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1、清 华 大 学综 合 论 文 训 练题目：GPRS无线监控系统系 别：电子系专 业：电子信息工程姓 名：蔡斌指导教师：潘长勇辅导教师：阳辉2010年 6 月 14 概述中文摘要本论文主要探讨GPRS无线监控系统原理与搭建方式。无线监控系统在社会生活的各个方面都有重要的应用。无线监控系统因其具体功能的差别，系统结构会有些不同，然而关键的部位是不变的。在保留关键部位的情况下，无线监控系统有很强的扩展性。这个关键部位就是单片机控制GPRS模块收发短信息。于是本论文主要研究与实现的就是单片机控制GPRS模块收发短信息，并且在此基础上做出了两方面的应用扩展。这两方面的应用扩展是：一，移动终端位置监控。即
2、，单片机控制GPRS收发GPS空间坐标信息，同时根据终端的GPS定位信息给出相应的位置控制命令，通过GPRS发送控制信息，在接收到控制信息进行参数调整。二，固定终端电平监控。即，单片机控制GPRS向远方固定终端发送引脚电平信息，远端接收到电平信息后也通过GPRS回复控制命令，单片机在接收到控制命令以后相应地改变引脚电平。在上面论文内容及价值统观的基础上，论文结构如下：第一章 介绍GPRS无线监控系统研究的意义，研究的现状。论文工作重点难点及预期的研究成果。并且对GPRS技术进行了全部而简洁地介绍。第二章 详细介绍系统硬件构成。包括各模块的属性，内部和外部特征及其关键技术。第三章 详细介绍硬件系
3、统搭建。包括单片机外围电路设计，MAX3232外围电路设计，电源设计。最后进行了硬件综合设计。第四章 详细介绍系统软件构成并分模块进行测试。包括AT指令应用介绍，PDU编解码，GPS空间信息提取，单片机串口初始化，单片机中断处理等。第五章 详细介绍软件系统搭建及系统测试。包括系统软件流程，系统编程，系统测试。最后总结了毕设期间遇到的问题及解决方法。关键词：GPRS 模块，C8051F022 单片机，AT指令，GPS，PDU编解码，RS232串口概述 ABSTRACTThe topic of the thesis is to research into the principles and co
4、nfiguration of GPRS wirless control system, which is of great importance to our daily life, and which can be slitly different according to their application. The core technology of all kinds of GPRS wirless control system is figured out in the thesis to be the answer of such a question, how to contr
5、ol GPRS sending and receiving short massage with microchip. Luckly, I have succeeded in finding the answer to the question above and have made two applications of the core technology, all of which have been written in my thesis in detail. Those two applications are as follows: first, how to control
6、mobile terminal using GPS reciever, microchip and GPRS modem.Secondly, how to control fixed terminal with microchip and GPRS modem. Based on the major content and value of my design introduced above, my thesis can be devided into five chapters as follows: The first chaper is to introduce the values
7、and conditions of my research, to foresee the difficulty and final outcome, and to introduce GPRS technology.The second chapter is to study the system harware constitution, including the attributions, makeup inwards and outwards and principles of each part.The third chapter is to build the hardware
8、system with the parts in chapter 2.The fourth chapter is to study the system software constitution and introduce their test results, including AT commands, GPS data process, PDU encode and deconde, microchip initialization, and microchip interrupt process.The fifth chapter is to build the software s
9、ystem with the parts in chapter 4, and to introduce the test results of the whole system, including two applications.Keywords：GPRS modem， C8051F022 microchip， AT commands， GPS receiver， PDU encode and decode， RS232 series interface.概述主要符号对照表GPRS 通用无线分组业务（General Packet Radio System）CDPD 窝式数字分组数据（Cel
10、lular Digital Packet Data）GPS 全球定位系统（Global Position System）PDU 协议数据单元(Protocol Data Unit)SMS 短消息业务（Short Messaging Service）UART 通用异步收发器(Univernal Asynchronous Receiver/Transmitter)概述目 录第1章概述11.1 GPRS无线监控系统研究的意义11.1.1 无线监控系统的分类11.1.2 GPRS无线监控系统研究的意义21.2 GPRS无线监控系统研究的现状21.2.1 GPRS无线网络和internet相结合的监控技
11、术在环境治理方面的应用31.2.2 GPRS无线监控技术在交通方面的应用31.2.3 GPRS无线监控技术在城市路灯控制方面的应用41.3 GPRS无线监控系统的构成51.3.1 系统结构框图及工作原理51.4 工作重点，难点及预期的研究成果71.4.1 系统设计得重点和难点71.4.2 预期研究成果81.5 GPRS简介281.5.1 GPRS网络81.5.2 GPRS的工作方式91.5.3 GPRS的主要特点91.5.4 GPRS的协议模型101.5.5 GPRS的应用范围11第2章硬件构成选型132.1 GPRS modem132.1.1 M1206B的属性132.1.2 M1206B的
12、内部构成142.1.3 M1206B的外部接口142.1.4 M1206B的使用方法162.2 单片机模块172.2.1 单片机串行接口172.2.2 C8051F022的特征182.2.3 C8051F022内部构成的优越性182.2.4 C8051F022的外部管脚结构202.2.5 C8051F022与PC机，GPRS modem以及GPS接收机的连接方式212.3 GPS模块232.3.1 GPS的种类介绍8232.3.2 NMEA-0813通讯协议242.3.3 GPRMC封包的数据格式252.3.4 校验处理262.3.5 GPS15L26第3章硬件电路设计293.1 元器件及其封
13、装293.1.1 元器件及其封装293.2 单片机外围电路设计303.2.1 C8051F022的引脚使用303.2.2 单片机的电源连接313.2.3 复位连接323.2.4 JTAG口连接333.2.5 单片机整体外围电路343.3 MAX3232外围设计353.3.1 半串口通信353.3.2 MAX3232与单片机，GPRS，GPS，PC的电路连接363.4 电源设计373.4.1 C8051F022电源要求373.4.2 MAX3232电源要求383.4.3 GPS15L的电源要求383.4.4 GPRS modem 的电源要求383.4.5 整体电源设计393.5 整合设计403.
14、5.1 整体电路原理图413.5.2 整体PCB板图41第4章系统软件构成434.1 AT指令及其测试434.1.1 AT指令的使用方法434.1.2 流控制AT指令434.1.3 发送和读取短信息常用的AT指令464.1.4 常用AT指令“串口调试助手”测试494.1.5 收发短信AT指令“超级终端”测试504.2 GPRS模块短信息编解码及其测试544.2.1 解读PDU串554.2.2 PDU编解码564.2.3 短信息生成和分解的C+编码及测试584.3 单片机C8051F022串口初始化及其测试634.3.1 单片机C8051F022的I/O配置634.3.2 单片机C8051F02
15、2参数配置644.3.3 单片机C8151F022初始化代码654.4 GPS接收机测试及空间坐标信息提取674.4.1 GPS空间坐标信息提取的方法与步骤674.4.2 GPS空间坐标信息提取C+测试714.4.3 GPS接收机“超级终端”测试724.5 单片机中断处理及其测试734.5.1 异步串口0中断处理734.5.2 异步串口1中断处理滤除GPRS握手信号764.5.3 异步串口1中断处理四种处理分析784.5.4 异步串口1中断处理代码824.5.5 异步串口中断处理测试85第5章系统软件设计895.1 系统软件流程895.1.1 系统整体功能895.1.2 系统整体软件流程905.2 系统编程915.2.1 TEXT模式系统主要
