课程设计(论文)-基于PIC16F877的GSM短信收发系统设计.doc
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1、基于PIC16F877的GSM短信收发系统设计 - 2 -基于PIC16F877的GSM短信收发系统设计内容提要:随着GSM网络的迅速普及和移动通信技术的飞速发展,新技术和新业务的开发和应用己提到十分重要的位置。利用GSM网络作为无线智能监控系统的信息传输平台是一种很有效的方法,其原理简单,安全保密性高,又不需要组建专用网络和维护网络,加上GSM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。利用综合移动通信技术、计算机技术和自动控制技术成功实现了基于GSM 网络的智能监控模块的设计。该模块硬件是由两部分构成,一部分是监控主板,主要由单片机PIC16F877A和外围电路部分、LCD部分
2、和外围电路部分构成,主要完成对短信息的发送接收、显示功能;另一部分是无线MODEM,由GSM引擎TC35i及其外围电路以及串行通信和其外围电路构成,主要完成短信息的发送和接收。本论文围绕“单片机控制GSM模块收发短信”这一热点课题,阐述了相应的GSM无线终端的设计方案、开发方法和开发过程,在设计中利用Microchip公司的8位PIC16F877A单片机和Siemens公司的最新一代GSM模块TC35i实现了一款具有短信收发功能的GSM Mode二原型。利用此Modem原型,可以在应用系统之间以此Modem和GSM网络为纽带,实现远地数据的传输。关键词:智能监控 GSM网络 TC35i PIC
3、16F877A SMS AT命令Based on the GSM module data acquisition systemSCM on the MCUAbstract: Because quick universality and ambulation of GSM network correspond by letter to technically fly to soon develop, new technique with new development and application of the business have been a very important posit
4、ion.Using GSM network as wireless intelligence supervision system of informations delivering platform be a kind of very valid method, it uses simpler principle is simple, safer confidentiality, and then dont need the set to set up an appropriation network and support a network, plus a GSM network to
5、 overlay noodles widely, so compare with traditional supervision system to have its special advantage.Comprehensive move a correspondence technique, calculator technique and automatically control a technique, the author successfully carried out to supervise and control a mold piece according to the
6、intelligence of the GSM network of design.The molds piece hardware constitutes to two parts, a part is to supervise and control main plank, mainly constitute to the CPU and the outer circle part, LCD part and outer circle electric circuit, the monitor of main quantity and numerical quantity of the c
7、ompletion emulation, and display monitor appearance on the LCD in time;Another part is a wireless MODEM, constitute to the GSM- powered TC35i and its outer circle electric circuit, main completion send out of message and receive, and at urgently under the circumstance of the message report to the po
8、lice function.This thesis circumambience a hot topic in single slice machine control the GSM mold piece receive and dispatch a message, elaborated a homologous GSM wireless terminal of design project, development method and development process, made use of 8 bit AT89S51s of Atmel company a single sl
9、ice machine and Siemens company most the new generation GSM mold piece TC35i to carry out a GSM Mode which has a message to receive and dispatch function in the design is two prototypes.Make use of this Modem prototype, can take this Modem and GSM network as bridge to take between the applied system
10、, carry out far a deliver of data.Keyword: the intelligence supervise and control GSM TC35i SMS 目 录一、引 言1(一)本课题的背景1(二)本设计的目的和意义4(三)国内外的研究现状及发展趋势5(四)研究的主要内容和方法7(五)论文主要完成的工作8二、总体方案设计8三、硬件部分设计10(一)单片机PIC16F877A基本电路设计10(二)单片机与LCD显示电路的设计11(三)单片机与MXA232串行通信电路的设计12(四)TC35i通信模块12四、系统软件设计17(一)TC35i模块的初始化17(二
11、)LCD模块的软件设计20(三)串口驱动设计21五、结论及展望22六、致 谢22附 录23附录一 16F877A控制GSM程序23附录二 16F877A控制LCD模块程序24附录三 串行通信程序26附录四 16F877A控制按键程序27附录五 主控程序29参考文献3031一、引 言(一)本课题的背景 移动通信是达到通信最终目的的有效手段,它在商业市场上所具有的巨大潜力已经越来越多地被人们所认识。移动通信并不是一项很新的技术,但它在最近几十年得到了飞速发展。20世纪80年代初,随着模拟蜂窝技术的引进,移动通信技术向前迈进了一大步。20世纪90年代开始出现数字移动通信系统,GSM系统是欧洲在20世
12、纪80年代设计、1992年开通的数字移动通信系统。第一代移动电话网是由人工操作使移动用户相连。它的终端庞大、笨重而且造价昂贵,服务区域也仅限于单个发射台和接收站址的覆盖范围。由于他的可用频率很少,因而系统容量很小,并且很快会出现饱和,服务质量也随用户数量增加而迅速下降,甚至达到死锁状态。20世纪60年代随着半导体技术的发展,无线系统发展为自动接续系统,成本也开始降低,但其所增加的容量和用户的需求相比仍然是远远不够,公众无线电话依然是一种奢侈品,只能被一小部分人使用。20世纪70年代,大规模集成电路和微处理器件的发展使实现复杂系统成为可能。由于覆盖区域受到发射功率限制,系统开始改由一个发射台和多
13、个中继接收站所组成,这种复杂配置扩展了系统的覆盖范围。真正突破是蜂窝系统的建立,在蜂窝系统中有若干个收发信机,而且每个收发信机所覆盖的范围有一部分是重叠的。蜂窝系统采用频率复用的方式增加其容量。在增大了系统容量的同时,系统网络和设备的复杂性也大大增加。蜂窝概念有贝尔实验室提出,20世纪70年代世界上几个不同地方的研究人员对其进行了研究。美国第一个AMPS(Advanced Mobile Phone Service)蜂窝系统于1983年在芝加哥开通,在欧洲,电信部门和生产厂家推出了旨在覆盖整个北欧的NMT系统,此系统于1981年在瑞典投入运行,并很快在挪威、芬兰和丹麦开通。20世纪80年代中期,
14、世界上出现了很多基于上述两种系统的移动通信,例如,从AMPS中派生的TACS系统于1985年在英国投入使用。蜂窝系统是以模拟语音通道传输,采用频率调制,频率在450MHz或900MHz,一般覆盖整个国家,容量在几十万用户左右。欧洲最大的移动网络是英国的网络,它由两个覆盖全国的网络组成,到1990年网上用户已经过了百万。密度最高的是北欧的NMT系统,人均拥有量超过7%,远远高于欧洲平均数字。移动通信终端设备在20世纪80年代末得到飞速发展。最初只有车载设备,20世纪80年代中期出现了只有几公斤重的便携式设备,手机大约在1988年出现,发展至今,已经出现了重量只有100-200G重的手机。在重量和
15、体积减小的同时,其价格也迅速下降到大多数人可以接受的水平。由于不同系统不具有兼容性,用户得到的移动通信只限于某个系统内而不是更广泛的范围,例如,TACS终端不能接入NMT网,NMT的终端也不能接入TACS网。早在20世纪80年代初期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,欧洲的电信运营部门便发觉,5-6移动通信系统将整个欧洲的蜂窝系统分割成四分五裂的状态,无法形成快速增长的市场所需求的规模经济。面对这一现状,欧洲电信管理部门(CEPT)成立了一个被称为GSM的移动特制小组,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。新诞生的“GSM”举行第一次会议是在1982年11月,在斯德哥尔摩,
16、大会主席是来自瑞典电信管理部门的Thomas Haug,11个国家的31位代表出席了这个会议。1990年,由英国提出将1800MHz频段归入GSM标准之中,带宽为275MHz,此建议的目的是针对PCN(Personal Communications Network 个人通信网)的应用,以进一步适应区域更高容量的需求。GSM的原意是“移动通信特别小组”,而随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐渐成为泛欧数字蜂窝网移动通信系统的代名词。欧洲的专家们将GSM重新命名为“Global System for Mobile Communications”,使之成为“全球移动通信系统”的简称。
17、GSM标准的制定花了约10年时间,在标准联合会及后来的欧洲电信标准协会ETSI的统一领导下,GSM系统由主要的欧洲通信设备制造商和操作维护部门共同进行设计。由于考虑到了未来用户的需要,GSM系统具有很大的灵活性。从1990年起,GSM开始向欧洲外扩展,目前,世界上已经有上百个运营商在GSM分配的频带内运行,可以想象,GSM能向用户提供相当范围的覆盖,使用户在众多国家内实现漫游,称为名副其实的“全球移动通信”。 近年来,我国移动通信以空前的速度发展,截至2001年7月底,我国蜂窝移动通信用户已超过1亿,居世界第一。随着中国手机用户的增加,两大运营商竞争越来越激烈,市场得到全面的细分,短信业务正是
18、在这种背景下发展起来的,越来越多的手机用户开始接受短消息服务,尤其是时尚年轻一族,更是短信市场的生力军,短信正以其经济,便捷的沟通方式,得到众多手机用户的青睐。当前,单片机和PC机通过串行接口构成的多微机系统已经广泛应用于工业控制、环境监测等场合,这些系统大多采用RS-232或是有线modem的通信方式,虽然很经济适用,但是有线数据传输方式很大程度上限制了其使用的场合,使得在偏远的山区和架设通信线路比较困难的地区无法应用。针对这种情况,国内外的很多开发者在传统的单片机系统中利用支持语音、短消息(SMS)、数据通信、传真等业务的GSM引擎模块,结合已有的单片机系统通过RS-232接口连接GSM模
19、块,从而利用GSM网络实现数据的无线传输,这种方法实现起来很容易并且已有的系统硬件部分不需要做大的改动,关键是做软件部分的修改。GSM模块是继GSM手机外又一种非常重要的GSM移动通信系统的终端设备。GSM模块在短信息方面的应用最具优势,具有永远在线、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广等特点,特别适用于需频繁传送小流量数据的应用,实现无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。SMS (Short Message Service)短信息服务是GSM (Global System for Mobile Communication)系统中提供的一种GSM终端手机)之间,通过服务中心(Service Ce
20、nter)进行文本信息收发的应用服务,其中服务中心完成信息的存储和转发功能。GSM模块是传统调制解调器与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备,因此也叫无线调制解调器。它的出现给GSM的发展注入了新的活力,改变了传统的以话音为主的通信手段,打开了GSM网络数据通信及其应用的大门。所以在应用上,凡是使用调制解调器的地方大多数可以用GSM模块代替。随着GSM移动通信网络的迅速普及和竟争的日益激烈,GSM模块作为一种主要的GSM网络接入设备,己得到越来越多的系统制造商和系统开发商的重视,基于它的各种应用也蓬勃发展起来。同时,由于调制解调器必须通过PSTN或者其他专用通讯网进行通信,因而受地域
21、、线路等影响,在应用上有很大的局限性,而GSM模块则无此限制。以此为基础,可以开发出多种前景极其乐观的各类应用,如数据采集系统、移动POS机、GPS/GSM (SMS)移动车辆监控定位系统、移动收费系统、移动性数据和Internet接入、机房监控、远程维护系统、移动性数据查询证券交易和信息查询系统等。在此基础上,对软件和硬件加以改动还可以实现许多其他功能,信息内容不一定是文字内容,也可是地图、图画或其他视频内容。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点,用户无需另外组网,在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时,它具有模拟移动电话系统无可比拟
22、的保密性和抗干扰性、音匝清晰通话稳定,并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点,并且对用户的数量也没有限制,克服了传统的专网通信系统投资成本大,维护费用高,且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。因此,比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能,性能稳定,为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。(二)本设计的目的和意义技术的发展带来了生活的变化,基于无线新技术的各种增值服务正在悄然的改变着我们的生活环境和生活方式。无线技术的应用不仅美化了我们的城市,而且改善了投资环境、增加安全性,为我们带来巨大
23、的社会、经济效益。此外,无线应用是展现一个城市现代化、国际化水平的重要标志,也是促进工业现代化和信息化的动力之一。无线技术的应用现己成为我们生活中一个不可缺少的重要组成部分。对于传统产业,目前工业上各种监控设备大多还是有线方式传输,这无疑给监控设备的安装、维护带来了很大的不便。有线技术有着很明显的局限性,它们过多的依赖控制室和远端现场之间的物理连线,尤其是当被监控部分所处环境恶劣、现场危险、噪音干扰大、工作人员不宜停留的工作场所,采用有线传输模式显然会需要更大的代价,因为监控端必须远离采集端,这样的投入有时可以说是巨大的。目前,整个基于无线技术的监控系统还处在一个较低的水平,多是采用电台数传、
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