在職碩士研究生論文答辯會(huì)

基于GSM模塊的數(shù)字校園播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：***指導(dǎo)教師：***論文題目：一、課題來(lái)源及意義二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀三、總體設(shè)計(jì)方案四、硬件電路設(shè)計(jì)五、軟件電路設(shè)計(jì)六、系統(tǒng)調(diào)試七、總結(jié)八、致謝概述現(xiàn)有自動(dòng)播放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式：1、軟件方式2、硬件方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)缺點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，播出曲目的長(zhǎng)短和數(shù)量受限制，功能有限，不易擴(kuò)展

缺點(diǎn)：都不能實(shí)現(xiàn)真正的智能化控制，只能完全按照預(yù)先設(shè)定的節(jié)目和順序播放課題來(lái)源及意義短消息業(yè)務(wù)（SMS）作為GSM的一種增值服務(wù)，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費(fèi)用低，不占用語(yǔ)音通信通道等優(yōu)點(diǎn)，因而在遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用

本課題把實(shí)現(xiàn)了真正智能化、人性化控制。利用GSM進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電源控制和節(jié)目的智能播放控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀利用手機(jī)短信控制的應(yīng)用新研究很多，大都在一些簡(jiǎn)單的、小數(shù)據(jù)的單一電器控制，應(yīng)用在大功率電器、多路電器控制更少。直接用GSM信息智能控制信息庫(kù)的資源及電源終端的，還沒(méi)有研究先例.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總體設(shè)計(jì)方案主要內(nèi)容

本課題的主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)研究一種利用手機(jī)短信控制的數(shù)字校園播放系統(tǒng)，播放機(jī)由單片機(jī)、存儲(chǔ)卡，語(yǔ)音解碼芯片、GSM模塊組成，系統(tǒng)收到遙控短信，首先進(jìn)行權(quán)限鑒別，當(dāng)短信號(hào)碼與系統(tǒng)存儲(chǔ)號(hào)碼一致時(shí)，確認(rèn)為短信有效并解析短信數(shù)據(jù)包，根據(jù)短信內(nèi)容要求讀取對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)卡的廣播內(nèi)容并控制播放系統(tǒng)啟動(dòng)或關(guān)閉。

總體設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件電路主要包括電源的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和節(jié)目播放的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩部分。其中，電源的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機(jī)及其外圍電路、GSM模塊、繼電器控制電路組成。節(jié)目播放的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由穩(wěn)壓電源電路、單片機(jī)及其外圍電路、GSM模塊、MP3播放電路、SD卡存取電路等組成。硬件電路設(shè)計(jì)一、單片機(jī)及外圍電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)所使用的單片機(jī)我們選用ATmega16。主要針對(duì)ATmega16芯片在復(fù)位電路、晶振線路、AD轉(zhuǎn)換濾波線路和電源等幾部分進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)二、電源的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1、采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，功耗低、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。本系統(tǒng)中采用了LM2576系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路，是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。硬件電路設(shè)計(jì)二、電源的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)2、GSM模塊選用的是西門(mén)子TC35系列的TC35i，該模塊集基帶和射頻電路于一體，向用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)的AT指令接口，為語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和短消息提供了快速、安全、可靠的傳輸。

硬件電路設(shè)計(jì)圖3.8TC35i與ATMEGE16連接電路圖硬件電路設(shè)計(jì)三、節(jié)目播放的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1、節(jié)目播放電路主芯片采用VS1003B是VLSI公司最新版本的MP3芯片，是目前解碼效果甚佳的DSP核的解碼器，支持解碼音樂(lè)格式包括MP3、WMA、WAV、MIDI、P-MIIDI，編碼格式IMAADPCM（單聲道）。硬件電路設(shè)計(jì)三、節(jié)目播放的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

圖3.11VS1003和ATMEGA16的連接圖硬件電路設(shè)計(jì)三、節(jié)目播放的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)2、SD卡(SecureDigitalMemoryCard)是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備。擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。支持SD模式和SPI模式讀寫(xiě)。本機(jī)采用SPI模式硬件電路設(shè)計(jì)圖3.12SD卡SPI模式下與單片機(jī)的連接圖軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序使用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，主程序通過(guò)調(diào)用子程序以實(shí)現(xiàn)各部分功能。先進(jìn)行軟件的總體設(shè)計(jì)，將軟件分為多個(gè)功能模塊，然后進(jìn)行各功能模塊設(shè)計(jì)，各功能模塊都調(diào)試通過(guò)后，將它們根據(jù)總體設(shè)計(jì)的主函數(shù)流程組合起來(lái)成為最終的應(yīng)用軟件。根據(jù)流程要求、總體設(shè)計(jì)方案的要求和硬件電路功能，將軟件設(shè)計(jì)劃分為GSM模塊、節(jié)目播放模塊、SD卡存取模塊、用戶(hù)設(shè)置模塊、遠(yuǎn)程控制模塊等。軟件設(shè)計(jì)1、主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作流程比較簡(jiǎn)單，主要做好數(shù)據(jù)處理的糾錯(cuò)機(jī)制，防止電磁干擾，引起誤觸發(fā)。采集的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)3次軟件修正，才作為合法數(shù)據(jù)處理，遇到異常情況，要生成錯(cuò)誤報(bào)表，防止系統(tǒng)誤觸法，提高可靠性。圖4.1程序流程圖軟件設(shè)計(jì)

2、GSM模塊程序設(shè)計(jì)GSM模塊上電以后首先進(jìn)行初始化。單片機(jī)首先可以向它發(fā)送一個(gè)命令“ATEO”來(lái)消除“回顯”，以盡量減少單片機(jī)串行口接收的字符，再發(fā)送AT命令“CNMI”，把GSM模塊設(shè)置成“主動(dòng)通知模式”。當(dāng)GSM模塊接收到短信后會(huì)主動(dòng)地向串行口發(fā)送信息“CMTI”通知單片機(jī)，表示接收到新的短信。同時(shí)，還要檢查在信箱中是否還存放有短信。如果有，就將其一一讀出，再逐一刪除，以保證信箱中為空。軟件設(shè)計(jì)

GSM模塊開(kāi)始工作以后，每當(dāng)收到短信的時(shí)候就會(huì)主動(dòng)通過(guò)串行口向單片機(jī)發(fā)送信息“CMTI”，單片機(jī)接收到信息后發(fā)出指令“CMGR”來(lái)讀取短信，GSM模塊將該短信通過(guò)串口發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)判斷該短信是否本系統(tǒng)內(nèi)的正常數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)合法，則提取該短信中數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，同時(shí)發(fā)出AT指令“CGMD”，刪除該短信；如果數(shù)據(jù)不正常，就直接刪除。軟件設(shè)計(jì)

3、SD卡程序設(shè)計(jì)

MMC/SD卡上電后默認(rèn)為MMC/SD模式，要使MMC/SD卡工作在SPI模式下，在MMC/SD卡初始化時(shí)，當(dāng)片選線(CS)被拉低時(shí)發(fā)送復(fù)位命令CMD0，如收到應(yīng)答信號(hào)01H，表示已將卡置為閑置狀態(tài);如收到應(yīng)答信號(hào)不是01H，則表示出錯(cuò)。然后向MMC/SD卡發(fā)送命令CMD1，收到正確的應(yīng)答信號(hào)00H之后，才會(huì)使MMC/SD卡進(jìn)入SPI模式。MMC/SD卡協(xié)議是一種問(wèn)答式協(xié)議。首先單片機(jī)發(fā)送CMD。接著由MMC/SD卡發(fā)送回應(yīng)RES。MMC/SD卡的命令長(zhǎng)度都是6字節(jié)，命令總是以左邊的起始位開(kāi)始，右邊的結(jié)束位結(jié)束。

軟件設(shè)計(jì)MMC/SD卡寫(xiě)一個(gè)扇區(qū)操作，首先發(fā)送寫(xiě)扇區(qū)命令，發(fā)數(shù)據(jù)開(kāi)始頭0xfe，寫(xiě)512Byte數(shù)據(jù)，然后寫(xiě)2個(gè)字節(jié)0xff，進(jìn)行CRC校驗(yàn)，延時(shí)200微秒，關(guān)閉寫(xiě)功能；MMC/SD卡讀一個(gè)扇區(qū)，時(shí)序同寫(xiě)一個(gè)扇區(qū)類(lèi)似，送讀扇區(qū)命令，讀數(shù)據(jù)為0xfe，隨后讀出的512Byte數(shù)據(jù)就是該扇區(qū)。軟件設(shè)計(jì)4、MP3模塊程序設(shè)計(jì)VS1003B初始化，使能芯片，給0x05地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)0x000a，設(shè)置音量，設(shè)置MODE寄存器，最后軟件復(fù)位。發(fā)送一組正弦波數(shù)據(jù)給VS1003B，如果聽(tīng)到一高一低的聲音，表明初始化程序成功。播放數(shù)據(jù)時(shí)，從MMC/SD卡讀出的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)片選字節(jié)同步腳為低時(shí)送入，接收數(shù)據(jù)完畢，片選字節(jié)同步腳置高，發(fā)送數(shù)據(jù)期間，保持片選腳為高。軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)收到串口中斷，數(shù)據(jù)保存到接收緩沖區(qū)，一幀數(shù)據(jù)接收完畢，進(jìn)行數(shù)據(jù)號(hào)碼分析，當(dāng)用戶(hù)的手機(jī)號(hào)碼與系統(tǒng)存儲(chǔ)的號(hào)碼一致，該短信包有效，否則該信息不處理；解析信息包的內(nèi)容，收到放音命令，讀取MMC/SD文件分配表，查找到要播放的文件，根據(jù)文件的屬性，找到文件數(shù)據(jù)區(qū)的首簇，然后找到音頻數(shù)據(jù)區(qū)，讀32個(gè)字節(jié)送VS1003B,判斷文件是否執(zhí)行完畢，沒(méi)有執(zhí)行完畢，循環(huán)送音頻數(shù)據(jù)，每執(zhí)行完一簇?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)簇鏈，指向下一簇，循環(huán)執(zhí)行，一直到該文件結(jié)束。播放數(shù)據(jù)時(shí)，打開(kāi)擴(kuò)音器電源。當(dāng)收到停止命令，關(guān)閉擴(kuò)音器電源。系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試三大部分。經(jīng)過(guò)初步