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1、基于GSM/GPRS通信模块的无线通信系统设计【摘要】21世纪是信息化的社会，在科技高速发展的影响下，人们也对生活质量提出了新的要求。人们希望在这个信息化的时代下，不受距离和环境的限制实时的掌握重要的信息。本设计目的是设计一个基于GSM/GPRS模块GTM900C的小系统，设计主要要求实现使用单片机发送相应的控制指令实现对GTM900C的控制，当出现警报的时候自主向用户端发送报警信息，正常模式下，用户发送查询信息，GTM900C接收并解码信息，这些信息到达单片机后被识别，可以控制单片机。本设计实现了简易的智能采集系统温湿度并实现返回控制监控系统。【关键字】GSM，AT指令，STC90C516R
2、D+，监控系统【Abstract】The 21st century, as known to us all, has been informational, under the impact of the quickly evolution of technology, it is also the new requirements were asked by people about the quality of life . grasping of the important information in real time without the restriction of the d
3、istance and the surrounding is peoples wish, in this age of information technology. The purpose of this design is that designing a wireless communication system base on the GSM / GPRS module. The main requirements of the design is use MCU STC90C516RD+ to transmit AT commands to control the GSM / GPR
4、S module, to sent independent alarm information is to the client when there is the alarm, in normal mode, the user sends the query information, GSM / GPRS module to receive and decode the information, these information reach minute controller after decoded, the minute controller can control the acti
5、on. The Design is the Implementation of a simple remote temperature and humidity monitoring system.【Keywords】GSM，AT commands，STC90C516RD+，Monitoring system目录第一章 绪论11.1课题背景11.1.1基于GSM无线通信系统的发展现状及应用前景21.1.2 本课题研究的目的和意义21.2本文的研究工作和内容安排4第二章系统总体结构及硬件设计62.1系统的总体框架62.2系统各模块的硬件设计62.2.1单片机 STC90C516RD+的控制模块6
6、2.2.2 GTM900C短信息的处理模块82.3温湿度采集模块112.4 LCD显示模块12第三章 软件设计153.1 软件设计流程概况153.2 单片机的初始化153.3 GTM900C软件编程173.3.1 GTM900C指令说明173.3.2 GTM900C指令设计流程183.4 LCD1602显示子程序203.4.1 LCD1602指令说明及时序203.4.2 1602LCD的RAM地址映射243.4.3 1602 LCD程序设计过程263.5 DTH11读取数据子程序26第四章 系统功能测试284.1 系统功能测试的概况284.2 单片机模拟采集数据284.3 GTM900C性能测
7、试294.3系统超过预设值发报警短信测试304.4系统收短信控制单片机测试31第五章 结论335.1 论文总结335.2 未来工作的展望33致谢35参考文献36附录37附录:GTM900C电路原理图37III第一章 绪论1.1课题背景信息化的时代里，如何利用现代化的技术有效的检测一些重要信息引起人们广泛的关注，如何实现实时的，不受环境，距离的限制传送检测信息给相关人员是时代新的话题。与此同时，智能化的产品在我国得到了一定的发展。根据相关的调查，“智能家居“这一概念已经被大众所接受，并且他们有意购买具有此类功能的产品，但是这类产品的价格普遍高于消费者所能接受的价位，也许正是这个原因，类似于智能家
8、居功能的产品没有在大众的家庭中得以普及。用户的需求和当前产品不足之间的矛盾日益激烈，如果研究一款价格在大众的承受范围内，实用性良好的，功能又相当的产品将有很大的市场潜在需求。本设计就是一款简易的智能家居的雏形产品，可以智能化的采集家庭中的温度和湿度，以短消息的方式发给用户。温度和湿度家庭安全的重要参数，本设计可以采集了家庭中的温度和湿度参数。目前监控温湿度的主流方式是将采集到的信息显示在PC端，需要固定的成员整天在PC前监视着这些数据的变化，不仅要浪费人力资源并且监控范围也受到了距离的限制。无线通讯系统的发展为这个问题提供了不同的解决方案，GSM就是其中之一，GSM作为一种移动电话标准，目前已
9、被广为应用，如智能化的抄表系统，现今很多地方采用的这种方式，省去了过去查表人员挨家挨户查表的麻烦。基于GSM的无线信号接收系统利用当前的GSM网络来传输无线数据，而不需要自行构建无线通信网络，为用户节省了建网费。对于那些检测环境较恶劣、监测点相距较远、不适合人为监测、传输数据量小但是又不能没有监控的情况来说，使用基于GSM网络以短信的方式来传递信息的无线通讯系统，比采用其他的通讯方式来得更加稳定，灵活性也更好，同时具备运营成本更低等优势。GSM系统是全球最大的数字蜂窝系统，属于2G时代的技术，发展有一定的时间，其技术相当的成熟，维护简单且费用较为合理12。本文设计了一个简易型的可以采集温度和湿
10、度，根据实际的设置由单片机控制是否把这些数据传送给用户的系统，同时该系统可以接受用户的控制。系统的要求如下：将温湿度传感器采集来的信息传送到单片机，并在LCD上实时的显示，单片机判断采集的值是否超过设定值，若有超过就发报警短信给用户，同时还接受来自用户的查询短信和控制短信，根据短信的内容确定单片机的工作内容。1.1.1基于GSM无线通信系统的发展现状及应用前景一九九二年，在浙江嘉兴，建成并开通了我国的首个GSM演示系统，并于次年九月份起开始营业，为大众提供服务，至今天为止，GSM系统被广为应用，这也使得其占用很大的市场份额并且很快的成长起来。本设计是智能家居的雏形产品，当然这类功能相当的产品在
11、市面上已经出现了不少，这些产品中它们无外乎采用的是导线，红外线，超声波，WiFi，蓝牙来传输信号，或者采用zigbee网络等传输的方式，暂且不说这些产品的投资成本，维护费用等比基于GSM网络的通讯系统高，最为重要的是他们的传输距离是有限的，而人是移动的，不可能一直生活在短距离的范围内，而且这些产品的监控范围有限也对用户的数量有所限制，更不用说这些产品只能进行数据的检测而无法实现用户的返回控制。GSM网络具备有许多的优点，同时，GSM不限定用户的数目，这是传统的通信系统无法达到的。本设计采用的是GTM900C模块作为信息收发的终端，可以以短信息的方式来传输我们采集的数据，又可以实现用短信息来控制
12、家中的电器设备，这体现了信息化社会对现实生活的影响3。该设计成本较低、可靠性较高、占地面积小，在对温湿度要求高、采集点相距比较远的环境中，使用这个方案可以很好节省一些不必要的资源，提高了资源的利用率。1.1.2 本课题研究的目的和意义传统的检测系统的方式主要包裹有如下几种：短距离范围内通过明线传输检测的方式，通过市区电话线的检测，利用英特网的来检测，通过自组网路再通过数传电台，和短距离无线传输等方式。无论采用以上何种方式，都很多缺点，如表1-1所示： 表1-1 传统无线传输缺点序号缺点内容1建设专用型网络投资花费高，维护设备费用高2监控范围狭小，只允许的一定数量用户接入3只能进行信号检测，不能
13、实现返回控制4抗干扰能力差5传输距离短采用GSM网络系统彻底地改变了传统的检测，它很多优势，具体如表1-2所示：表1-2 GSM的优点序号优点内容1GSM技术成熟，市场份额大，可以为用户节省不少建网费和维护费2对使用者的数量没有限制3能够实现数据的双向传输，当受控制的节点出现错误，它自动发送远程的出错报告给中心节点或者移动设备，从而实现控制被控设备4GSM网络运行稳定5GSM网络传输能到达的范围更广，覆盖率更大 而以上这些还只是GSM 技术所能带来的一部分好处，使用GSM技术的检测系统将达到传统检测系统不能达到的标准。通过上面的比较，GSM网络的优点变得更加的明确。本设计中以短消息方式来传递信
14、息，其中的消息的接收和发送以及编解码的工作都是基于GSM网络的。在设计的初期考虑阶段，曾想是否利用3G即GPRS来传送这些家庭中的信息会更具吸引力，后来研究发现GPRS适合于数据量较大的传送中，而采集环境的温湿度信息的数据量很小，用GPRS有点大材小用了。况且，在本设计中若采用GPRS，其难度会上升很多，需要的开发时间更长。最终，确定本设计采用GSM传递信息，利用一条短信即可查询当前的环境值，也可以智能的控制家中的电器，是颇具吸引力的。随着智能化产品逐渐步入市场，该设计肯定会被很多方面使用到，并且有一定发展前景。1.2本文的研究工作和内容安排本设计的工作包括了硬件设计和软件设计两个部分。其中硬
15、件部分有短信处理模块和单片机模块及其外围部分组成，其中短信处理模块采用的是GTM900C，用于短信的编解码。GTM900C支持中英文短信编解码，即PDU方式和TEXT方式，本设计采用的是英文短信编码方式。单片机模块为MCU STC90C516RD+的最小系统及其外围电路（温湿度采集模块，LCD1602，串行接口，LED显示部分，蜂鸣器等）；本设计的软件部分有三部分的程序构成，其一是GSM900C初始化和短信处理子程序，其二是LCD1602的显示程序和读DTH11数据的子程序，最后是单片机的主控程序。完成本设计的方法是软硬件交叉式互调。第一步，先找到GTM900C模块，了解了它的工作原理和编码解码方式，测试它的功能是否正常；第二步，根据第一步的内容编写控制GTM900C的程序，测试该程序是否能完成正常的收发短信；第三步，了解DTH11，编写读DTH11内部数据的程序，测试本程序是否完成温湿度显示在LCD上；第四步，整合DTH11和GTM900C的程序，加上串口的控制形成一个工程，优化加调试，测试是否达预期效果；第五步，焊接单片机最小系统板，调试最小系统和GTM900C的通讯工作；第六步，完成论文的撰写工作。设计所完成的功能有：1）单片机STC90C51
