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1、-合 肥 学 院课 程 设 计 报 告设计题目：基于GSM移动通信的分布式温度采集系统 设计与实现 系 别：电子信息与电气工程系专 业：通信工程 班 级：09通信工程（2）、（2）、（1）班 *： *畅、韩丰、赵云飞 *：0905071026、0905076040、0905072009 指导教师：胡国华完成时间：2012年11月29日 分 数：通信技术综合课程设计任务书设计题目基于GSM移动通信的分布式数据采集系统设计与实现设计类型工程技术导师*胡国华主要内容及目标基于GSM移动通信的分布式温度采集系统是借助于GSM移动公网，将各采集点的温度数据以短信或以GPRS数据的方式发送到主控站。主控站
2、可以主动查询或被动接受各数据采集点的数据，从而使被监控环境及设备可以做到无人职守，只要有手机信号的地方，就可以设置数据采集点。要求：1、 具备一定的识图、用图和焊接的能力，能正确使用示波器、三用表等，有基本的电路调试能力；2、 掌握GSM移动通信AT信令；3、 掌握VB6.0软件，编写程序并调试实现；4、 实现温度实时采集；5、 自由发挥其他功能；6、 要求有系统框图，电路原理图，软件流程图，模拟仿真结果图。具有的设计条件根据设计要求提供相关的实验环境。计划学生数及任务计划需要3人：1人主要对系统硬件设计和焊接；1人运用VB6.0软件编写程序并调试实现；1人主要进行软硬件测试实现及报告的编写。
3、计划设计进程1、从接题开始收集资料、准备设计；2、第1周 系统硬件设计和焊接，软件编写程序并调试实现；3、第2周 调试和完善，同时编写设计报告。参考文献1 李志强，屈国普，陈列尊，谭岳衡.基于GSM的温湿度远程监控系统设计J.核电子学与探测技术，2010，30（4）：533-5362 黄欣荣.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统的设计J.中国新通信，2010，9：83-853 粱健，戈振扬，齐亚峰.基于GSM无线传输的温室温度监控系统的设计J.*农业科学，2010，4：135-146，1404 梁健.基于GSM技术的温室环境远程监控J.科技资讯，20109：49-515 施云波，周磊，修德斌，
4、顾简，王立权.基于GSM的温湿度环境参数远程无线监测系统J.传感器与微系统，2010，4：96-98目录一、设计方案分析与论证11.1系统整体方案分析11.2 GSM模块11.3 MCU处理器模块21.4 温度传感器模块3二、系统联调与测试42.1电路工作框图42.2硬件电路图42.3AT命令52.3.1 AT命令简介5本设计用到的AT命令62.4整体测试6程序的运行前硬件设置6程序的运行效果7三、实验结果8四、总结9五、参考文献10. z.-摘要：本设计中，采用了新型数字温度传感器DS18B20以及GSM模块的应用。主要是基于GSM移动通信的分布式温度采集系统是借助于GSM移动公网，将各采集
5、点的温度数据以短信或以GPRS数据的方式发送到主控站。主控站可以主动查询或被动接受各数据采集点的数据，从而使被监控环境及设备可以做到无人职守，只要有手机信号的地方，就可以设置数据采集点。在本系统设计中共有以下三个模块组成：GSM模块、89C2051处理器模块、温度传感器模块。能实现以下两个基本功能：2位温度的输送、随时的测量室内温度并且发送给指定的手机上。关键字：89C2051、DS18B20、GTM900-C、串口通信一、设计方案分析与论证1.1系统整体方案分析本设计的主要要求为借助GSM模块以短信或者GPRS数据的方式把采集点的温度数据发送到主控站，并且可以主动查询或者被动接受，从而可以使
6、被监控环境及设备可以做到无人值守，只要有手机信号的地方，就可以设置数据采集点。为此，我们提出的解决方案为利用单片机读取温度传感器得到的温度数据，同时单片机通过串口连接GSM模块，把温度数据通过GSM模块发送到指定的手机上面。而对于GSM模块的控制，单片机并不能完成所有操作，如接收端的设置、串口传输波特率的设置等。通过分析，则需要一台电脑通过串口也连接GSM模块，对GSM模块进行SIM 卡写号操作等。系统整体方框图如下所示：GSM模块监控端、手机PCMCU温度传感器1.2 GSM模块本设计中的GSM模块采用的是华为GTM900C，这是一款应用非常广泛的无线模块，许多手机上使用的就是这个模块，它的
7、性能非常稳定，电路也十分简单，许多部分已经集成起来了，可以直接使用。其基本配置：丰富的AT命令集，40pinzip连接器，RS232双工串口，红外串口接口，SIM 3.OV和1.8V接口，2路模拟音频输入输出接口，电源输入接口和充电管理，电源为3.6V。其中GSM基带信号处理器是无线GSM通信模块的核心部分，它负责处理一个GSM设备里所有的声音、信号和数据。它提供一个UART作为设计网络通讯的应用接口。GSM基带信号处理器是一个单片混合信号的IC芯片。在它内部高度集成了一个C166 CPU(ARM7内核)和一个DSP的核。射频RF收发电路模块也是一块高度集成的芯片，它负责处理与GSM网络的所有
8、上行和下行通讯。射频模块和基带信号处理器构成了整个GSM通信模块的核心。功率供应模块是电源管理由它负责向模块内各个部件提供相应电源电压。FLASH存储器既可以配置为只读存储器(ROM)用来存储程序，也可以以数据存储器(SRAM)的方式上作，用来存放程序运行中的各种数据。整个模块与外部的联系(包括电源供给，音频、数据和命令的传输)都足通过一个 40 Pin的FPC连接器来完成的；其中包含的引脚功能有：标准的RS 232信号接口，共8个引脚；SIM卡连接引脚，符合GSMll 11标准。其实物图如下：其电路连接图如下所示：1.3 MCU处理器模块在MCU处理器模块，我们经过分析与比较，采用的是AT8
9、9C2051。AT89C2051与MCS-51产品指令系统完全兼容，2K字节可重擦写闪速存储器1000次擦写周期，2.7-6V的工作电压*围，全静态操作：0HZ-24MHZ，两级加密程序存储器，128*8字节内部RAM，15个可编程I/O口线，两个15位定时计数器，6个中断源等等。下面是AT89C2051的管脚图：1.4 温度传感器模块在温度传感器模块，我们经过分析与比较，采用的是DS18B20数字温度计。DS18B20是DALLAS半导体公司生产的1Wire，即单线智能温度传感器，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。属于
10、新一代适配微处理器的智能温度传感器,它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。下图为DS18B20引脚分布图：二、系统联调与测试2.1电路工作框图经过之前的分析、比较和讨论，我们最终选定
11、了器件的具体型号。此时，则可以画出整个系统的具体框图。如下所示：GTM-900-C监控端、手机PC89C2051DS18B202.2硬件电路图经过查找资料，可以得到整个系统的硬件电路连接图，如下所示：由以上的硬件电路原理图，就可以制作出本设计的硬件实物，如下图所示：2.3AT命令2.3.1 AT命令简介AT命令是最初是一组用来控制MODEM的命令集，它包含最基本的Hayes命令集和各厂家自己特有的命令。后来，主要的移动生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制了一整套AT命令，AT命令在此基础上演化并被加入GSM 07.05标准，以及之后的GSM 07.07标准18。这样各种GSM
12、模块都支持用户用AT命令来对它进行控制。GSM模块启动后，都处于命令状态，在该状态下，它以AT命令形式接收命令。GSM模块接收到AT命令后，对命令进行解释和执行，并返回相应的结果码。所有的AT命令都由一个特定的命令前缀”开始，由一个命令结束标志”结束。命令前缀通常总是由AT两个字符组成，它是ATtention的缩写，意思是引起注意”，所以将它们称为AT命令。命令结束符是一个单字节，通常为回车符，ASCII值为13。一般AT命令都由AT或at开始，而不是At或aT，也就是说，所有AT命令可全是大写字符，也可以全是小写字符，但不能是大小写混合字符。下表是一些常用的AT命令。AT命令说明AT+CSC
13、A=nnnn设置短消息中心，nnnn为消息中心AT+CPMS=nn,nn,nn设置存储区：nn=SM时选择SIM卡，nn=ME选择机身AT+CMGS= nnnn”发送短信，nnnn为AT+MI=a,b,c,d,e新消息提示,实验中设置为: 1,1,0,0,1AT+CPMF=n设置短信发送方式：n=1为TE*T模式，n=0为PDU模式AT+CMGR=n读取当前存储区的第n条短信AT+CMGD=n删除当前存储区的第n条短信AT+CSDH=n设置短信返回方式：n=0为简单模式，n=1为详细模式2.3.2本设计用到的AT命令在本系统的测试中，均使用PC中的软件移动短信软件”通过串口通信进行。1、GSM
14、模块的测试操作步骤：（1）在命令输入框中输入AT；（2）按下Enter”键或点击发送命令”按钮；（3）接收信息中显示GSM模块返回消息。如返回为OK或0，说明Modem处于正常工作状态。2、GSM通信速率的设置操作步骤：（1）在命令输入框中输入AT+IPR=9600；（2） 按下Enter”键或点击发送命令”按钮；（3） 模块的速率改为9600bps，此时移动综合实验平台软件也要设置相同的串口通信速率；注意；实验台MCU的串口通信速率出厂时已经设置为9600bps，为了实验台MCU与GSM模块能正常通信，所以GSM通信速率最后要设置回9600bps。3、SIM卡存储手机号此时，我们就可以通过制
15、作好的硬件电路进行初步的配置操作，为以后的实验测试做好准备。本系统工作过程如下：首先，由处理器AT89C2051对温度传感器DS18B20和GTM900-C无线模块进行初始化，并读取SIM卡簿中存储序号为1的手机作为目标手机；稍后，处理器读取温度传感器下传的温度值并按照AT命令格式转换后，发送给GTM900-C无线模块；GTM900-C无线模块通过短信的方式将现场温度数据发送到设定的目标手机中去。因为连接GSM模块的手机卡可能会不固定，而且存储在手机SIM卡内部的储序号为1的手机也不是固定的，目标手机也不是固定的，则我们通过电脑上的上位机软件，以串口方式对GSM模块进行配置，即向SIM卡内写入目标手机。（1）存入AT：AT+CPBW=1,LC ；（2）模块返回
