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1、1 存档编号 基于基于 GSM 的家居环境的家居环境 监测系统设计监测系统设计 教学学院 物理与电子信息学院 届 别 专 业 电子信息工程 学 号 姓 名 指导教师 完成日期 2 目 录 内容摘要：.1 关键字：.1 ABSTRACT:.1 KEY WORDS: 2 1.1 选题意义3 1.2 系统硬件分析3 2 主要业务介绍.4 2.1 TC35I业务描述.4 2.2 TC35I与短信有关的命令介绍.5 2.3 移动通信基本结构描述6 2.4 SIM 卡基本介绍.6 2.5 NRF24L01 通信方式的基本描述.7 3 系统框图介绍.8 4 硬件设计.9 4.1 系统电源设计9 4.1.1
2、GSM 电源.9 4.1.2 主控系统电源.10 4.2 控制电路设计10 4.3 显示电路设计11 4.4 电平转换电路设计12 4.5 无线通信模块借口电路13 4.6 实时时钟电路设计14 4.7 硬件报警电路设计15 4.8 温度测试电路设计17 4.9 家用电器控制电路设计18 5 系统软件设计.19 5.1 整体系统流程图19 5.2 串口通信统流程图21 5.3 主机与 TC35I通信的软件设计.21 5.4 NRF24L01 通信软件设计.22 5.5 DS1302 的时序模拟.23 5.6 LCD12864 驱动设计24 5.7 CPU 控制器 2 号系统流程.26 3 5.
3、8 CPU 控制器 3 号系统流程.27 6 系统调试.28 6.1 液晶显示器的调试28 6.2 串口调试28 6.3 系统联调30 结束语.34 参考文献.35 致谢.36 附录：.37 附件 1：系统主机电路图37 附件 2：系统从机电路图38 附录 3 （系统部分代码）.39 GSM 的底层驱动.39 nRF24L01 的底层定义41 nRF24L01 的底层驱动42 12864 的底层驱动及功能函数.46 DS1302 的底层驱动及功能函数52 系统 1 号中的功能函数55 系统 1 号中的主函数58 Lcd1602 的底层驱动及功能函数.66 串行 ADC TLC549 的底层函数
4、.70 系统 2 号中的主函数71 DS18B20 的驱动及功能函数 .73 系统 3 号中的主函数77 基于 Visual Baisc 控制界面的源代码.79 1 内容摘要：内容摘要：随着科技的发展，GSM 网络已经十分成熟，是各类监 控系统网络的不错选择。利用 GSM 网络作为远程监控系统的信息传输 平台是一种有效的方法，其原理简单，安全保密性高，又不需要组建 专用网络和网络维护。 本文从硬件和软件两方面详细阐述了基于 GSM 的短消息监控系统。 综合了线数据通信、数据采集、串口通信、2.4G 无线发射接收、单片 机等技术。本文主要实现手机的查询温度、设置 led 灯的工作状态、 设置电风
5、扇的转速、设置实时时间和非正常状态报警等功能。具体是 用户手机编辑设置命令，通过 GSM 网络发送给 TC35i 监控模块， TC35i 监控模块在接收到内容后通过主机分析短信内容，然后通过 nRF2.4GL01 无线发射模块发送给从位，从机在接收消息后经过单片机 分析内容后处理相应的指令，根据短信内容要求实现对应的功能。系 统还能识别来信用户，提取来电号码，与之对话。同时兼有信号采集， 自动报警等功能。当单片机检测到红外信号时，会自动发送一条短消 息给手机；当检测到红外信号倒计时后会自动发送信息给用户报警； 本设计的设计成本较低，可以满足一般工业无线远程监控要求，具有 很好的性价比。 关键字
6、：关键字： GSM TC35i nRF24GL01 无线数据通信 数据采集 Abstract: With the development of science and technology, GSM network has been very mature, all kinds of monitoring system is the good choice of the network. Using GSM network as remote monitoring system of information transmission platform is a kind of effectiv
7、e method, its principle is simple, safe, and dont need high secrecy organized special network and the network maintenance. This article from two aspects of hardware and software are expounded in detail based on GSM of short news monitoring system. Comprehensive line of data communication, data acqui
8、sition, serial communication, 2.4 G wireless transmitting receiving, microcontroller techniques. This paper mainly realizes mobile query temperature, setting led lamp working condition, the setting of the electric fan speed, the setting of the real-time time and abnormal 2 condition alarm functions.
9、 Concrete is the user mobile edit Settings command, through GSM network to send TC35i monitoring module, TC35i monitoring module at receive content through the analysis after SMS content, then through nRF2.4 GL01 wireless transmitting module send from bits in receiving messages from the machine, aft
10、er the microcontroller analysis content post-processing corresponding instruction, according to the message content requests to realize the corresponding function. System can identify letter users, extraction, with the incoming call number dialogue. Concurrently at the same time signal acquisition,
11、automatic alarm functions. When the SCM detected infrared signal, will automatically send a short message to mobile phones; When detected infrared signal countdown will automatically be sends messages to users alarm, This design is the design with low cost, can satisfy general industrial wireless re
12、mote monitoring requirements, and has a good price. Key words: GSM TC35i nRF24GL01 wireless data communication data acquisition 3 1 引言引言 1.11.1 选题意义选题意义 随着科技的发展，各种电子设备蜂拥而至，如何使自己设计的作 品在众多的产品中脱颖而出成为了设计者的考虑的一大内容，设计者 既要考虑产品的智能化、实用化，又要考虑产品的外观上的简洁、美 观。目前大都的工业控制设备都是有线传输的，这无疑给监控设备的 安装、维修和更新带来了很多不便。相对无线设备来说，
13、有线技术依 赖物理线路来连接主控和监控。传统设备有着明显的局限性，尤其是 当被控制部分所处环境恶劣、现场危险、噪声干扰大、工作人员不宜 停留的工作场所，采用有线通信模式显然会付出很大的代价。 而 GSM 网络信号遍布在我们周围的各个角落，短信息服务作为 GSM 网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发 商的重视。本设计以 GSM 网络作为远程数据无线传输网络，同时再利 用 2.4G 开放频段对家居短距离的多点实现无线监控，最终实现只需 要任意部手机就可以实现对系统实现远程监控。为了方便控制，对系 统编写了上位机来代替 GSM 工作。系统易于实现，界面友好，操作简 单，容易被市场
14、接受。 作为最常用的电子设计自动化中控制芯片，该系统采用了最简单、 最典型的控制芯片单片机，使得系统更加经济。 1.21.2 系统硬件分析系统硬件分析 TC35i 新版西门子工业 GSM（Global System for Mobile Communications全球移动通讯系统（全球通） ）模块是一个支持 中文短信工业级 GSM 模块，工作在 EGSM900 和 GSM1800 双频段，在如 今移动网络覆盖全面的今天，GSM 的使用变得简单而可行。TC35i 模 块采用串口方式与 CPU 通信，串口是一种可以将接收来自 CPU 的并行 数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的
15、串行数 据流转换为并行的数据字符供给 CPU 的器件。232 串口电路是传统串 行通信方式，简单可靠。系统设计中主要利用了 GSM 的短信功能，利 用短信来完成系统的功能设置。 4 nRf24L01 是典型的 2.4G 通信模块，目前 2.4G 产品应用比较广 泛，有些芯片性能也很不错，但 性价比不是很高。 nRf24L01 是一 款新型单片射频收发器件，工作在 2.4GHz2.5GHz ISM 频段。内置频 率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了 增强型 ShockBurst 技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行 配置。nRF24L01 功耗低,在以-6 dBm
16、的功率发射时，工作电流也只有 9 mA;接收时，工作电流只有 12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模 式和空闲模式)使节能设计更方便，并且接口电路简单，因此受到电 子设计爱好者的青睐。 主控是由常用的 STC89C52 单片机来实现的。在一般的单任务的 系统中，系统对 CPU 的要求并不高，并不需要借助于功能强大的 ARM 内核，采用 11.0592M 的晶振完全可以满足设计者的要求，另外 DIP 封装的 STC89C52 单片机便于一般的开发者在普通的万能板上进 行硬件实现，因此选用 52 单片机来实现主控是比较合理的。 2 主要业务介绍主要业务介绍 2.12.1 TC35iTC35i 业务描述业务描述 GSM 数字移动通信系统史源于欧洲。早在 1982 年，欧洲就有几大 模拟蜂窝移动系统（“1G” ）经营了。1991 年开通了第一个 GSM 系统 （900M Hz） ，同时有来自欧洲的 15 个国家参与，标志着“2G”的开 始。同年，移动特别小组还完成
