit 數(shù)據(jù)傳 送完后，dht11 將總線拉低 50us，然后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0 信號(hào)表示方法如圖 3-4 所示： 圖 3-4 數(shù)字 0 信號(hào)仿真圖 數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如圖 3-5 所示： 圖 3-5 數(shù)字 1 信號(hào)仿真圖 完成此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要在溫濕度變化的環(huán)境中演示成果。dht11 是一個(gè)很 靈敏的溫濕度感應(yīng)器件，可以用手直接改變溫濕度值來(lái)觀察繼電器開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情 況，同時(shí)通過(guò)接收到的短信內(nèi)容進(jìn)一步觀察溫濕度值的變化情況。dht11 是數(shù)字 傳感器，直接以信號(hào)送信息

22、，不需要進(jìn)行 ad 轉(zhuǎn)換，因此本系統(tǒng)選用了 dht11 來(lái) 進(jìn)行溫濕度的采集。 3.2 繼電器模塊 繼電器是最重要的控制元件之一，其具有隔離功能，被廣泛應(yīng)用在通訊、遙 控、遙測(cè)、自動(dòng)控制、電力電子及機(jī)電一體化設(shè)備中。 繼電器一般都有能反映如電流、溫度、壓力、速度、光等的輸入變量。感應(yīng) 機(jī)構(gòu)也就是輸入部分；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)通和斷控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)即輸出部分； 中間機(jī)構(gòu)也就是驅(qū)動(dòng)部分在繼電器的輸入和輸出部分之間，它的主要功能是對(duì)輸 入量進(jìn)行功能處理，耦合隔離以及對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 繼電器作為控制元件概括起來(lái)有如下幾種作用： 1放大的作用。一個(gè)很小的控制量便可以控制很大功率的電路。體現(xiàn)這種作 用的有

23、中間繼電器、靈敏型繼電器等。 2綜合信號(hào)作用。當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò) 比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。 3自動(dòng)、監(jiān)測(cè)、遙控的作用。安裝在自動(dòng)裝置上的繼電器和其他電器一起， 組成程序控制線路，便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。 4擴(kuò)大控制范圍的作用。當(dāng)多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某個(gè)值時(shí)，就可按觸 點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開(kāi)斷、接通多路電路。 繼電器的實(shí)物圖如下圖 3-6 所示： 圖 3-6 繼電器開(kāi)關(guān)實(shí)物圖 在本設(shè)計(jì)中要模擬禽舍環(huán)境系統(tǒng)，所以選擇用繼電器控制小燈來(lái)代替相應(yīng)的 溫濕度控制設(shè)備，由溫濕度值的變化來(lái)控制其開(kāi)關(guān)，也可以通過(guò)短信來(lái)控制。在 本系統(tǒng)中選用的單片機(jī)系統(tǒng)采用 5v

24、供電，為了方便，選擇的是 5v 驅(qū)動(dòng)的 5 腳繼 電器。由于單片機(jī) io 口電流不夠驅(qū)動(dòng)繼電器，所以在本實(shí)驗(yàn)中選用了 pnp 的三極 管連接上繼電器。該電路是 pnp 三極管，所以采用集電極接低電平方式輸出，當(dāng) 基極沒(méi)有輸入脈沖或電壓時(shí)，基極為高電平，因?yàn)檫@是反極性三極管，所以平時(shí) 是截止的，只有基極輸入低電平，降低基極電壓，這時(shí)三極管導(dǎo)通，繼電器線圈 得電吸合，原常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，完成設(shè)備的接通與斷開(kāi)功能。圖中 二極管反向接在線圈兩端，是保護(hù)線圈不受反峰電壓的沖擊，對(duì)繼電器起到保護(hù) 作用。 繼電器電路如圖 3-7 所示： 圖 3-7 繼電器電路圖 3.3 單片機(jī)模塊 3.3.1 單

25、片機(jī)接口部分 控制器的主控部分是主控芯片單片機(jī)配合軟件程序來(lái)完成信息的讀取、處理、 控制以及其他部分工作的，單片機(jī)的生產(chǎn)廠商很多，市場(chǎng)上的單片機(jī)型號(hào)也是種 類(lèi)繁多。本設(shè)計(jì)的主控芯片選用的是我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 stc89c52，與 atmel 公司 的 at89x 系列相比，stc89c52 有前面提到的諸多優(yōu)點(diǎn)：速度快，價(jià)格便宜，燒 錄方便簡(jiǎn)單等。單片機(jī)的外圍電路如圖 3-8 所示： 圖 3-8 單片機(jī)的管腳圖 8051 的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘 線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) i/o 口，中斷口線與 p3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳 的功能加以說(shuō)明

26、： pin40：正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi) eprom 抄寫(xiě)程序時(shí)，接+5v 電源。 pin19：時(shí)鐘 xtal1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 pin18：時(shí)鐘 xtal2 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 8051 的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接 石英晶體（2-12mhz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10pf-30pf。另外一種是 外部時(shí)鐘方式，即將 xtal1 接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從 xtal2 腳輸入。本設(shè)計(jì)采用 外部時(shí)鐘電路，外接晶振和電容組成振蕩器。輸入輸出（i/o）引腳：pin39-pin32 為 p0.0-p0.7 輸入輸出腳，pin1-pi

27、n8 為 p1.0-p1.7 輸入輸出腳，pin21-pin28 為 p2.0- p2.7 輸入輸出腳，pin10-pin17 為 p3.0-p3.7 輸入輸出腳。 在對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)中，p0 口作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展口，且是擴(kuò)展并行輸入/輸出的 接口，另外也作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸口，p2 口為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展口的高 8 位地 址總線口，p1 口為輸入/輸出口。pin9:復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路 開(kāi)始工作，在 reset 引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 初始化后，程序計(jì)數(shù)器 pc 指向 0000h， p0-p3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫(xiě) 入 07h，其

28、它專(zhuān)用寄存器被清“0” 。reset 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000h 地址開(kāi)始執(zhí)行程序1。單片機(jī)的初始態(tài)如表 3-1。 表 3-1 寄存器初始狀態(tài) 特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器 acc00hb psw00hsp 07h00hth0 dpl00hth0 ipxxx00000bth1 ie0 x00000btl1 tmod00htcon 3.3.2 復(fù)位電路 8051 的復(fù)位方式有兩種：一種是自動(dòng)，一種是手動(dòng)復(fù)位的。此外， reset/vpd 是一復(fù)用腳，vcc 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證單片機(jī) 內(nèi)部 ram 的數(shù)據(jù)不丟失，在本設(shè)計(jì)中采用自動(dòng)復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖

29、3-9 所示： r 1 1k r 2 10 k v cc sw spst c 1 10 f r es et r 2 10 k v cc c 1 10 f r es et 上上上上上上上上上上上上 圖 3-9 復(fù)位電路圖 3.3.3 電源電路 電腦 usb 口的電壓是穩(wěn)定的+5v，所以直接供給單片機(jī)就可以。單片機(jī)的內(nèi) 部電源電路如圖 3-10 所示： 圖 3-10 復(fù)位電路圖 3.3.4 串口通信部分 max232 是一種把電腦的串行口 rs-232 信號(hào)電平（-10 ，+10v）轉(zhuǎn)換為單 片機(jī)所用到的 ttl 信號(hào)電平（0，+5）的芯片，是專(zhuān)門(mén)為電腦的 rs-232 標(biāo)準(zhǔn)串口 設(shè)計(jì)的接口電路，

30、使用+5v 單電源供電。 max232 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn) 生+12v 和-12v 兩個(gè)電源，提供給 rs-232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù) 據(jù)通道。其中 13 腳（r1in） 、12 腳（r1out） 、11 腳（t1in） 、14 腳（t1out） 為第一數(shù)據(jù)通道。8 腳（r2in） 、9 腳（r2out） 、10 腳（t2in） 、7 腳（t2out） 為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos 數(shù)據(jù)從 t1in、t2in 輸入轉(zhuǎn)換成

31、 rs-232 數(shù)據(jù)2從 t1out、t2out 送到電腦 dp9 插頭；dp9 插頭的 rs-232 數(shù)據(jù)從 r1in、r2in 輸 入轉(zhuǎn)換成 ttl/cmos 數(shù)據(jù)后從 r1out、r2out 輸出3。 第三部分是供電。15 腳 dng、16 腳 vcc（+5v） 。 rs-232 無(wú)論在任何時(shí)候都是很常用的傳輸接口。它不僅已被內(nèi)置于 pc，而且 已被內(nèi)置于設(shè)備，這些設(shè)備從微控制器到主機(jī)的多種類(lèi)型的電腦以及那些和他們 相連接的。rs-232 的最通常連接到一個(gè) modem，像打印機(jī)，測(cè)試裝置，數(shù)據(jù)采集 模塊和控制回路也擁有 rs-232 接口。當(dāng)然在計(jì)算機(jī)的連接中也可以用到各種各樣 的 r

32、s-232，使通信操作變得更加簡(jiǎn)單。 非平衡的狀態(tài)聽(tīng)起來(lái)像是應(yīng)該避免的，但是 rs-232 連接使用的是非平衡導(dǎo)線。 在這里的非平衡僅僅是指導(dǎo)線中的信號(hào)的電氣特性。在一條非平衡導(dǎo)線中，信號(hào) 電壓加到一條導(dǎo)線上，一個(gè)公共的接地線被所有的信號(hào)電壓所使用。這種類(lèi)型的 接口也被稱(chēng)作單端。每秒 20000 位是指定的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。但是，很多其他 的接口芯片會(huì)超過(guò)這個(gè)數(shù)值，尤其是在短程連接上。很長(zhǎng)的連接需要一個(gè)不同的 接口。 雙向 rs-232 通信的基本信號(hào)如下： td：將數(shù)據(jù)從 dte（tx）傳輸?shù)?dce（txd） 。 rd：將數(shù)據(jù)從 dce（rx）傳輸?shù)?dte（rxd） 。 sg：信號(hào)地。也

33、被稱(chēng)作 gnd 和 sgnd。 串口通信電路如圖 3-11 所示： 圖 3-11 串口通信電路圖 rs-232 的邏輯電平并不是只用 5v ttl 和 cmos 邏輯的正電壓信號(hào)表示，而 是用正負(fù)電壓表示。在一個(gè) rs-232 的數(shù)據(jù)輸出（td） ，一個(gè)邏輯 1 被定義為等于- 5v 或者低于-5v，而一個(gè)邏輯 0 被定義為等于或高于+5v。換句話說(shuō)，在這種邏輯 中，信號(hào)使用負(fù)邏輯，負(fù)的電壓為邏輯 1。 rs-232 接口芯片對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行反向轉(zhuǎn)換。主要體現(xiàn)在：在一個(gè) uart 的輸 出引腳，一個(gè)關(guān)控制信號(hào)接近 5v 或者一個(gè)邏輯 1 數(shù)據(jù)位，它在 rs-232 的接口就 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓；一

34、個(gè)開(kāi)控制信號(hào)接近于 0v 或者一個(gè)邏輯 0 數(shù)據(jù)位，它在 rs- 232 接口就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正電壓。 一個(gè)正的電壓表示這項(xiàng)功能為開(kāi)，一個(gè)負(fù)的電壓表示這個(gè)功能為關(guān)?？刂菩?號(hào)使用相同的電壓，但是使用的是正邏輯。 因?yàn)橐粋€(gè) rs-232 接收器可能位于一條長(zhǎng)電線纜的末端，等到信號(hào)到達(dá)接收者 的時(shí)候，它的電壓可能已經(jīng)削弱了或者加載了噪聲信號(hào)?？紤]到這種情況，在接 受方最低要求的電壓要比在驅(qū)動(dòng)器處低。一個(gè)比+3v 高得多的輸入在 rd 處是一 個(gè)邏輯 0，或者在一個(gè)控制輸入處是一個(gè)開(kāi)。一個(gè)比-3v 要低得多的輸入在 rd 處 為一個(gè)邏輯 1，或者在一個(gè)控制輸入處為一個(gè)關(guān)。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在-3v 和+3v

35、 之 間的一個(gè)輸入的邏輯電平?jīng)]有定義。 事實(shí)上，因?yàn)?uart 在位的中間附近讀取輸入數(shù)據(jù)，并且還因?yàn)榇蠖鄶?shù)的時(shí) 間參考時(shí)鐘是非常準(zhǔn)確的，就可以使用短到 5 到 10 倍的切換時(shí)間的位寬度?？紤] 到這些，有的接口芯片允許 115kbps 或者更高的波特率，即使這違反了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 建議。 除了有一個(gè)最大的切換速度之外，rs-232 驅(qū)動(dòng)器還必須符合最低標(biāo)準(zhǔn)以確保 信號(hào)不在邏輯狀態(tài)之間的未定義區(qū)域停留。對(duì)于控制信號(hào)和其他 40bps 和更低的信 號(hào)，信號(hào)線必須花費(fèi)不超過(guò) 1ms 的時(shí)間在有效的邏輯 1 和邏輯 0 之間的傳送區(qū)域， 對(duì)于其他數(shù)據(jù)和時(shí)間信號(hào)，這個(gè)限制是 4%的位寬，也就是說(shuō)在 20b

36、ps 下為 2us。 信號(hào)的上升和下降次數(shù)也要盡可能的接近相等。 很多微控制器有異步串口，但是它們的輸出和輸入使用 5v 邏輯而不是使用 rs-232 電壓。將 5v 端口連接到一個(gè) rs-232 端口需要轉(zhuǎn)換到 rs-232 電平，同時(shí) 也要從 rs-232 電平轉(zhuǎn)換到 5v 邏輯。 3.4 遠(yuǎn)程通信模塊 3.4.1 gsm 的涵義 gsm 全名為：global system for mobile communications，中文為全球移動(dòng)通 訊系統(tǒng)，俗稱(chēng)全球通，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通 信技術(shù)，其開(kāi)發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶(hù) 使用

37、一部手機(jī)就能行遍全球。我國(guó)于 20 世紀(jì) 90 年代初引進(jìn)采用此項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 此前一直是采用蜂窩模擬移動(dòng)技術(shù)，即第一代 gsm 技術(shù)（2001 年 12 月 31 日我 國(guó)關(guān)閉了模擬移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)） 。目前，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通各擁有一個(gè) gsm 網(wǎng)，為世 界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。gsm 系統(tǒng)包括 gsm 900：900mhz、gsm1800：1800mhz 及 gsm1900：1900mhz 等幾個(gè)頻段7 。 目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始使用的 gsm 模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差 別不大。本設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子 tc35 系列的 tc35i 。這種無(wú)線模塊功能上與 tc35 兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了

38、用戶(hù)產(chǎn)品的體積。tc35i 與 gsm2/2 兼容、雙 頻（gsm900/gsm1800） 、rs232 數(shù)據(jù)接口，該模塊及射頻電路和基帶與一體，向 用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)的 at 命令接口。為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安 全的傳輸，方便用戶(hù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)8。設(shè)計(jì)選用 gsm 模塊 tc35i,給出其和 pc 機(jī)的通信電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)的傳輸。 gsm 模塊中電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分：充電電池主要為 整個(gè)系統(tǒng)提供 3.6v 工作電壓,同時(shí)產(chǎn)生 max3238 所需要的高電平;三端電源模塊 lm7806 將外部12v 直流電源轉(zhuǎn)換為6v，連到 zif 連接器的 11、12

39、引腳，在 充電模式下，為 tc35i 提供6v、500ma 的充電電源。 啟動(dòng)電路由開(kāi)漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。模塊上電 10ms 后(電池電壓 須大于 3v)，為使之正常工作，必須在 15 腳加時(shí)長(zhǎng)至少為 100ms 的低電平信號(hào)， 且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1ms。啟動(dòng)后，15 腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。 3.4.2 工作頻段的分配 我國(guó)陸地公用蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng) gsm 通信系統(tǒng)采用 900mhz 頻段： 890915（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收） 935960（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收） 雙工間隔為 45mhz，工作帶寬為 25 mhz，載頻間隔為 200 khz。隨著業(yè)務(wù)的 發(fā)展，可視需要向下擴(kuò)展，或向

40、 1.8ghz 頻段的 gsm1800 過(guò)渡，即 1800mhz 頻段： 17101785（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收） 18051880（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收） 雙工間隔為 95mhz，工作帶寬為 75 mhz，載頻間隔為 200 khz。 3.4.3 gsm 組網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) gsm 具體優(yōu)點(diǎn)如下幾條： 1信道穩(wěn)定，傳輸質(zhì)量好，傳輸速率可達(dá) 960bps 以上。 2系統(tǒng)容量較大，可傳輸數(shù)據(jù)量大，一條短信所能容納的數(shù)據(jù)量最多可達(dá) 100 字節(jié)以上。 3gsm 信道無(wú)需中繼，利用公網(wǎng)，不需要自建和維通信網(wǎng)，組網(wǎng)十分靈活。 4gsm 系統(tǒng)體積小，重量輕，工耗低。不需要架設(shè)室外天線，安裝方便， 不僅一次性投資少，而且維

41、護(hù)管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。 3.4.4 短信平臺(tái)的缺點(diǎn) 1受到 gsm 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的面積限制，可能有些偏遠(yuǎn)的站點(diǎn)無(wú)法通信，因此適 合在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍之內(nèi)。 2短信的接受會(huì)出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象，這就要求在使用的時(shí)候充分考慮具體控制余 量的問(wèn)題。 3.5 tc35模塊 3.5.1 gsm 模塊的介紹 gsm 模塊的廠家最早主要在國(guó)外，包括西門(mén)子、wavcom、sagem 等；隨著 國(guó)內(nèi)的技術(shù)進(jìn)步，國(guó)內(nèi)廠家如華為、移遠(yuǎn)通信（quectel)、simcom、benq 等模塊 由于具有更高的性?xún)r(jià)比，已經(jīng)逐漸替代了國(guó)外品牌在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占據(jù)了主流的地 位。 tc35 是德國(guó) siemens（西門(mén)子）公司的一款雙頻 90

42、0/1800mhz 高度集成的 gsm 模塊。它與 gsm phase2/2+兼容，具有 rs232 數(shù)據(jù)口，該模塊集基帶和射頻 電路與一體、并提供標(biāo)準(zhǔn)的 at 命令接口，其為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息提供安全、有 效、快速的傳輸，為用戶(hù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)提供方便。本系統(tǒng)中選擇了 tc35 模塊進(jìn)行短 信的收發(fā)。系統(tǒng)模塊的實(shí)物如圖 3-12 所示： 圖 3-12 串口通信電路圖 3.5.2 tc35 的整體介紹 tc35 模塊主要由 gsm 基帶處理器，gsm 射頻模塊，供電模塊，閃存，zif 連接器和天線接口組成。tc35 模塊的原理框圖如圖 3-13 所示： 圖 3-13 tc35 模塊原理框圖 3.5.

43、3 tc35 的電源模塊 對(duì)于 tc35 模塊采用 3.6v 供電，由于該電源電流必須滿(mǎn)足輸出電流能夠達(dá)到 2a，在此采用 national 公司的 lp3966-adj 芯片。該芯片的管腳 2 為 shutdown 管腳，在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須通過(guò)一個(gè) 10k 的電阻拉高到 5v。為了使 3.6v 輸出電源 波紋小，在輸出部分用了一個(gè) 68pf，33f 和 0.1f 的電容，實(shí)現(xiàn)濾波。另外在芯 片的輸入端也放置了一個(gè) 68f 的濾波電容，減小輸入端收到的干擾。具體的電路 如下：tc35 的充電電壓正端 power，如果通過(guò)外部的電源（如充電器） 供電， 應(yīng)保證 imax = 500 ma，vin=

44、5.5-8v。tc35 的電源電路如圖 3-14 所示： 圖 3-14 tc35 電源電路 3.5.4 tc35 的模塊接口 無(wú)線連接器flash rom 射頻電路基帶處理器 電 源 40 引 腳 zi f 插 座 tc35 主要通過(guò)串口與單片機(jī)進(jìn)行通訊，從而對(duì) tc35 的控制，通過(guò)與單片機(jī) 的 uart 進(jìn)行兩線連接，對(duì)于 tc35 的其他管腳不用的時(shí)候懸空處理，如果該管 腳為輸入的話，通過(guò)一個(gè) 10k 的電阻上拉。另外/igt 管腳使控制 tc35 模塊工作 的管腳，需要上拉，并且將該管腳與單片機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制 tc35 的工 作狀態(tài)。它的電源管腳并聯(lián)在一起，另外 tc35 還

45、需要連接 sim 卡座子，具體的 接口如圖 3-15 所示。 圖 3-15 tc35 的接口設(shè)計(jì)圖 下面具體介紹在本系統(tǒng)使用到的管腳： vbatt+：供電膠管。供電電壓在 3.3v-5.5v 之間 ，該膠管還必須滿(mǎn)足峰值 電流為 2a。當(dāng)模塊在充電的時(shí)候，該膠管還可以作為輸出管腳。所有的 vbatt+ 必須并行連接在一起。 gnd：接地管腳。 igt：?jiǎn)?dòng)管腳。該管腳用來(lái)啟動(dòng) tc35 模塊進(jìn)行工作。該腳管低電平有效。 rxd0：發(fā)送數(shù)據(jù)到 dte。 txd0：接收數(shù)據(jù)從 dte。 cts0：清除發(fā)送。該信號(hào)有效表示 tc35 模塊準(zhǔn)備接受 dte 數(shù)據(jù)。 rts0：請(qǐng)求發(fā)送。該信號(hào)有效表示

46、dte 準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)到 tc35 模塊。如果該 管腳不用的話，通過(guò)一個(gè) 10k 的電阻將該管腳拉高。 dtr0：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，dte 控制該信號(hào)線有效。如果該管腳不用的話，通 過(guò)一個(gè) 10k 的電阻將該管腳拉高。 ccin：sim 卡連接膠管。該管腳用來(lái)檢測(cè) sim 卡是否連接上，如果連上，該 膠管被設(shè)置成高電平，如果沒(méi)有連接上，則該管腳被設(shè)置成低電平。 ccret：sim 卡復(fù)位管腳。由基帶處理器提供。 ccio：sim 卡的串行數(shù)據(jù)總線。輸入輸出數(shù)據(jù)。 ccclk：sim 卡的時(shí)鐘線。 ccvcc：sim 卡的電源輸出管腳。 ccgnd：sim 卡的接地管腳。 3.5.5 sim 卡的介

47、紹 sms（short messaging service）是最早的短消息業(yè)務(wù)，也是現(xiàn)在普及率最高 的一種短消息業(yè)務(wù)。目前，這種短消息的長(zhǎng)度被限定在 140 字節(jié)之內(nèi)，這些字節(jié) 可以是文本的，可以是 70 個(gè)漢字，或者是 140 個(gè)英文字母。sms 以簡(jiǎn)單方便的 使用功能受到大眾的歡迎，是屬于第一代的無(wú)線數(shù)據(jù)服務(wù)。 sim（subscriber identity module）卡叫用戶(hù)身份識(shí)別模塊。它實(shí)際上是一張內(nèi) 含大規(guī)模集成電路的智能卡，用來(lái)登記用戶(hù)身份識(shí)別數(shù)據(jù)和信息。它是 gsm 系統(tǒng) 中不可缺少的一個(gè)重要部分，是用戶(hù)接入 gsm 網(wǎng)絡(luò)的憑證，只有插入了 sim 卡， 移動(dòng)終端才能接入網(wǎng)

48、絡(luò)。它的組成由 cpu（8）位，程序存儲(chǔ)器（3-8bit） ，工作存 儲(chǔ)器（6-16bit） ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(128-256kbit)和串行通信單元五個(gè)部分組成。sim 卡 的正面如圖 3-16 所示： 89860 08110 02405 57419 圖 3-16 sim 卡的正面圖 sim 卡正面上有 20 值數(shù)碼，前面的 6 位是中國(guó)的代號(hào)，第 7 位是業(yè)務(wù)接入號(hào)， 在 135，136，137，138，139 中分別為 5，6，7，8，9 一般為 0，現(xiàn)在的預(yù)付費(fèi) sim 卡為 1，第 9，10 位是各省的編碼，第 11，12 位是年號(hào)，第 13 位是供應(yīng)商 代碼，第 14-19 位是用戶(hù)識(shí)

49、別碼，第 20 位是校驗(yàn)位。 sim 卡的物理結(jié)構(gòu)如圖 3-17 所示： c1 c5 c2 c6 c3 c7 c4 c8 圖 3-17 sim 卡的背面圖 一共有 8 個(gè)觸點(diǎn)，各個(gè)觸點(diǎn)如下： c1：vcc 電源電壓。 c2：rst 復(fù)位端。 c3：clk 時(shí)鐘，時(shí)鐘速率通常由移動(dòng)終端提供，sim 卡支持 1-5mhz 時(shí)鐘， 它在指定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行監(jiān)權(quán)過(guò)程時(shí)至少需要 13/4mhz 的時(shí)鐘頻率，其它情況下使用 13/8mhz 的時(shí)鐘頻率。 c4：無(wú)定義，為將來(lái)使用保留。 c5：gnd 地。 c6：vpp 編程電壓。 c7：i/o 輸入輸出。 c8：無(wú)定義，為將來(lái)使用保留。 3.5.6 sim 卡座

50、子 tc35 模塊的 sim 卡座子采用的是 molex 座子，該座子由 8 個(gè)管腳，而 tc35 模塊的管腳只有 6 個(gè)，具體的電路如圖 3-18 所示： 圖 3-18 sim 卡座子接線圖 上圖只需要把對(duì)應(yīng)的管腳與 tc35 連接，在電源接地端加入電容濾波處理，達(dá) 到減小波紋的目的。 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1 軟件設(shè)計(jì)思路 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心器件，分成兩大部分進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)： 首先是溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再控制繼電器相 應(yīng)的動(dòng)作； 其次是短信收發(fā)過(guò)程，用戶(hù)通過(guò)向 gsm 模塊發(fā)送指定的信息指令，通過(guò)串口 將信息內(nèi)容傳給單片機(jī)，單片機(jī)再控制繼電器作出反應(yīng)或向用

51、戶(hù)發(fā)送短信，匯報(bào) 采集信息。 4.2 溫濕度采集部分 在系統(tǒng)的實(shí)物連接中，dht11 溫濕度傳感器的 2 引腳連接單片機(jī)的 p2-0 引腳 由于 dht11 溫濕度傳感器是數(shù)字傳感器，不需要進(jìn)行 ad 轉(zhuǎn)換，因此采集到的溫 濕度數(shù)據(jù)會(huì)以八位二進(jìn)制的形式向單片機(jī)發(fā)送，單片機(jī)接受數(shù)據(jù)后還要對(duì)相應(yīng)的 采集值進(jìn)行判斷所以要對(duì)數(shù)據(jù)值進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以溫度為例，轉(zhuǎn)換函數(shù)如下所 示： data1=u8t_data_h /溫度轉(zhuǎn)成十進(jìn)制 u8t_data_h=u8t_data_h u8t_data_h=(u8t_data_h 4)*16; data1+=u8t_data_h ; u8t_data_h 是采集到

52、的溫度整數(shù)部分的八位二進(jìn)制數(shù)值，data1 為十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 后的溫度值方便下邊對(duì)數(shù)值的判斷，由于 dht11 傳感器的小數(shù)部分的數(shù)據(jù)位還沒(méi) 有被擴(kuò)展，校驗(yàn)位也沒(méi)必要在數(shù)據(jù)中顯示，所以程序中只對(duì)溫度值和濕度值的整 數(shù)部分進(jìn)行相應(yīng)的十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。 在實(shí)際應(yīng)用中，溫濕度傳感器采集環(huán)境溫濕度，將溫濕度信息傳給單片機(jī)， 然后單片機(jī)做出相應(yīng)的反應(yīng)，控制溫濕度的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，在本系統(tǒng)中， 用繼電器代替控溫設(shè)備和濕度控制設(shè)備，為系統(tǒng)的溫濕度進(jìn)行臨界值的設(shè)定，再 與周?chē)臏貪穸戎颠M(jìn)行相應(yīng)的比較判斷，進(jìn)而使繼電器開(kāi)關(guān)做出相關(guān)操作，與之 連接的小燈做出亮或滅的反應(yīng)。此部分的流程如圖 4-1 所示： n y 燈

53、2 滅 燈 2 亮 燈 1 滅 繼電器 1 關(guān) 溫濕度值的分析 溫度34?濕度20? 繼電器 1 開(kāi) 繼電器 2 開(kāi) 繼電器 2 關(guān) 開(kāi)始 串口初始化 燈 1 亮 y n 圖 4-1 溫濕度部分流程圖 4.3 短信收發(fā)部分 系統(tǒng)要對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此就要在 dht 采集到溫濕度值的信息 以后，通過(guò) tc35 模塊將溫濕度值以短信的形式告知用戶(hù)。用戶(hù)通過(guò)短信息完成短 信的收發(fā)從而對(duì)繼電器進(jìn)行控制，就要學(xué)習(xí) tc35 的通信過(guò)程以及短信的收發(fā)和讀 取。 tc35 模塊要通過(guò) at 指令與單片機(jī)進(jìn)行通信，單片機(jī)再根據(jù)短信內(nèi)容作出相 應(yīng)的控制動(dòng)作，因此首先要對(duì) at 指令以及短信內(nèi)容的編輯進(jìn)

54、行相應(yīng)的學(xué)習(xí) 4.3.1 at 指令集 首先來(lái)了解一下 at 指令。 at 指令如下： at+cmgc send an sms command（發(fā)出一條短消息命令） at+cmgd delete sms message（刪除 sim 卡內(nèi)存的短消息） at+cmgf select sms message formate（選擇短消息信息格式：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”-未讀，1/“rec read”-已讀，2/“sto unsen

55、t”-待發(fā)， 3/“sto sent”-已發(fā)，4/“all”-全部的） at+cmgr read sms message（讀短消息） at+cmgs send sms message（發(fā)送短消息） at+cmgw write sms message to memory（向 sim 內(nèi)存中寫(xiě)入待發(fā)的短消 息） at+cmss send sms message from storage（從 sin|m 內(nèi)存中發(fā)送短消息） at+cnmi new sms message indications（顯示新收到的短消息） at+cpms preferred sms message storage（選擇短消

56、息內(nèi)存） at+csca sms service center address（短消息中心地址） at+cscb select cell broadcast messages（選擇蜂窩廣播消息） at+csmp set sms text mode parameters（設(shè)置短消息文本模式參數(shù)） at+csms select message service（選擇短消息服務(wù)） 經(jīng)過(guò)以上了解現(xiàn)在來(lái)對(duì) gsm 模塊進(jìn)行軟件編寫(xiě)。 4.3.2 短消息操作指令 所有的 at 指令（除了重復(fù)命令 a/以外）都由 at 開(kāi)頭，除了發(fā)送短信消息 最后是以+結(jié)束外，其余的都是以回車(chē)cr結(jié)束的。響應(yīng)形式都是 cr

57、lf response cr lf 。 f：被叫號(hào)碼長(zhǎng)度，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 g：被叫號(hào)碼類(lèi)型，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 h：被叫號(hào)碼，長(zhǎng)度由 f 中的數(shù)據(jù)決定。 i：協(xié)議標(biāo)識(shí)，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 j：數(shù)據(jù)編碼方案，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 k：有效期，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 l：用戶(hù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 m：用戶(hù)數(shù)據(jù)，其長(zhǎng)度由 l 中的數(shù)據(jù)決定。j 中設(shè)定采用 ucs2 編碼，這里是 中英文的 unicode 字符。 常用初始化指令： 1設(shè)置單片機(jī)和 gsm 模塊的通信波特率 at+ipr=9600cr 2設(shè)置短消息中心號(hào)碼 at+csca=“+8613800311500” cr ，正確返回 cr

58、lfokcr lf ， cr lf是回車(chē)換行符號(hào)。如果讀取短消息中 心號(hào)碼，則命令為 at+csca=？cr ，模塊應(yīng)該返回cr lf +csca：“8613800311500” cr lf 。 3設(shè)置短消息發(fā)送格式 at+cmgf=1cr ，設(shè)置 1 代表 text 格式，指令正 確返回cr lfokcr lf 。 4保存當(dāng)前的設(shè)置 at通常被用來(lái)作為數(shù)據(jù)消息，例如：smart messaging 中的圖片和鈴聲 和 ota wap 設(shè)置。16-bit 信息(最多 70 個(gè)字符)被用來(lái)顯示 unicode(ucs2)文本信 息，可以被大多數(shù)的手機(jī)所顯示。一個(gè)以 class 0 開(kāi)頭的 16-

59、bit 的文本信息將在某 些手機(jī)上作為 flash sms 顯示(閃爍的 sms 和警告 sms)11。有兩種方式來(lái)發(fā)送和 接收 sms 信息：使用文本模式或者使 pdu(protocol description unit)模式。文本模 式(可能某些手機(jī)不支持)實(shí)際上也是一種 pdu 編碼的一種表現(xiàn)形式。在顯示 sms 信息可能使用不同的字符集和不同的編碼方式。 目前，發(fā)送短消息常用 text 和 pdu(protocol data unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。 使用 text 模式收發(fā)短信代碼簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)十分容易，但最大的缺點(diǎn)是不能收發(fā) 中文短信；而 pdu 模式不僅支持中文短信，也能發(fā)

60、送英文短信。pdu 模式收發(fā)短 信可以使用 3 種編碼：7-bit、8-bit 和 ucs2 編碼。7-bit 編碼用于發(fā)送普通的 ascii 字符，8-bit 編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，ucs2 編碼用于發(fā)送 unicode 字符。 一般的 pdu 編碼由 abcdefghijklm 十三項(xiàng)組成。 a：短信息中心地址長(zhǎng)度，2 位十六進(jìn)制數(shù)（1 字節(jié)） 。 b：短信息中心號(hào)碼類(lèi)型，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 c：短信息中心號(hào)碼，b+c 的長(zhǎng)度將由 a 中的數(shù)據(jù)決定。 d：文件頭字節(jié)，2 位十六進(jìn)制數(shù)12。 e：信息類(lèi)型，2 位十六進(jìn)制數(shù)。 4.3.4 串口調(diào)試 在學(xué)習(xí)了 at 指令以及短信編碼以后，就