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1、毕毕 业业 设设 计计 专专业：业： 班级学号：班级学号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 年年月月 基于基于 GSMGSMGSMGSM 网络的远程家庭网络的远程家庭 智能监控系统设计与实现智能监控系统设计与实现 TheTheTheThe d d d designesignesignesign andandandand implementationimplementationimplementationimplementation ofofofof R R R Remoteemoteemoteemote househousehousehouse intelligentintelli
2、gentintelligentintelligent monitoringmonitoringmonitoringmonitoring andandandand controlcontrolcontrolcontrol systemsystemsystemsystem basedbasedbasedbased onononon GSMGSMGSMGSM networknetworknetworknetwork 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 系系别：别： 年年月月 摘摘摘摘要要要要 随着 GSM 网络的迅速普及移动通信技术的飞速发展，新技术和新业务的开发和 应
3、用已提到十分重要的位置。将 GSM 技术运用于实现家庭智能报警具有实际应用价 值。 该系统以单片机AT89S52为核心作为控制模块， 由GSM无线通信模块、 传感器数 据信息采集模块、 液晶显示模块和报警模块组成。通过传感器模块中光电传感器和温 度传感器采集相关信号，经A/D转换模块转换成单片机可处理的数字信号，经过语音 报警模块发出相关报警信号，将该信号通过GSM短信模块，借助GSM移动网络，以 中文短消息，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。 该系统具有安全保密性高，又不需要组建专用网络和维护网络，网络覆盖面广， 因此与传统的监控系统相比有着其独特的优势。 关键词：关键词：智能监控;
4、 AT89S52 单片机；GSM 网络；传感器；报警系统； ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT With the rapid popularization of GSM networks and the fast development of mobile communication technology, new technologies and services have been stepped up to an all-important position . GSM technology will be applied to achieve practi
5、cal application of intelligent alarm home value. The system is MCU AT89S52 the core as a control module, which is consist of the GSM wireless communication module, sensor data acquisition module, LCD module and alarm module. Photoelectric sensor module through the sensor and temperature sensor acqui
6、sition-related signals， through the A / D converter module into digital signals which a single chip can handle, after issuing the relevant alarm voice alarm module signals，the signal is through the GSM SMS module，with GSM mobile network, through Chinese short message, directly to the alarm location
7、is reflected to your mobile phone screen. The theory is very simple and has high security, and there is no need to set up special networks and to maintain them, moreover the area of GSM networks covering is very wide, so this method has many particular advantages over conventional monitoring system.
8、 K K K Keyeyeyey WWWWordsordsordsords：Intelligent monitoring; AT89S52 single chip microcomputer; GSM networks ；Sensor； Alarm system 目录 1.引言 1 2.方案选择及论证 3 2.1.方案 1基于 8031 单片机的防盗报警监控系统设计 3 2.2方案 2基于 GSM 网络的远程家庭智能监控系统设计 4 3.系统硬件电路的设计 5 3.1核心控制单元 AT89S52 模块闪电存储型器件 AT89S52 5 3.1.1 AT89S52 单片机概述.6 3.1.2 A
9、T89S52 单片机特性.7 3.1.3 AT89S52 引脚功能与封装.7 3.2GSM 无线通信模块TC35i 10 3.2.1 AT 指令说明. 11 3.2.2 PDU 编码规则.12 3.2.3 单片机与 TC35i 的软件接口及控制原理12 3.2.4 RS-232 串行接口.12 3.3传感器数据信息采集模块 16 3.3.1 温度传感器17 3.3.2 光电传感器21 3.4液晶显示模块 22 3.4.1 方案 1采用 LED 液晶显示屏22 3.4.2 方案 2采用点阵式数码管显示23 3.4.3 方案 3采用 1602 液晶显示器23 3.5报警模块 25 3.5.1 蜂鸣
10、器的介绍25 3.5.2 蜂鸣器方案选择25 4.系统程序的设计 27 4.1主程序流程图 27 4.2中断子程序流程图 28 4.2.1.温度传感器子程序 28 4.2.2.液晶显示子程序 28 5.系统调试 30 5.1硬件测试 30 5.1.1 静态调试.30 5.1.2 联机调试.30 5.2软件测试 31 5.3系统调试 31 6.测试结果 32 结论.33 参考文献.34 附录一：电路原理图.35 附录二：控制源程序.36 致谢.69 1 引言 随着生活水平的提高，提别是物质生活水平的不断提高，人们对自己的个人安全 和家庭财产安全越来越重视，安全已成为一种市场需求；同时经济的飞速发
11、展伴随着 城市流动人口的急剧增加，给家庭防控增加了新的难题和提出了新的课题，传统的人 防物防的形式已难以适应社会形式发展的需求。科学技术的进步和普遍应用，进一步 同动了智能化家庭的建设步伐，家庭安全技术防范系统已经从本地向远程监控发展， 从社会的周边防范向家庭内部防控逐渐靠拢， 家庭防盗报警系统在人们对美好生活的 追求中迅速崛起。一个完善的职能家庭，具有便捷、安全、舒适、高档的生活环境， 确保每一个家庭住户的声明财产安全，是建设本系统的最大意义和根本目的。 GSM 模块将 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
12、供标准接口的功能模块。 因此，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。 目前，GSM 模块依然在广泛的工业应用领域使用，在更行各业都能看到 GSM 模块 应用的产品。例如，在车载监控领域，使用 GSM 模块将车辆行驶的 GPS 数据传输到车 辆管理中心；在电力、水务系统，通过 GSM 模块实现了远程智能抄表，可以实时监控 用户的用电和用水量；在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了 GSM 模块实现了实时 的监控，不必再人工收集数据；在家庭，可以安装无线报警系统，一旦发
13、生火情或盗 窃行为，可以立即通知户主和报警；在国外，很多老人小孩带了个人跟踪器，防止老 人和小孩走失或意外发生，里面也是集成了 GSM 模块。可以说，随着 GSM 的网络建设 的完善，GSM 模块的应用范围也越来越广。 可见，GSM（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分 多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成覆 盖全国的 GSM 数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。主要提供话 音、短信息、数据等多种业务。基于 GSM 短信息功能可以做成各种检测、监控数据信 号和控制命令的数据通信系统，
14、能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。 由于公众 GSM 网络在全球范围内实现了联网和漫游， 建立上述系统不须再建专用通信 网络，所以具有时事传输数据功能的短信息应用将得到迅速普及。 目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患， 例如：为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。 随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成 化发展。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户 之间进行通讯。 目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、 以太网、 集群系统等等。但它们有各自的缺点：
15、 1固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线，使其在关 键时刻失灵。 2以太网同样面临着线路被切断的隐患，且不易普及。 3集群系统功耗很大，网络架设和维护费用很高，而且需要 购买固定的频 点。 针对以上通信方式的优、 缺点， 我设计了基于 GSM 网络的家庭防盗报警系统。 此系统可解决这些隐患，让家庭防盗更及时、使用更方便。它不再依赖有线电话执行 报警， 而是借助最可靠、 最成熟的 GSM 移动网络， 以最直观的中文短消息或电话形式， 直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测， 变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感
16、器和 燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。 本设计介绍了用 AT89S52 单片机实现的基于 GSM 短信模块的家庭防盗报警系统。 利用 AT89S52 单片机的功能特点、GSM 短信模块工作原理以及传感器工作原理， 通过手机终端接收报警短信，并且可以发送命令短信异地遥控系统实现各种操 作。利用各种传感器对可能出现的煤气泄露、火灾、家中门窗被打开并有人闯入等意 外情况进行， 并通过短信发送特定报警信息于预先设定好的手机号码，通知事主做出 相应措施。通过 GSM 网络，即使远在千里之外也能对家中发生的各种突发意外情况 了如指掌，使生活更安全更智能。 2 方案选择及论证 2.12.12.1
17、2.1方案 1基于 8031 单片机的防盗报警监控系统设计 系统可由单片机最小系统、报警信号输入和检测、驱动电路和声报警、移位 寄存器和数码管等组成。 图 2-1 系统原理框图 8031最小系统由8031、74LS373、EPROM2764组成。报警信号的输入使用 P1口的P1.0-P1.7接8位开关，分别表示8个不同的报警位置。输出驱动和声报警 电路由P3口的P3.5经同相放大器75451和蜂鸣器组成。数码管显示电路使用8031 的串行口经一个串入并出的移位寄存器扩展为并行输出口，控制一个七段数码 管。其功能是输入P1口的开关状态，检测是否有开关合上，若没有则继续检测； 若有则检测是哪个开关
18、合上了，然后去控制报警、显示，使数码管显示相应的号 码，同时报警。 用8031单片机控制一个检测报警系统， 与以往用数字逻辑电路组成的控制系 统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强， 但 是现如今的防盗监控系统需要与时俱进，这种传统的家庭报警系统，采集信号的 P1 8031 最小 系统 RXD TXD P3.5 报警信号输入 移位寄存器 驱动电路声报警 传感器需要布线，由于集成在一个板子上，不仅有干扰，还限制了报警信号采集 覆盖面，同时远程监控系统功能差，当家中没人时报警无法及时通知事主。 2.22.22.22.2方案 2基于 GSM 网络的远程家庭智能监控系统设计
19、 本设计以 AT89S52 单片机为核心，总共分为核心控制单元 AT89S52、GSM 无线通信、传感器数据信息采集、液晶显示、报警系统五大部分。系统利用光电 传感器、温度传感器采集可能出现的有人闯入、火灾等情况，再将报警信息发送 给单片机进行处理，然后，单片机对蜂鸣器做出控制，发出警报声音，同时，LCD 液晶显示具体报警信息，由此可以知道具体报警位置及其类型。微处理器通过 GSM 模块以短信形式将特定报警信息发送于预先设定好的手机号码，通知事主家 中安全信息，以便事主及时做出相应措施。 GSM （Global System for Mobile communication） 系统是目前基于时
20、分多址技 术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成覆盖 全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。主要提 供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短信息功能可以做成各种检测、 监控数据信号和控制命令的数据通信系统，能广泛用于远程监控、定位导航、 个 人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述 系统不须再建专用通信网络， 所以具有时事传输数据功能的短信息应用将得到迅 速普及。 随着全球移动通信系统(GSM)及移动通信网络的迅速普及，GSM的短信息系 统以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户。本设计是基于GSM 网络的
21、远 程家庭智能监控系统，通过手机终端接收报警短信，并且可以发送命令短信异地 遥控系统实现各种操作。系统利用各种传感器对可能出现的煤气泄露、火灾、 家 中门窗被打开并有人闯入等意外情况进行采集，先传输到单片机上，再通过液晶 显示屏显示具体报警信息，同时报警系统发出警报声，并通过GSM网络用短消 息发送特定报警信息于预先设定好的手机号码，通知事主做出相应措施。通过 GSM 网络，即使远在千里之外也能对家中发生的各种突发意外情况了如指掌。 由于该方案具有功耗低、 精确度高、 软件编程较简单， 智能化强， 可远程监控等。 因此在本次设计中采用方案2。在设计中，采用了AT89S52单片机作为8031的升
22、 级替代产品，AT89S51解决了AT89C51的致命缺陷：支持ISP（在线更新程序） 功能，但其芯片在整个电路中的工作控制原理不变。同时加入了GSM模块，可 轻松实现远程监控功能。 3 系统硬件电路的设计 根据系统设计功能的要求，初步确定系统由5大模块组成： 1)核心控制单元AT89S52模块； 2) GSM无线通信模块； 3)传感器数据信息采集模块； 4)液晶显示模块； 5)报警模块。 系统原理框图如图3-1所示。 传 感 器 AT89S52 (核心控制) 报 警 系 统 TC35i (GSM 模块) 手 机 终 端 G SM 采集 传输信 息 液 晶 显 示 图3-1系统原理框图 3.1
23、3.13.13.1核心控制单元 AT89S52 模块闪电存储型器件 AT89S52 作为设计的核心部分之一，由 AT89S52 担任的主控制器构成了系统的主控 模块，它不仅用于设计的硬件实现，对于设计程序的软件输入和实现也起到控制 作用，将控制整个报警系统能否正常工作。 3.1.13.1.13.1.13.1.1 AT89S52 单片机概述 AT89S52 单片机是一种低功耗高性能的 CMOS8 位微控制器， 内置 8KB 可在线编程闪存。该器件采用 Atmel 公司的高密度非易失性存储技术生产，其指 令与工业标准的 80C51 指令集兼容。片内程序存储器允许重复在线编程，允许 程序存储器在系统
24、内通过 SPI 串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。 通过 把通用的 8 位 CPU 与可在线下载的 Flash 集成在一个芯片上，AT89S52 便成为 一个高效的微型计算机。它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本 较低。其结构框图如图 3-1-1 所示。 图 3-1-1AT89S52 结构框图 3.1.23.1.23.1.23.1.2 AT89S52 单片机特性 AT89S52 的主要特性如下： 兼容 MCS51 产品 8K 字节可擦写 1000 次的在线可编程 ISP 闪存 4.0V 到 5.5V 的工作电源范围 全静态工作：0Hz 24MHz 3 级程序存储器加密 256
25、 字节内部 RAM 32 条可编程 I/O 线 3 个 16 位定时器/计数器 8 个中断源 UART 串行通道 低功耗空闲方式和掉电方式 通过中断终止掉电方式 看门狗定时器 双数据指针 灵活的在线编程（字节和页模式） 3.1.33.1.33.1.33.1.3 AT89S52 引脚功能与封装 图 3-1-3AT89S52 封装引脚图 按照功能，AT89S52 的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功 能 I/O 口、控制和复位等。 多功能 I/O 口 AT89S52 共有四个 8 位的并行 I/O 口：P0、P1、P2、P3 端口，对应的引脚 分别是 P0.0 P0.7，P1.0 P1.
26、7，P2.0 P2.7，P3.0 P3.7，共 32 根 I/O 线。每根线可以单独用作输入或输出。 P0 端口，该口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。在作为输出口时，每 根引脚可以带动 8 个 TTL 输入负载。当把“1”写入 P0 时，则它的引脚可用作 高阻抗输入。当对外部程序或数据存储器进行存取时，P0 可用作多路复用的低 字节地址/数据总线，在该模式，P0 口拥有内部上拉电阻。在对 Flash 存储器进 行编程时，P0 用于接收代码字节；在校验时，则输出代码字节；此时需要外加 上拉电阻。 P1 端口，该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口，P1 口的输出缓 冲器可驱
27、动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写“1”时，通过内 部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。P1 口作输入口使用时， 因为有内部的上拉电阻， 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 在对 Flash 编程和程序校验时，P1 口接收低 8 位地址。 另外，P1.0 与 P1.1 可以配置成定时/计数器 2 的外部计数输入端（P1.0/T2） 与定时/计数器 2 的触发输入端（P1.0/T2EX），如表 1-1 所示。 表 3-1-3-1P1 口管脚复用功能 端口引脚复用功能 P1.0T2（定时器/计算器 2 的外部输入端） P1.1T2 EX（定时器/计算器 2 的
28、外部触发端和双向控制） P1.5MOSI（用于在线编程） P1.6MISO（用于在线编程） P1.7SCK（用于在线编程） P2 端口，该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口，P2 口的输出缓 冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写“1”时，通过内 部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。P2 口作输入口使用时， 因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或16位的外部数据存储器 （如执行MOVXDPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址，在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVXRI 指令）时
29、，P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中 P2 寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对 Flash 编程和程序校验期间， P2 口也接收高位地址或一些控制信号。 P3 端口，该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口，P3 口的输出缓 冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写“1”时，通过内 部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。P3 口作输入口使用时， 因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 在 AT89S52 中，同样 P3 口还用于一些复用功能，如表 1-2 所列。在对 Flash 编程和程序校验期间，P3
30、 口还接收一些控制信号。 表 3-1-3-2P3 端口引脚与复用功能表 端口引脚复用功能 P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） P3.20INT（外部中断 0） P3.31INT（外部中断 1） P3.4T0（定时器 0 的外部输入） P3.5T1（定时器 1 的外部输入） P3.6WR（外部数据存储器写选通） P3.7RD（外部数据存储器读选通） RST复位输入端。在振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平 将使其单片机复位。看门狗定时器（Watchdog）溢出后，该引脚会保持 98 个振 荡周期的高电平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRT
31、O 位可以用于 屏蔽这种功能。DISRTO 位的默认状态，是复位高电平输出功能使能。 ALE/PROG地址锁存允许信号。在存取外部存储器时，这个输出信号用 于锁存低字节地址。在对 Flash 存储器编程时，这条引脚用于输入编程脉冲 PROG。 一般情况下， ALE 是振荡器频率的 6 分频信号， 可用于外部定时或时钟。 但是，在对外部数据存储器每次存取中，会跳过一个 ALE 脉冲。在需要时，可 以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置为“1”，从而屏蔽 ALE 的工作；而只 有在 MOVX 或 MOVC 指令执行时 ALE 才被激活。在单片机处于外部执行方式 时，对 ALE 屏蔽位置
32、“1”并不起作用。 PSEN程序存储器允许信号。它用于读外部程序存储器。当 AT89S52 在执 行来自外部存储器的指令时，每一个机器周期 PSEN 被激活 2 次。在对外部数据 存储器的每次存取中，PSEN 的 2 次激活会被跳过。 EA/Vpp外部存取允许信号。为了确保单片机从地址为 0000HFFFFH 的 外部程序存储器中读取代码，故要把 EA 接到 GND 端，即地端。但是，如果锁 定位 1 被编程，则 EA 在复位时被锁存。当执行内部程序时，EA 应接到 Vcc。 在对 Flash 存储器编程时，这条引脚接收 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1振荡器的反相放大器输入，内部时钟工
33、作电路的输入。 XTAL2振荡器的反相放大器输出。 3.23.23.23.2GSM 无线通信模块TC35i 目前，国内已经开始使用的 GSM 模块有很多，而且这些模块的功能、用法 差别不大。 本设计采用的是西门子 TC35 系列的 TC35i 。 这种无线模块功能上与 TC35 兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i 与 GSM2/2 兼容、 双频 （GSM900/GSM1800） 、 RS232 数据接口， 该模块及射频电路和基带与一体， 向用户提供标准的 AT 命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、 安全的传输，方便用户的应用开发及设计。设计选用 GSM 模块
34、TC35i,给出其和 PC 机的通信电路，实现远地数据的传输。其工作模式如图 1、图 2 所示。 GSM 模块中电源电路分为充电电池和稳压电源模块两部分： 充电电池主要为 整个系统提供3.6V工作电压,同时产生MAX3238所需要的高电平;三端电源模块 LM7806 将外部12V 直流电源转换为6V,连到 ZIF 连接器的 11、 12 引脚,在充 电模式下,为 TC35i 提供6V、500mA 的充电电源。 启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电 10ms 后(电池 电压须大于 3V),为使之正常工作,必须在 15 脚()加时长至少为 100ms 的低电平信 号,且该信号下降沿时
35、间小于 1ms。启动后,15 脚的信号应保持高电平。TC35i 外 围电路如下图所示： 图 3-2-5TC35i 外围电路 3.2.13.2.13.2.13.2.1 AT 指令说明 常用 AT 指令如下： AT 指令功能 AT+CMGCSend an SMS commend(发出一条短信息命令) AT+CMGDDelete SMS message (删除 SIM 卡内存的信息) AT+CMGFSelect SMS message format(选择短消息信息格式：0-PDU；1- 文本) AT+CMGLList SMS message from preferred store(列出 SIM 卡
36、中的短消息 格式 PDU/TEXT：0“REC UNREAD”为未读，1“REC READ”为 已读，2“STOU NSENT”为待发，3“STOSENT”为已发，4“ALL” 为全部 AT+CMGRRead SMS message (读短消息) AT+CMGSSend SMS message (发短消息) AT+CMG W Write SMS message to memory (向 SIM 内存中写入待发的短 消息) AT+CNMINew SMS message storage(显示新收到的短消息) AT+CPMSPreferred SMS message storage (选择短消息内存
37、) AT+CSCASMS service center address(短消息中心地址) AT+CSCBSelect cell broadcast message messages (选择蜂窝广播信息) AT+CSMPSet SMS text mode parameters(设置短消息文本模式参数) 3.2.23.2.23.2.23.2.2 PDU 编码规则 目前， 发送短消息常用 Text 和 PDU(Protocol Data Unit， 协议数据单元)模式。 使用 Text 模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收 发中文短信；而 PDU 模式不仅支持中文短信，也能发
38、送英文短信。PDU 模式收 发短信可以使用 3 种编码：7-bit、8-bit 和 UCS2 编码。7-bit 编码用于发送普通的 ASCII 字符，8-bit 编码通常用于发送数据消息， UCS2 编码用于发送 Unicode 字符。一般的 PDU 编码由 ABCDEFGHIJKLM 十三项组成。 A：短信息中心地址长度，2 位十六进制数（1 字节） B：短信息中心号码类型，2 位十六进制数。 C：短信息中心号码，B+C 的长度将由 A 中的数据决定。 D：文件头字节，2 位十六进制数。 E：信息类型，2 位十六进制数。 F：被叫号码长度，2 位十六进制数。 G：被叫号码类型，2 位十六进制
39、数，取值同 B。 H：被叫号码，长度由 F 中的数据决定。 I：协议标识，2 位十六进制数。 J：数据编码方案，2 位十六进制数。 K：有效期，2 位十六进制数。 L：用户数据长度，2 位十六进制数。 M：用户数据，其长度由 L 中的数据决定。J 中设定采用 UCS2 编码，这里 是中英文的 Unicode 字符。 3.2.33.2.33.2.33.2.3 单片机与 TC35i 的软件接口及控制原理 单片机与TC35i的软件接口其实就是单片机通过AT指令控制手机的控制技 术，首先设置 TC35i 模块的工作模式：AT+CMGF=n，n=0 为 PDU 模式；n=1 为 文本模式；通常设置为 P
40、DU 模式，在这种模式下，能传送或接受透明数据（用 户自定义数据）。AT+CMGR=n 为读 TC35i 模块短消息数据，n 为短消息号。 AT+CMGL=n 为列出 TC35i 模块内的短消息，n=0 是未读的短消息，n=1 位已读 的短消息，n=2 位未发送的短消息，n=3 为已发送的短消息 n=4 为所有短消息。 AT+CMGD=n 为删除 TC35i 模块的短消息，n 为短消息编号。 3.2.43.2.43.2.43.2.4 RS-232 串行接口 RS-232 是在任何时候都常用的接口之一。它不仅已经被内置于每台 PC，而 且已被内置于从微控制器到主机的多种类型的电脑和与它们连接的设
41、备。 RS-232 的最通常得用处是连接到一个Modem， 其他拥有RS-232接口的设备包括打印机， 数据采集模块，测试装置和控制回路。你也可以将 RS-232 用在任何类型得计算 机之间的简单连接中。 RS-232 是设计来处理两台设备之间的通信的，距离限制为 50 到 100f，这决 定于波特率和电缆类型。因为 RS-232 端口被广泛应用，它的另一个用途是与一 个将这个接口转换成另一种类型的适配器相连。例如，一个简单的回路将一个 RS-232 端口转换成一个 RS-485 端口， 这个端口可以和多台设备相连并且可以使 用更长的导线连线。 RS-232 连接使用非平衡导线。尽管一个非平衡
42、的状态听起来像是一些应该 避免的东西， 在这里它仅仅是指导线中的信号的电气特性。 在一条非平衡导线中， 信号电压加到一条导线上，所有的信号电压都使用一个公共的接地线。这种类型 的接口的另一个术语是单端。 特性 RS-232 有几个优点： 它是无处不在的。每一台 PC 机都有一个或更多的 RS-232 端口。更新的计 算机现在支持其他诸如 USB 这样的串行接口，但是 RS-232 可以做很多 USB 无法做的事情。 在微控制器中，接口芯片使得将一个 5V 串口转换成 RS-232 变得很容易。 连接距离可以达到 50 到 100ft。大多数的外设接口都不会用于太长的距离。 USB 连接最长可以
43、达到 16ft，PC 机的并口打印机接口与主机的距离可以达到 10 到 15ft，或者利用 IEEE-1284B 型驱动器可以达到 30ft。但是 RS-232 可以使用更 长的电缆。如果每一个 RS-232 端口与一个 Modem 相连，你可以使用电话网在 世界范围内发送数据。 对于一个双向连接， 你只需要 3 条导线。 一个并行连接一般需要 8 条数据线， 两条或者更多的控制信号线，和几条接地线。所有的导线和更大的连接器使得价 格累计起来就比较高了。 RS-232 的缺点包括以下这些： 如果连接的另一头需要并行数据，它不得不将这个串口数据转换成并行数 据。但是利用一个 UART，这很容易实
44、现。 串口是如此的有用，以至于寻找一个未用的串口可能会比较困难。PC 机可 以有多个串口， 但是一个系统可能无法为每一个串口分配一个唯一的中断请求信 号。大多数的微控制器只有一个硬件串口。其中，RS-232 电平转换电路如下所 示： 图 3-2-4RS-232 电平转换电路 在一个连接中不能有超过 2 台以上的设备。 指定的最大数据传输速率是每秒 20000 位。但是，很多接口芯片可以超过这 个数值，尤其是在短程连接上。 很长的连接需要一个不同的接口。 双向 RS-232 通信的 3 个基本信号如下： TD：将数据从 DCE 传输到 DCE 也被称作 TX 和 TXD。 RD：将数据从 DCE
45、 传输到 DTE。也被称作 RX 和 RXD。 SG：信号地。也被称作 GND 和 SGND。 电压 RS-232 的逻辑电平用正负电压表示，而不是只用 5V TTL 和 CMOS 逻辑 的正电压信号表示。在一个 RS-232 的数据输出（TD），一个逻辑 0 被定义为 等于或者高于+5V，而一个逻辑 1 被定义为等于-5V 或者比低于-5V。换言之， 信号使用负逻辑，在这种逻辑中，负的电压为逻辑 1。 控制信号使用相同的电压，但是使用的是正逻辑。一个正的电压表示这项 功能为开，而一个负的电压表示这个功能为关。 RS-232 接口芯片反向转换这些信号。 在一个 UART 的输出引脚， 一个逻辑
46、 1 数据位或者一个关控制信号接近于 5V， 它在 RS-232 的接口产生一个负电压。 一个逻辑 0 数据位或者一个开控制信号接近于 0V，它在 RS-232 接口产生一个 正电压。 因为一个 RS-232 接收器可能位于一条长电线缆的末端， 等到信号到达接收 者的时候，它的电压可能已经削弱了或者加载了噪声信号。考虑到这种情况， 在接受方最低要求的电压要比在驱动器处要低。 一个比+3V高得多的输入在RD 处是一个逻辑 0， 或者在一个控制输入处是一个开。 一个比-3V 要低得多的输入 在 RD 处为一个逻辑 1， 或者在一个控制输入处为一个关。 根据这个标准， 在-3V 和+3V 之间的一个
47、输入的逻辑电平没有定义。 噪声容限，或者电压容限，是输出电压和输入电压的区别所在。RS-232 的 大电压波动导致一个比 5V TTL 逻辑宽得多的噪声容限。 例如， 即便一个 RS-232 驱动器的输出为最小的+5V，它也会在接受方削弱或者噪声峰值大到 2V，并且 仍旧是一个有效逻辑 0。很多 RS-232 输出有更宽的电压波动：9V 和 12V 是 很平常的事情。这些都导致更宽的噪声容限。最大允许的电压波动是 15V，尽 管接受方必须不受任何损害地处理高达 25V 的电压。 使用的另外两个与 RS-232 有关的术语是 Mark 和 Space。Space 是逻辑 0， 而 Mark 是逻
48、辑 1。这两个术语是多年以前机械记录仪二进制数据的，他们分别 代表物理标记和空白。 计时限制 TIA/EIA-232 包括最小和最大计时规定。所有的 RS-232 接口芯片都符合这 个规定。 指定的旋转速度限制了接口的最大比特率。旋转率是当输出切换时电压变 化的快慢的量度，并且描述了一个输出的电压变化的瞬间速度。一个 RS-232 驱动器的旋转速度必须是每毫秒 30V 或者更少。 限制旋转速度的好处是它通过事实上消除由于电压偏转引发的问题来改进 信号质量，电压偏移发生在传输有着快速上升和下降节拍的信号的长距离连线 上。 但是旋转速度也限制了一个连接的最大速度。在 30V/us 的速度下，一个输
49、 出需要 0.3us 从+5V 切换到-5V。RS-232 的规定的最大波特率为 20kbps，这个速 度转换成一个比特宽度为 50us，或者在允许的最快旋转速度下为 166 倍的切换 时间。 事实上，因为 UART 在位的中间附近读取输入数据，并且还因为大多数的 时间参考时钟是非常准确的，你可以安全的使用短到 5 到 10 倍的切换时间的位 的宽度。考虑到这些，有的接口芯片允许 115kbps 或者更高的波特率，即使这违 反了这个标准的建议。 除了有一个最大的切换速度之外，RS-232 驱动器还必须符合最低标准以确 保信号不在逻辑状态之间的未定义区域停留。 对于控制信号和其他 40bps 和更低 的信号，信号线必须花费不超过 1ms 的时间在有效的逻辑 1 和逻辑 0 之间的 传送区域， 对于其他数据和时间信号，这个限制是 4%的位宽， 或者在 20bps 下为 2us。信号的上升和下降次数也要尽可能的接近相等。 在 5V 逻辑和 RS-232 之间转换 很多微控制器有异步串口，但是它们的输出和输入使用 5V 逻辑而不是使用 RS-232 电压。将 5V 落连接到一个 RS-232 端口需要转换到 RS-232 电平和从 RS-232 电平转换到 5V 逻辑。 利用