《基于51單片機(jī)gsm控制的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于51單片機(jī)gsm控制的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于51單片機(jī)GSM控制的設(shè)計(jì) 摘要：隨著當(dāng)代通信手段和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，以及實(shí)時(shí)移動(dòng)通訊技術(shù)的不斷普及，使得通過遠(yuǎn)程控制負(fù)載的技術(shù)不斷完善。本論文主要利用GSM移動(dòng)通信模塊的收發(fā)短消息功能來控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)，使得可以通過即時(shí)接收個(gè)人手機(jī)發(fā)送來的控制短信，對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，比如：日光燈的亮滅，空調(diào)的開關(guān)控制，熱水器的溫度調(diào)控等等。 本論文設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)控制的智能控制開關(guān), 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控測(cè)控系統(tǒng)的要求。該設(shè)計(jì)電路是由單片機(jī)89C51電路、一鍵下載電路、外部存儲(chǔ)器，按鈕與指示燈電路以及蜂鳴器電路組成。

2、系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示控制狀態(tài)，斷電定時(shí)保護(hù)等的功能，可以說是一種非常安全實(shí)用的智能開關(guān)。使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)如短信未讀、閱讀狀態(tài)，發(fā)送狀態(tài)。返回、撥號(hào)、掛斷、刪除等。 關(guān)鍵詞：短信收發(fā)；智能控制；GSM；開關(guān)； 1 Absrtact: with the development of modern communication means and data network, and the popularization of real-time mobile communication technology, the technology of remote load c

3、ontrol is becoming more and more perfect. This paper mainly uses the function of receiving and receiving short message of GSM mobile communication module to control the switch status of home appliances, which makes it possible to control home appliances remotely by receiving the control short messag

4、es sent by personal mobile phone immediately, and using the function of receiving and receiving short messages from mobile phone to control the switch status of home appliances. For example: fluorescent lights off, air conditioning switch control, water heater temperature control and so on. In thi

5、s paper, a kind of intelligent control switch based on 51 single chip microcomputer is designed, which can realize the requirement of remote control and control system.. The design circuit consists of a single-chip microcomputer 89C51 circuit, a one-key download circuit, an external memory, a button

6、 and an indicator lamp circuit and a buzzer circuit. The system can realize the functions of real-time display control state, power-off timing protection and the like, and can be said to be a very safe and practical intelligent switch. So that the single-chip computer can realize the unread, reading

7、 state and sending state of the short message. Back, dial, hang up, delete, and so on. Keywords: short message receiving and receiving; intelligent control; GSM; IV 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1 引言 1 1.2 選題背景與意義 1 1.3 應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 第二章 GSM系統(tǒng)及方案設(shè)計(jì) 3 2.1 GSM系統(tǒng) 3 2.2 GSM系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4 2.3 本章小結(jié) 5 第三

8、章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 3.1 外圍電路設(shè)計(jì) 6 3.1.1 一鍵下載電路 6 3.1.2 TFT液晶屏接口 6 3.1.3外部存儲(chǔ)器 7 3.1.4 按鍵和指示燈電路 9 3.1.5 蜂鳴器電路 10 3.2 本章小結(jié) 11 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 12 4.1 總體框圖 12 4.2 系統(tǒng)初始化 13 4.3 文件系統(tǒng)FATFS移植 13 4.4 觸摸屏模塊 13 圖4.1 校準(zhǔn)四點(diǎn)圖 14 4.5 本章小結(jié) 15 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 16 5.1系統(tǒng)調(diào)試過程與方法 16 5.1.1 串口通信 16 5.1.2 系統(tǒng)UI 18 5.1.3 讀取短

9、信 19 5.1.4 發(fā)送短信 19 5.1.5 電話測(cè)試 20 5.3本章小結(jié) 21 第六章 結(jié) 論 22 6.1 主要工作與結(jié)論 22 致 謝 23 參 考 文 獻(xiàn) 24 第1章 緒 論 1.1 引言 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們對(duì)個(gè)人的生活質(zhì)量提出了更高的要求，這就使得社會(huì)生活中遇到的方方面面都趨于一個(gè)大方向，那就是智能化。而今天我們討論并設(shè)計(jì)的作品就是基于這樣一個(gè)目標(biāo)，使得可以解放人們的既定活動(dòng)模式，利用個(gè)人電話的通訊功能即GSM模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這不僅可以大大解放了人類的活動(dòng)區(qū)域，還能有效地提高社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)而有助于經(jīng)濟(jì)對(duì)

10、的大發(fā)展。 1.2 選題背景與意義 國(guó)內(nèi)外之前進(jìn)行的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)遙控終端一般都是PC或者專業(yè)的遙控終端，但是隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了翻天覆地的變化，5G時(shí)代的到來標(biāo)志著移動(dòng)通訊進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，飛速的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度改變了人類生活的方方面面，而我們今天設(shè)計(jì)的原理也是基于移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)中的一部分，即GSM提供的短消息服務(wù)。它作為GSM模塊網(wǎng)絡(luò)中的一種基本功能，具有收發(fā)速度快，短信內(nèi)容安全，費(fèi)用很低等眾多優(yōu)點(diǎn)，這就使得人們可以將其運(yùn)用到遠(yuǎn)程智能控制這一先進(jìn)領(lǐng)域，利用GSM短消息系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程安全操控家用負(fù)載提供了一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)支撐。 1.3 應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)

11、展趨勢(shì) 目前家用電器遠(yuǎn)程控制是家用網(wǎng)絡(luò)控制的一個(gè)概述，它是將電子通訊產(chǎn)品跟家用負(fù)載依據(jù)某種通信協(xié)議，再通過一種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)連接在一起，我們通過這一平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)用來控制家用負(fù)載的運(yùn)作狀態(tài)，例如開關(guān)狀態(tài)、溫濕度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速功率調(diào)節(jié)等等。在目前遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)的發(fā)展中，美國(guó)一直躋身于國(guó)際前列，它的微軟公司以及2G通訊帶頭人摩托羅拉公司一直致力于該方向的研究中，他們一直基于家庭網(wǎng)絡(luò)的研究理念。另外，日本在研究遠(yuǎn)程智能控制方面也取得了重要突破，例如日本東芝公司、松下電器等電器行業(yè)巨頭也都將眼光放在家庭網(wǎng)絡(luò)這一塊，他們依據(jù)這一理念研發(fā)制造了許多網(wǎng)絡(luò)家電，例如“Echonet”，它是通過移動(dòng)通訊平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制家電

12、，但這一協(xié)定只是規(guī)定了基本的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)并沒有得到完善優(yōu)化。目前人們采用最多的通訊方式就是基于移動(dòng)pc以及手機(jī)上的“藍(lán)牙”通訊方式，通訊速度可達(dá)到2400bps每秒。。這種通訊方式通過藍(lán)牙將電子產(chǎn)品與家用電器連接在一起，具有信號(hào)穩(wěn)定，功率消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)也顯而易見，就是覆蓋面積太小，一旦用戶想進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸控制時(shí)，就會(huì)遇到信號(hào)弱連接不上等缺點(diǎn)，針對(duì)這一缺點(diǎn)，索尼公司推出了HAVI協(xié)議體系，它將各種家用電器、連接器、控制終端連接在一起，可以有效的解決信號(hào)弱的缺點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了用手機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。 我國(guó)率先提出創(chuàng)建家庭網(wǎng)絡(luò)控制家電的是海爾公司，他們研究當(dāng)前發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀推出了“e

13、家”概念，并在2005年推出了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品，用戶可以通過手機(jī)發(fā)短信的形式控制家用電器的運(yùn)行狀態(tài)，隨后我國(guó)的聯(lián)想海信等公司也相繼投入研究該方向，加快了中國(guó)在該領(lǐng)域邁向世界前列的步伐。但是目前該概念相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品因?yàn)槭浅商壮鍪郏源嬖谥鴥r(jià)格高昂等現(xiàn)實(shí)問題，怎樣降低成本將這一理念大規(guī)模普及給每個(gè)家庭成為現(xiàn)階段最大的問題。 第二章 GSM系統(tǒng)及方案設(shè)計(jì) 2.1 GSM系統(tǒng) GSM模塊具有十分強(qiáng)大的功能，它包含發(fā)送短信，撥打和接聽電話，上網(wǎng)等基于GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。換句話說，如果將GSM模

14、塊與鍵盤、顯示屏和電池集成在一個(gè)板子上，再加上外殼，就是一部人們?nèi)藞?chǎng)所必須的手機(jī)。本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)與GSM模塊利用S232串口建立連接并實(shí)現(xiàn)二者之間的相互通信，然后利用PC與終端設(shè)備通訊所用的AT命令來給GSM模塊下達(dá)命令，從而達(dá)到各種各樣的功能，如發(fā)短信、撥打電話等。 該模塊的供電要求為5V伏供電，如果是長(zhǎng)時(shí)間的傳輸數(shù)據(jù)大量數(shù)據(jù)，消耗電量很大，則推薦1安培以上的直流電，晶體管-晶體管邏輯電平串口自適應(yīng)兼容3.3V的32單片機(jī)和5V的51單片機(jī)，該模塊可以直接連接單片機(jī)。待機(jī)電流在80毫安左右，允許設(shè)置休眠狀態(tài)在10毫安左右低功率消耗。使用電腦調(diào)試時(shí)，采用USB--232和U

15、SB—TTL串口均可。此模塊支持收發(fā)短信，數(shù)據(jù)傳輸，收發(fā)彩色短信，上網(wǎng)沖浪等。復(fù)位排針引出，能夠?qū)崿F(xiàn)智能遠(yuǎn)程復(fù)位,帶雙音多頻功能和遠(yuǎn)程遙感控制功能。 圖2.2 GSM系統(tǒng)框圖 2.2 GSM系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) （1）STC89C52 單片機(jī) 本論文所研究的控制系統(tǒng)所采用的單片機(jī)是宏晶公司的 STC89C52芯片，此芯片的最高運(yùn)行頻率為80兆赫茲，片內(nèi)擁有8千 Bytes的可重復(fù)擦除寫入1千次的閃存ROM，擁有兼容性非常好的片內(nèi)CPU及Storage Unit。它是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，控制其他模塊正常工作。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，檢測(cè)GSM模塊的初始狀態(tài)，并

16、其控制發(fā)送一條含有四位阿拉伯?dāng)?shù)字驗(yàn)證碼的短信，當(dāng)短信發(fā)送成功后，單片機(jī)再控制LED燈短暫的閃爍，提醒用戶短信發(fā)送成功。 （2） GSM 短信模塊電路 GSM短信模塊是把RF芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSMRF處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)I/O接口的功能模塊。本設(shè)計(jì)中GSM短信模塊與智能快遞柜系統(tǒng)的單片機(jī)相連接，從而達(dá)到與用戶手機(jī)通訊的目的。 （3） 液晶顯示模塊與報(bào)警模塊 本設(shè)計(jì)選擇使用的用戶顯示界面的屏幕是 LCD1602液晶屏，屬于字符型液晶，其主要特點(diǎn)是能夠同時(shí)顯示2*16個(gè)字符。在本設(shè)計(jì)中LCD1602液晶顯示模塊電路主要由單片機(jī)

17、控制，通過液晶顯示屏顯示用戶輸入驗(yàn)證碼的界面。 圖2.3 GSM系統(tǒng)框圖 2.3 本章小結(jié) 本章主要討論了GSM通訊模塊的工作原理，通過單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)通訊模塊、顯示屏模塊、一鍵下載電路，蜂鳴器與按鍵電路以及繼電器模擬家用負(fù)載等硬件的系統(tǒng)控制，共同構(gòu)成了本設(shè)計(jì)的總體硬件框架，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制這一設(shè)計(jì)目標(biāo)。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 外圍電路設(shè)計(jì) 3.1.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 想要啟動(dòng)單片機(jī)，就需要進(jìn)行復(fù)位操作處理，這樣能確保中央處理器處于一個(gè)原始狀態(tài)當(dāng)中，并在此狀態(tài)當(dāng)中執(zhí)行相關(guān)操作。要對(duì)STC89C51單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)復(fù)位處理，

18、要明確該信號(hào)主要是從RST引腳輸入到芯片當(dāng)中。倘若這一系統(tǒng)處于合理的工作環(huán)境下，并且滿足振蕩器工作較為穩(wěn)定的條件下，倘若運(yùn)轉(zhuǎn)的高電平可以在2個(gè)機(jī)器周期內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)如常，那么中央處理器可以迅速響應(yīng)并確保系統(tǒng)順利達(dá)到復(fù)位的目的。在復(fù)位電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，所使用的直流穩(wěn)壓電源可分為以下幾個(gè)不同的部分，第一種是降壓，第二種是整流，第三種是穩(wěn)壓。這樣便可有效地確保將220V的交流電壓加以轉(zhuǎn)化，此時(shí)直流電壓變?yōu)?V，可有效地確保后期整個(gè)電路工作的順暢性。可見電源在整個(gè)電路當(dāng)中起到了一個(gè)特定的作用，如果不能達(dá)標(biāo)，則不能有效地確保電路的運(yùn)轉(zhuǎn)順暢性。 3.1.2 TFT液晶屏接口 本系統(tǒng)中所用的是型號(hào)為ILI9320T

19、FT的液晶屏，液晶模塊采用16位的并行連接，如圖3.10所示。采用16引腳接線，液晶顯示電路主要是由作為整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”的51單片機(jī)模塊對(duì)液晶顯示屏進(jìn)行初始化并且能夠控制液晶屏的顯示內(nèi)容，再由液晶顯示屏顯示出用戶使用界面，液晶顯示屏在使用前要進(jìn)行初始化。 圖3.1 TFT液晶屏接口 3.1.3存儲(chǔ)器 這次設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)的硬件主要有帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）、非易失性內(nèi)存（Flash）、SD卡 （1）EEPROM 如圖3.2所示，EEPROM芯片具有雙電壓特性，在芯片正常運(yùn)行時(shí)，我們把它的跳線開關(guān)調(diào)至打開狀態(tài)，就可以給ROM芯片加上合適的編程電壓。此外，EEPROM具

20、有的帶電可擦除功能也十分實(shí)用，其本身不需要借助任何設(shè)備就可以根據(jù)電信號(hào)完成修改，十分方便實(shí)用。 圖3.2 AT24C02電路圖 （2）Flash 本設(shè)計(jì)選擇的Flash芯片其容量為8MB，與其他存儲(chǔ)芯片不同的是每次關(guān)機(jī)時(shí)該類型芯片都無法保存數(shù)據(jù)，而相應(yīng)的每次通電開電源時(shí)都要重新載入數(shù)據(jù)這也是它閃存特性的由來。不過它的優(yōu)點(diǎn)也顯而易見，就是可存儲(chǔ)容量大可以同時(shí)間完成電路板多條指令的運(yùn)行需求，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。我們?cè)谶x擇時(shí)也考慮了其容量成本、可靠性，耐用性。 圖3.3 W25Q64電路圖 （3）SD卡 本設(shè)計(jì)中采用SD卡作為字庫(kù)的加載存儲(chǔ)器模塊，由于單片機(jī)上的Fl

21、ash資源有限，不能夠攜帶更多的信息，包括字庫(kù)信息，因此需要由SD卡將字符通過SD卡讀取電路傳給flash。 如圖3.4所示為SD卡接口電路設(shè)計(jì)原理圖，由于SD卡是一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)介質(zhì)，它需要通過接口電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取操作，圖中的SD_CARD1為SD卡槽，用作為插入SD卡使用，它是由P3、P4、P5三個(gè)引腳級(jí)連起來實(shí)現(xiàn)的。SD卡可采取SDIO接口或者SPI接口兩種驅(qū)動(dòng)電路來進(jìn)行信息的獲取，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證可以得到SDIO接口電路的驅(qū)動(dòng)效果要明顯的優(yōu)于SPI接口電路。驅(qū)動(dòng)電路中的所有除時(shí)鐘信號(hào)引腳以外的其它引腳都需要接一個(gè)上拉電阻，這里選擇的是47K的上拉電阻來進(jìn)行連接設(shè)計(jì)。

22、 圖3.4 SD卡接口 為了方便與單片機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)量并不大，對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸速率要求并不是很高，因此采用的是SPI借口電路設(shè)計(jì)。 3.1.4 按鍵和指示燈電路 如圖3.5所示為本系統(tǒng)的按鍵和指示燈電路的設(shè)計(jì)，左圖中的按鍵電路部分采用的是四個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中一個(gè)作為復(fù)位按鍵，另外三個(gè)作為功能按鍵。根據(jù)按鍵要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容不同，圖中的KEY_UP接在單片機(jī)的復(fù)位引腳PA0上，單片機(jī)輸入高電平有效，因此采用的是下拉方式進(jìn)行設(shè)計(jì)；其余三個(gè)按鍵接在單片機(jī)的I/O引腳上，單片機(jī)的I/O引腳內(nèi)置了上拉電阻，默認(rèn)為高電平，這里將按鍵的一端接GND，輸入低電平信號(hào)進(jìn)行控制。右圖

23、為指示燈顯示電路設(shè)計(jì)，它是由三個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管組成，用來顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。PWR為電源指示燈，系統(tǒng)接入電源指示燈常亮表示系統(tǒng)正在工作； LED0、LED1為功能指示燈，它表示的是系統(tǒng)當(dāng)前的某個(gè)功能模塊正在工作，比如未接來電、短信提示等[23]。LED1為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈， LED0為信息提示指示燈設(shè)計(jì)。每個(gè)發(fā)光二極管需要串聯(lián)一個(gè)不同阻值限流電阻，電阻的阻值取決于選擇的發(fā)光二極管的顏色，在本設(shè)計(jì)中采用的510Ω的電阻作為限流電阻。 圖3.5 按鍵和指示燈電路 3.1.5 蜂鳴器電路 蜂鳴器按照是否帶振蕩電路可分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種，兩種蜂鳴器的工作方式存在差異。其

24、中有源蜂鳴器采用的是特定頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，它由集成的振蕩電路的頻率來決定，只能夠發(fā)出一種聲響，并且可以直接接在單片機(jī)的引腳上使用；無源蜂鳴器需要單片機(jī)輸出一個(gè)頻率可變的方波信號(hào)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，它的驅(qū)動(dòng)頻率在1到4KHz之間，需要外接一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來進(jìn)行控制，可以發(fā)出不同的聲響。 圖3.6 蜂鳴器電路 本設(shè)計(jì)考慮到使用簡(jiǎn)單、控制方便，采用有源蜂鳴器作為報(bào)警提示電路設(shè)計(jì)，他可以直接由單片機(jī)或者按鍵控制發(fā)聲 [24,25]。如圖3.15所示為本設(shè)計(jì)中的蜂鳴器發(fā)聲電路設(shè)計(jì)圖，這里采用的是無源蜂鳴器器件，它與單片機(jī)之間需要通過驅(qū)動(dòng)電路來進(jìn)行控制，在本設(shè)計(jì)中給系統(tǒng)接入一個(gè)NPN型的三極管作為開關(guān)電路，由單片

25、機(jī)的控制引腳PB8輸出高低電平信號(hào)控制三極管的導(dǎo)通，繼而轉(zhuǎn)換為控制蜂鳴器的發(fā)聲。 3.2 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)各硬件的參數(shù)及功能，并演示了工作方式，運(yùn)行狀態(tài)。其中外部存儲(chǔ)電路主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)手機(jī)收發(fā)的數(shù)據(jù)，GSM模塊用來識(shí)別并讀取移動(dòng)通訊端發(fā)送來短消息，按鍵及蜂鳴器電路主要用來一鍵還原系統(tǒng)狀態(tài)，提示用戶當(dāng)前繼電器的運(yùn)行狀態(tài)。 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 總體框圖 圖4.1 系統(tǒng)主程序工作流程圖

26、 如圖4.1所示為本設(shè)計(jì)的主程序工作流程圖，單片機(jī)上電完成完成初始化操作后，進(jìn)入到循環(huán)體中根據(jù)邏輯執(zhí)行各種子函數(shù)。 4.2 系統(tǒng)初始化 初始化程序主要是對(duì)單片機(jī)的時(shí)鐘、串口、I/O引腳、外圍電路等器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其滿足系統(tǒng)運(yùn)行的基本工作需要。時(shí)鐘配置包括對(duì)系統(tǒng)的工作時(shí)鐘進(jìn)行配置，本設(shè)計(jì)采用的是12MHz的晶振電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此需要對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行初始化；串口1的初始化包括波特位、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等信息的配置，一般是默認(rèn)的“9600，8，1，0，0”；串口2則是用來與GSM模塊進(jìn)行通信，因此它的波特率應(yīng)該設(shè)置為115200 [25,26]。 4.3 文件系統(tǒng)FATFS移植 F

27、ATFS文件系統(tǒng)是應(yīng)用在嵌入式處理器或者linux環(huán)境下的一款開源文件系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用的是STM32單片機(jī)作為主控制器，它是嵌入式微控制器中的一種，其可以滿足FATFS文件系統(tǒng)的運(yùn)行需求，可以將FATFS文件系統(tǒng)部署到STM32微控制器中，通過修改配置文件ffconf.h和底層驅(qū)動(dòng)文件diskio.c，使其可以運(yùn)行在STM32嵌入式控制器上。 ffconf.h的配置是文件系統(tǒng)移植的核心內(nèi)容，它采用宏定義的方法將一些關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行封裝，用戶將文件系統(tǒng)移植到STM32上，將關(guān)鍵的幾個(gè)宏參數(shù)進(jìn)行修改后便可以運(yùn)行，需要修改的內(nèi)容如下：將_FS_TINY的賦值修改為0；將 _USE_FASTSEEK修

28、改為1，用來設(shè)置文件夾；編碼格式_CODE_PAGE設(shè)置為936，即GBK編碼格式，采用這種編碼格式時(shí)需要確保option文件夾中包含936.c文件，如果缺失會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的編譯或者運(yùn)行出錯(cuò)，將其復(fù)制粘貼到該文見目錄下即可；將_VOLUMES修改為1，使其可以操作SD卡；將_USE_LFN修改為3，允許系統(tǒng)可以使用長(zhǎng)文件；將_MAX_SS參數(shù)的值修改為512，它表示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)為512bit。其他選項(xiàng)的設(shè)置可以結(jié)合實(shí)際情況和參考網(wǎng)上資料來進(jìn)行設(shè)置。 2 4.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了GSM收發(fā)系統(tǒng)的整體框架和各軟件模塊的軟件設(shè)計(jì)。從軟件運(yùn)行的情況展示系統(tǒng)總體的運(yùn)行步驟。

29、 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 5.1系統(tǒng)調(diào)試過程與方法 5.1.1 串口通信 本文采用SIM900A作為GSM通信模塊，為了確保數(shù)據(jù)通信無失真，將上位機(jī)的串口波特率設(shè)置為115200，這樣單片機(jī)在與模塊進(jìn)行通信時(shí)就可以接受到更多的信息，而不會(huì)發(fā)聲數(shù)據(jù)丟失的情況，特別時(shí)在發(fā)送短信時(shí)數(shù)據(jù)量較大的情況下。本文采用SSCOM串口調(diào)試助手來進(jìn)行串口通信調(diào)試。 在筆記本中事先下載好SSCOM串口調(diào)試助手，然后雙擊運(yùn)行該調(diào)試助手進(jìn)入到程序的主界面，將串口的波特率為115200，并將發(fā)送新行的控件選

30、上，可以讓調(diào)試助手自動(dòng)添加回車換行“\r\n”符號(hào)，可以使得頁(yè)面顯示結(jié)果的更加的直觀、簡(jiǎn)潔。SIM900A模塊提供完成的AT指令集供單片機(jī)或者開發(fā)者通過上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，采用USBTTL將SIM900A模塊連接在電腦的USB接口上，如果找不到模塊的串口時(shí)請(qǐng)檢查相關(guān)驅(qū)動(dòng)是否已經(jīng)安裝。上位機(jī)與模塊連接成功，在SSCOM的輸入框中輸入“AT+CPIN?”，這時(shí)頁(yè)面會(huì)返回模塊的響應(yīng)。當(dāng)返回的響應(yīng)為OK時(shí)，這就說明SIM900模塊與上位機(jī)之間的通信正常。 圖5.1 串口調(diào)試圖一 如圖5.1所示為用戶在串口調(diào)試助手上依次向SIM900模塊發(fā)送AT指令，并接受到SIM900模塊返回的信息：當(dāng)前信

31、號(hào)強(qiáng)度27、網(wǎng)絡(luò)為中國(guó)移動(dòng)、生產(chǎn)廠商為SIMCOM、生產(chǎn)型號(hào)為SIM900A。 如圖5.2所示串口調(diào)試圖中可以看到，SIM模塊額短信功能可以正常使用，數(shù)據(jù)在模塊中采用的是Unicode方式進(jìn)行編碼的，在現(xiàn)實(shí)中看到的手機(jī)短信內(nèi)容則采用的是軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的。發(fā)送短信也是采用的是Unicode方式進(jìn)行編碼，輸入發(fā)送短信的AT指令后，依次輸入收信人的手機(jī)號(hào)、短信內(nèi)容，這時(shí)通過指令“0x1a”來發(fā)送信息。 圖5.2 串口調(diào)試圖二 5.1.2 系統(tǒng)UI 一般在手機(jī)顯示的內(nèi)容中，需要包含運(yùn)營(yíng)商、手機(jī)號(hào)碼、時(shí)間等信息，這些信息可通過發(fā)送AT指令給SIM模塊，由SIM模塊通過串口發(fā)回給單片機(jī)，由

32、單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理后將其采用“圖像+中文”的方式顯示在屏幕上，提高系統(tǒng)的人機(jī)交互性。 本設(shè)計(jì)采用的是中國(guó)移動(dòng)制式的網(wǎng)絡(luò)，因此SIM只能夠識(shí)別中國(guó)移動(dòng)的卡，當(dāng)正確的插入移動(dòng)SIM卡后，在系統(tǒng)的屏幕顯示界面上以24*24的像素顯示出“中國(guó)移動(dòng)”的信息；當(dāng)插入的是非移動(dòng)SIM卡時(shí)，在顯示屏幕上會(huì)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)提示，此時(shí)不能夠進(jìn)行任何操作，因此插入正確的SIM卡是確保系統(tǒng)可運(yùn)行的重要前提。 SIM900A模塊可以通過AT指令去查詢它的信號(hào)強(qiáng)度，其信號(hào)強(qiáng)度的范圍在0~31之間，因此信號(hào)欄的設(shè)計(jì)按照7個(gè)單位為一格，信號(hào)欄的顏色設(shè)計(jì)通過調(diào)用void GUI_ShowSignal(u16 x,u16 y,u8

33、 signal,u16 color)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般以白色的為主。 SIM900A模塊可以查詢到RTC備用電池的電量，并將其顯示在屏幕上，電池電量的顯示可以通過函數(shù)void GUI_ShowPower(u16 x,u16 y,u8 power,u16 color,u16 f_color)來進(jìn)行繪制，其中變量color用來繪制電池電量標(biāo)題的外圍輪廓色，一般以白色為主；變量f_color用來繪制電池電量的填充色一般以綠色和紅色為主，當(dāng)電量低于20%時(shí)，電池的填充色為紅色，反之則為綠色。 本設(shè)計(jì)的主要功能是用來進(jìn)行撥打、接聽、掛斷電話以及收發(fā)信息、查看短信詳情。無論是撥打電話還是信息的收發(fā)，都需

34、要一個(gè)可以用來進(jìn)行編輯的數(shù)字鍵盤，鍵盤采用3*4設(shè)計(jì)，它包括10個(gè)數(shù)字按鍵、*、#按鍵設(shè)計(jì)，同時(shí)它還應(yīng)具備接聽、掛斷等功能，不同的功能采用不同的顏色進(jìn)行填充用來進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 5.1.3 讀取短信 讀短信時(shí)系統(tǒng)必備的一項(xiàng)重要功能，由于模塊本身采用的是Unicode編碼方式進(jìn)行編碼，模塊在接收到短信息后，會(huì)通過調(diào)取實(shí)現(xiàn)設(shè)置好的字庫(kù)將信息的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，信息的切換可通過發(fā)送AT指令來實(shí)現(xiàn)。比如要選擇堆讀取某條信息時(shí)，可以通過點(diǎn)擊“讀取”按鍵，由STM32向SIM模塊發(fā)送“AT+CMGR=msgindex”（msgindex為輸入的要讀取短信位置）給SIM模塊，這時(shí)單片機(jī)會(huì)接收到模塊發(fā)送回來的一堆信

35、息，在這堆信息中可以由strstr（）函數(shù)來查詢字符串的首地址，并對(duì)得到信息的Unicode碼，將信息轉(zhuǎn)換為GBK碼并顯示在TFT LCD上。 5.1.4 發(fā)送短信 發(fā)送短信的功能設(shè)計(jì)同讀取信息的功能相似，在程序中定義一個(gè)數(shù)組phonebuf[phonenumlen]接收收件人的手機(jī)號(hào)，并定義一個(gè)大小為300字節(jié)的指針變量用來存儲(chǔ)發(fā)信內(nèi)容。在信息的錄入時(shí)，采用的是GBK編碼格式，它不能夠被SIM模塊識(shí)別到，單片機(jī)在將待發(fā)送內(nèi)容通過串口發(fā)給SIM模塊前，需要將GBK編碼的中文轉(zhuǎn)換為Unicode碼，然后再發(fā)給SIM模塊。 5.3本章小結(jié) 本章重點(diǎn)介紹系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)試過程。先介紹了單片機(jī)電

36、路與模塊之間的串行通信和各種特定指令所實(shí)現(xiàn)的操作目標(biāo)。接著介紹了系統(tǒng)在接收、讀取短信，的實(shí)現(xiàn)情況，最后我們對(duì)操作目標(biāo)進(jìn)行實(shí)踐模擬，與預(yù)期效果進(jìn)行對(duì)比。  第六章 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)使得電子產(chǎn)品和家用負(fù)載通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)有效地連接在一起，能夠?qū)崟r(shí)穩(wěn)定的控制繼電器（負(fù)載）的運(yùn)行狀態(tài)，單片機(jī)上的GSM通信模塊工作良好，具有信號(hào)穩(wěn)定、低耗能等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)電路板能夠大程度模擬實(shí)際控制情況，針對(duì)實(shí)際出現(xiàn)的信號(hào)弱GSM模塊收發(fā)讀取出現(xiàn)故障，以及在收到控制信息時(shí)單片機(jī)無法控制繼電器等情況進(jìn)行多次調(diào)試，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，與預(yù)期效果一致。

37、 致 謝 本次論文設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)多月，我有很多心得感悟。整體設(shè)計(jì)結(jié)果是圓滿的，其設(shè)計(jì)過程讓我得到了成長(zhǎng),不僅是學(xué)術(shù)專業(yè)方面還是與人溝通交流方面。 首先是學(xué)術(shù)專業(yè)技能，在完成這次論文的過程中不論是最初的選題，然后在確定目標(biāo)后自己要有哪些知識(shí)儲(chǔ)備才能完成它，再到最后定稿進(jìn)行二次修改等等。整個(gè)設(shè)計(jì)過程讓我終生難忘，不僅讓我清醒認(rèn)識(shí)到自身能力上的不足，還使我對(duì)未來從事的行業(yè)有了清楚的認(rèn)識(shí)，意義不言而喻。然后是人際溝通方面，在面對(duì)設(shè)計(jì)過程中遇到的不少難題時(shí)，我學(xué)會(huì)了不懂就要虛心向其他同學(xué)請(qǐng)教，所謂人外有人也是這個(gè)道理，設(shè)計(jì)

38、中不少問題就是在跟室友討論后解決的，同時(shí)室友熱情專業(yè)的解答也讓我很感動(dòng)，深深認(rèn)識(shí)到自己身上的不足還須更加努力。 最后，我非常感謝我的論文指導(dǎo)老師，您就像我人生路上的一盞明燈照亮我前進(jìn)的道路，您在專業(yè)領(lǐng)域上的嚴(yán)謹(jǐn)博學(xué)以及踏實(shí)做學(xué)問的態(tài)度無不讓我欽佩，激勵(lì)著我也要成為像您一樣優(yōu)秀的人，非常感謝您在我論文設(shè)計(jì)上提的寶貴意見，讓我能夠圓滿完成這次畢設(shè)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李燕梅.GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)綜述[J].大理學(xué)院學(xué)報(bào).2016,4：107-116. [2] 張孟雄.國(guó)內(nèi)基于GSM技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J

39、].技術(shù)應(yīng)用,2014:91-92. [3] 王芳.基于GSM短消息無線通信系統(tǒng)的研究[D].南京：河海大學(xué).2006. [4] 周慧玲,甘典文,王智威. 基于 ARM/GPRS/ZigBee 技術(shù)的無線糧情監(jiān)控系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J].測(cè)控技術(shù)，2016,30(2):1-6. [5] 牛丹,買和木提,周澄,翁多杰.單片機(jī)控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)的技術(shù) 及應(yīng)用[J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè),2008,(5):7-12. [6] 亓浩名,王利,武毅,張磊,黃德宇.基于單片機(jī)的GSM短信收發(fā)模塊設(shè)計(jì) [J].電子測(cè)試,2012,3(3):63-68

40、. [7] 霍濤,賈振堂.基于STM32和SIM900A的無線通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子 設(shè)計(jì)工程,2014,22(17):106-114. [8] 李濤,馬殷元,楊東.基于STM32的GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)[J].電子世界, 2012,(11):126-127. [9] 蔡紅娟,翟晟,蔡苗.基于STM32的GSM智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化 技術(shù)及應(yīng)用,2013,32(8):37-40. [10] 沈忱.現(xiàn)階段GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵問題分析[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2011,(6):6-9. [11] 歐洲通信

41、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI). Digital Cellular telecommunication system(Phase 2+)[Z].AT command set for GSM Mobile Equipment (GSM 07.07 version 7.5.0), 1998. [12] 王薇,楊婧.短信收發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào),2010.22(S1): 173-177. [13] An introduction to the SMS in PDU mode(GSM Recommendation phase2), Vi.00.

42、January 2000 [14] 何金枝,毛海燕,周國(guó)運(yùn).基于單片機(jī)的GSM遠(yuǎn)程溫度控制器設(shè)計(jì)[J].制造 業(yè)自動(dòng)化,2012,34(11):128-131. [15] 宋維，崔曉坤.基于STM32的GSM模塊綜合應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù), 2012.8(18):4536-4540. [16] ATMEL.8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash AT89552. 2001 [17]ARM.The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3.2007 [18] ST.STM32 Reference Manual (RM0010).2009.10 [19] SIMCOM.SIM900A模塊AT命令手冊(cè).2011.10 [20] 周彬,沈俊峰,趙詢.一種基于SMS和CAN總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].技 術(shù)與產(chǎn)品,2006(2):23-25. 21