基于短信控制的设施农业自动卷毡的软件设计【毕业论文】.doc

1、 本科毕业设计 （ 20 届） 基于短信控制的设施农业自动卷毡的软件设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - - 2 - - - 2 - 摘 要 本文从分析无线监控领域现状和短信业务在测控领域中的应用前景出发，利用单片机控制 GSM 模块 TC35i，设计一个利用该模 块传输短信的远程越境监控系统。中心站系统主要采用了 PC 机与 TC35i 模块通信，通过串口利用 AT指令控制短信收发；终端监测由标准的 GSM 模块和单片机构成，单片机通过串口发送 AT指令控制 GSM 模块，采集参数和发送数据，接收监控中心的控制指令，完成参数的设置。 论

2、文还概述了 GSM 体系结构和单片机 AT89C52 对用户短信数据编码方式和AT指令的格式及使用作了较详细阐述。 分析并给出了软硬件设计过程以及编程实现；重点描述了系统各部分的主要技术方案和电路设计；利用 KEIL 编译软件 完成了简单实用的短信收发软件；借助现有的 越界监控系统做了参数测试实验 最后，论文总结了该设计的现实意义和应用前景，指出了设计中存在的不足 和进一步工作的方向。 关键词 ： GSM； C35i； AT89C52； AT 指令； PDU 编码监控系统 - - 3 - - - 3 - Abstract After describing the actuality about

3、 wireless monitoring and the prospect of the appl ications about SMS(short message service)in measure and control system，Control the GSM module TC35i using SCM,Then designed a system applled to long distance crossing border monitoring Center station based on PC and TC35i module,could transmit or rec

4、eive short message by COM communication. Terminal monitor consists of GSM module and the microcontroller, Microcontroller through the serial port to send AT commands control the GSM module, And send the data acquisition parameters, Monitoring center receives the control instruction, Complete paramet

5、er set. This paper summarized the GSM system and CMOS chip AT89C52 Also the coding principles of message data and AT statements are introduced in detail we endeavored to provide a comprehensive circumstance of hardware and software and then try to programing. The circuitries are depicteddetailedly.A

6、 simple but applied program is accomplished using VC+.And an experiment about a made monitoring system is carried out. Finally， the significance is briefed of this project,and thedeficiencies are pointed out which is expected to be hurdled in succedent job.detailedly and the circuitry board of the c

7、enter sysytem is experimented Key Words： GSM;TC35i;AT89C52;AT statement;PDU coding - - 4 - - - 4 - 目录 第一章 概述 . - 1 - 1.1 短信控制技术的发展状况 . - 1 - 1.2 自动卷毡系统的发展状况 . - 2 - 1.3 课题的研究目标及主要工作 . - 2 - 第二章 短信控制自动卷毡系统的硬件设计 . - 4 - 2.1 自动卷毡系统的总体设计 . - 4 - 2.2 课题模块设计 . - 4 - 2.2.1 GSM 模块的选择 . - 4 - 2.2.2 TC35i 模块结

8、构 . - 6 - 2.2.3 TC35i 模块对外接口 . - 7 - 2.3 单片机的选择 . - 9 - 2.4 终端控制器硬件设计 . - 9 - 第三章 软件设计 . - 10 - 3.1 单片机 89C52 工作状态的设定 . - 10 - 3.2 TC35I通信软件设计 . - 11 - 3.2.1 主要 AT 命令详解 . - 11 - 3.2.2 PDU 编码介绍 . - 14 - 3.3 单片机系统程序设计 . - 15 - 3.4 单片机控制 TC35I模块发送短信程序选段 . - 17 - 3.4.1 控制主程序 . - 18 - 3.4.2 TC35i 模块通信发送

9、. - 18 - 3.4.3 TC35i 模块通信接收 . - 19 - 3.4.4 串口初始化 . - 19 - 3.4.5 处理子程序 . - 20 - 第四章 总结与展望 . - 22 - 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . - 23 - 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . - 26 - - - 1 - - - 1 - 第一章 概述 1.1 短信控制技术的发展状况 进入 21 世纪，移动通信技术以惊人的速度迅猛发展。无论是 CDMA、 2.5G还是 3G，移动通信的发展目标都是在更好的语音通信之外，向用户提供更加丰富多彩的高速无线数据应用。移动通信技术的进步使得高

10、速的无线数据应用成为可能。可以预见，高速的无线数据应用的发展也将使新的移动通信技术更具吸引力。随着 3G 网络的逐渐成熟，基于无线数据应用的各项服务展现出其独特的魅力。短消息业务 (SMS)作为 GSM(GlobalSystem for Mobile communication)网络的一种基本业务，以 其连接简单、费用低廉、覆盖范围广、实现方便等优点得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于短消息业务的各种应用也蓬勃发展起来。短消息业务与语音及传真是 GSM 网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，经短消息中心完成存储和转发功能，每条短消息的信息量为 140bit。在短消息的

11、可靠传递基础上， GSM 专业调制解调器的出现给 GSM 的发展注入了新的活力，它改变了传统的以语音为主要的通信手段，使 GSM 网络数据通信得到广泛的应用。目前市场上提供的 GSM 调制解调器和模块提供了 RS232标准数据接口，采用 AT 指令控制，符合 ETSI 标准 GSM0707 和 GSM0705。基于这种技术，以 GSM 网络作为无线传输平台可以开发出多种应用领域。利用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。”随着手机的普及，以手机为控制器，以手机短信 (SMS)的形式

12、借助 GSM 网络来搭建与 可编程控制器 的远程交互平台显得很有意义，具有易携带、实用简单方便、网络覆盖面广、资费低廉等突出优点。将手机短信 (SMS)无线传输数据的优点与 可编程控制 器 强大的控制功能相结合，建立一个基于短信控制的远程监控系统，在经济高速发展的今天将会有广阔的应用前景。本系统将 可编程控制器 控制与手机短信相结合，实现了手机对 可编程控制器 的远程控制、状态查询、信息采集及 可编程控制器 给手机的信息发送、触发报告等功能，关键是搭建了一套远程交互系统。可以根据具体情况很方便的实现功能的扩展。本系统主要有两个特点：- - 2 - - - 2 - 一是利用了手机短信作为媒介，不

13、受作业现场条件限制， 可广泛应用于工业控制、 据传输和系统环境如温度、 压力等物理量的监测。二是搭建的是一个以单片机这一通用控制装置为基础的系统 平台，控制核心技术成熟、质量安全可靠。 1.2 自动卷毡系统的发展状况 在传统的无线检测与控制系统中，几乎都是利用电台来完成数据和控制指令的发送与接收。由于数传电台自身固有的弱点如传输距离短 (最多 30 50km)、调试与维护复杂、运营费用高、频道资源短缺、长期运行的稳定性、可靠性、通用性不能保证等等，制约了无线测控系统在工程中的应用范围和应用的灵活性。因此，目前的监控系统中，普遍面临着监控范围难以满足要求、信号传送和处理要求高、造价昂贵等诸多困难

14、 1。然而手机短信远程监控技术出现，对于偏僻地区、远距离、大 范围一类的越界报警得以实现。当前该技术市场前景广阔。 在标准化大棚基地里安装了一套具有传感器数据无线采集、设备控制无线联动、平台数据集中管理与控制等应用特性先进的现代化设备。将 3G 手机的号码编入程序，通过视频传感器点对点远程查看大棚内的视频图像，发布指令、实时指挥、调度和日后分析。在采集数据的同时，系统通过无线控制单元与原有设备对接，可远程控制大棚内的风机、天窗、遮阳布、外遮阳、水帘、灌溉等设施。不仅可根据预先的设定自动开启和关闭，亦可以由科研生产人员根据作物及棚内环境随时进行远程干预控制。 1.3 课题的 研究目标及主要工作

15、研究目标：由 TC35i 模块和 PC 机为核心组成中心站系统，由 TC35i 模块和AT89C52 单片机组成监控站系统，利用 GSM 公网的短信息业务，实现中心站和监控站之间的远程通讯，最终开发出一套性能稳定、功能完善远程控制系统。系统模型图如图 1-1 所示 - - 3 - - - 3 - 图 1-1 系统模型图 论文分为五个部分：第一部分介绍 短信技术发展状况。第二部分介绍了短信控制自动卷毡系统的硬件设计。第三部分介绍 自动卷毡系统软件设计 ；第四部分为 仿真部分 ；第五部分是 总结与 展望 ；课题的核心内容是系统各部分的软件分析和设计。最后对论文作了总结，指出了文中存在的不足之处。

16、手机终端 用户端 无线 网 络 SIM 卡 通信模块TC35i AT 指 令 令 单片机 89C52 串 口 通 信 信 号 给 定 信息 采集 单 片 机 89C52 远程控 制 电机端 - - 4 - - - 4 - 第二章 短信控制自动卷毡系统的硬件设计 2.1 自动卷毡系统的总体设计 终端监测系统由 5l 系列单片机控制 GSM 模块实现。 GSM 模块采用标准的移动通信模块 (如 SieIIleIls TC35)，它支持语音 AUDIO、短信 SMS、传真 FAX、数据 DATA 功能 ,提供标准的 AT 指令，也可以收发短信。单片机通过串口向 GSM 模块发送 AT 指令来控制模块

17、的工作方式，以及读取采集的网络参数，按照设计的协议，将数据打成格式化的数据包，再交给 GSM 模块发送数据。每个 GSM 模块中有一张 SIM 卡，监控中心通过每个监测仪的 SIM 卡号，对它们进行分类管理和控制。监测仪使用 130-280V 的外供交流电，同时有 lO 小时以上的可充电后备电池。 2.2 课题模块设计 2.2.1 GSM 模块的选择 目前，国内常用的 GSM 模块有 Falcom 的 A2D 系列， Wavecome 的 WM02 系列，西门子的 TC35 系列，爱立信的 DMIO/DM20 系列，中兴的 ZXGMl8 系列等，这些模块的功能、用法差别不大。其中西门子的 TC

18、35 系列模块性价比很 高，并且已经有国内的无线电设备入网证。所以本设计选用西门子 TC35 系列的 TC35i。这是德国西门子 (SIEMENS)公司新推出的无线模块，用来更新前期的 TC35 模块。功能上与 TC35 兼容，设计紧凑，能大大缩小用户产品的体积。 TC35i 与 GSM 2/2+兼容、双频 (EGsM900/GSMl800)、 RS232 数据口、符合 ETSI 标准 GSM07 07 和GSM07 05，且易于升级为 GPRS 模块；该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的 AT 命令接口，为数据、语音、短信和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用 户的应用开发及设计

19、。 TC35i 主要特性与技术指标 1有： (1)支持双频： GSM900/GSMl800MHZ； (2)符合 ETSI GSM Phase 2/Phase 2+标准； (3)发射功率： 2W(在 Class4 GSM900MHz 时 )、 IW(在 Classl GSMl800MHz 时 )： (4)支持语音 AUDIO、短信 SMS、传真 FAX、数据 DATA 功能； - - 5 - - - 5 - (5)SMS 支持 PDU(协议数据单元 )和 TEXT(文本 )模式， GSM 07.05 标准； (6)AT 命令控制，符合 GSM 07.07、 GSM 07.05、 V.250 标准

20、； (7)RS232 接口界面：指令和数据的双向传送 (cMos 电平：高电平 2.65V)； (8)音频接口：模拟信号 (麦克风，耳麦，免提手柄 )； (9)接收灵敏度： 105dBmw； (10)可由电源或电池供电 (充电电压 6V、 500mA：电源电压 3.3-4.8V)(开机时不得低于 3V)； (11)高集成度，外形尺寸： 54.5mmX36rmX3.6ml；重量： 9g； (12)波特率：可选波特率范围 300bps 230400bps，自适应波特率 1200bps、2400bps、 4800bps、 9600bps、 19200bps、 18400bps、 57600bps、

21、115200bps、230400bps； (13)电流消耗：休眠状态： 3.5mA：空闲状态： 25mA；通话状态：平均 300mA， 峰值 2A； (14)温度范围：正常操作 -20 +55，存放 -30 +85； (15)SIM 卡供电电压： 3V/1.8V： (16)其他功能：电话薄功能、复位功能、定时器功能、软件下载功能、实时时 钟。 - - 6 - - - 6 - 2.2.2 TC35i模块结构 图 2-1 TC35i 的结构框图 上图主要由 GSM 基带处理器、射频天线 RF模块、 FLASH 存储器和匹配电源模块四部分组成。核心部件 GSM 基带处理器是一个单芯片的混合信号基带

22、IC。它的作用相当于一个协议处理器，包含了移动电话所有的模拟和数字信号处理功能，支持 FR、 HR 和 EFR 语音编码。其核心部分是内部集成的 C166 MCU 和 DSP。其主要功能有：可编程 PLL、串行方式的 RF 控制、 SIM 卡的读写、语音信号的A/D 和 D/A 转换 (包含基带滤波 )、电池电压和温度的测量、 GMSK 调制、 A51/A52密码单元、静态和动态电源管理、 RS232 控制界面等。射频天线部分主要实现信号的调制与解调，实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换。 RF模块的核心是收发芯片 SMARTi。它包含了外差式的接收器，上变频调制发射器，RF PLL 和全集成的 IF 合成器。接收器的主要特点有：两个低噪声 RF混频器用于不同的频段。可编程增益控制， IF 正交解调，差分 I、 Q 输出；发射器的主TC35i GSM 模块 耳机 /2 机内麦克风 /2 扬声器 /2 外接麦克风 /2 SIM 卡 /6 R6232 接口 /8 同步 /1 电池温度 /1 电源 /5 充电器 /5 地 /5 开机 /1 关机 /1 备用 /1 2.9V/1 天线连接器 FLASH 储存器 GSM基带处理器 RF 模块 芯连接ZIF40 电源模块