《基于stm32单片机的触控功能的设计——毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于stm32单片机的触控功能的设计——毕业设计论文.doc（52页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、基于STM32F103的触屏功能的设计作 者 姓 名 专 业 测控技术与仪器 指导教师姓名 专业技术职务 目 录摘 要1第一章 绪论31.1课题的意义31.2本系统完成的功能3第二章 系统总体设计思路42.1系统设计要求42.2系统设计方案42.2.1硬件部分方案42.3.2软件部分方案5第三章 系统硬件设计与实现53.1中心控制板53.1.1所有板载资源介绍63.1.2重要资源介绍73.2 GSM模块103.3 LCD液晶模块143.4 MP3模块173.5摄像头OV767020第四章 系统的软件设计214.1系统软件概述214.2移植部分224.2.1UCOS-II系统的移植224.2.2
2、FatFs文件系统的移植244.3主程序流程26第五章 效果图305.1系统使用方法说明305.2实物效果图30参考文献35附录36附录一：核心程序36附录二：整体原理图48致谢49摘 要Cortex-M3是ARM公司为要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的内核。STM32系列产品得益于Cortex-M3在架构上进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器，所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。本毕业设计是基于CM3内核的STM32F103系列单片机设计触控手
3、机的功能，单片机控制（SIM900）实现打电话和发短信功能，其中发短信支持手动输入汉字；单片机的控制VS1053实现音乐播放器和录音，其中音乐播放器支持各自同步，同时把这两个功能综合起来就是安卓手机上的娱乐应用TOM猫；单片机控制摄像头OV7670来实现照相机的功能。考虑到更真实的贴近真实手机，添加了一些常用工具性的应用如：记事本、读卡器、计算器、系统设置等辅助功能。该设计选用的液晶屏是TFT液晶，带有触屏操作，这些应用可通过双击应用图标打开。各个应用和任务的调度通过UCOS-II实时操作系统调度，系统操作流畅、稳定性高。基于以上的丰富应用能带来一定的体验效果！自2008年谷歌发布第一款安卓手
4、机起，由于其平台开放性好，硬件配置丰富，配置水平较高，系统以及软件开发方便等种种优势，安卓操作系统迅速发展壮大，成为市场占有率世界第一的操作系统。目前手机市场火爆尤其是安卓系统，手机的功能月越来越丰富、越来越强大，引领着手持电子设备潮流。安卓操作系统的诞生也促进了触屏操作控制的飞速发展，现在触屏操作的安卓手机的发展势头迅猛，这样使手机不但成为主流的通讯设备，也逐渐成为主流的娱乐设备。毕业设计将所学知识充分应用并贴近实际需求具有很强的实际意义！关键词：手机 触控操作 音乐播放器ABSTRACTARM Cortex-M3 is a company that require high perform
5、ance (1.25 Dhrystone MIPS / MHz), low-cost, low-power embedded applications designed specifically for the kernel. STM32 family benefits from the Cortex-M3 architecture carried out in a number of improvements, including improved performance at the same time improve code density Thumb-2 instruction se
6、t and greatly improve the interrupt response tightly coupled nested vectored interrupt controller, All new features are also the industrys best power levels.The graduation is CM3-based kernel STM32F103 Series MCU design touch phone features, SCM control (SIM900) to achieve calling and texting featur
7、es, texting support manual input Chinese characters; MCU control VS1053 realize music player and recording, which music player supports their synchronization, and these two features together is the Android phones entertainment applications TOM cat; OV7670 camera chip control to achieve the cameras f
8、unctions. Considering more realistic close to the real phone, add a few common tools of applications such as: notepad, card reader, calculator, system settings and other auxiliary functions. The design uses the LCD screen is a TFT LCD with touch-screen operation, these applications can be opened by
9、double-clicking the application icon. Each application and task scheduling through UCOS-II real-time operating system scheduler, system operation and smooth, high stability. Based on the above rich applications can bring some experience effects!Since 2008, Google released the first Android phone, th
10、e open platform due to its good rich hardware configuration, the configuration level is higher, systems, and software development to facilitate and various advantages, Android operating system has expanded rapidly to become the market share in the world one operating system. At present mobile phone
11、market, especially popular Android phones functions month becomes richer and more powerful, leading the trend of handheld electronic devices. Android operating system also contributed to the birth of the rapid development of touch-screen operation control, and now the Android phones touch-screen ope
12、ration momentum of rapid development, so that the phone will not only become a mainstream communications equipment, have gradually become the mainstream entertainment device. Graduation design will make full use of the knowledge and close to the actual demand has a strong practical significance!Key
13、words：mobile phone;touch operation;music player第一章 绪论1.1课题意义随着信息技术的飞速发展，形式多样的数字化产品已经开始成为继PC机后的信息处理工具，在这种数字化潮流下，嵌入式系统已成为当前研究和应用的热点之一，嵌入式手持设备的视、音频多媒体应用也越来越广泛。由于嵌入式系统的应用要求及成本因素决定了嵌入式系统在系统资源, 包括硬件资源和软件资源方面都是非常精简和高效的。尤其现在手机已经成每个人生活中的必需品，已经是人们相互联系通讯设备的主力，正逐渐成为人们娱乐工具的主力，发展前景很好。手机最近几年发展迅速，尤其是触屏手机的发展势头更是让人们目
14、接不暇，为对于日新月异的电子设备来说，触摸屏作为一种最新的输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体闪存工艺的存储卡，具有大容量、高性能、安全等多种特点的多功能存储卡，基于以上优点SD卡已成为目前消费数码设备中应用最广泛的一种存储卡。我们的生活随着这些新的应用变得多姿多彩，这些应用已经融入我们生活的点点滴滴，比如：我们用的手机、PAD等一些列手持设备都离不开SD卡，目前大部分的手机都是大屏幕触屏操作的等等。音乐播放器已经是现在电子设备上的必需
15、品，采用MP3压缩的数据量可以缩小到1/12，音质却没有多少损失。由于MP3音乐的较小数据量和高质量的播放效果，已经成为大众听音乐的主流选择格式。看得出我们的生活与这些技术已经形影不离，对于我们学相关专业的学生要跟得上时代的脉搏、实现自己的价值，学习嵌入式以及触摸屏和SD卡的应用等主流电子技术便显得尤为重要。基于STM32F103的触屏功能的设计正是需要掌握相关嵌入式的知识，对于这样的题目具有很强的应用效果和实际意义。1.2本系统完成的功能本设计首先实现的是触屏操作进行控制，主要实现的功能有：打电话、发短信、音乐播放器、数码相册、记事本、计算器、TOM猫等。这些功能贴近真实手机的应用，有一定的
16、体验效果同时系统稳定性良好，不会出现系统崩溃等不良现象。第二章 系统总体设计思路2.1系统设计要求基于STM32F103的手机功能的设计，首先该系统是通过触屏操作控制，尽量模拟手机的功能需要实现的基本功能有打电话、发短信、音乐播放器、图片浏览、照相机、常用小工具等。同时尽量做到系统稳定、整体美观、操作流畅等来保证有较好的体验效果！2.2系统设计方案本设计的控制方案是利用uC/OS II嵌入式操作系统为平台，采用了STM32F103ZET6微控制器，以及各类控制和显示器件，通过一直GUI进行触屏控制。系统设计包括系统硬件设计与测试和软件的编写。2.1.1 硬件部分方案该毕业设计的硬件主要四部分，
17、分别是自己用Altium Designer绘制制作的中心板子、SIM900模块、LCD液晶、MP3模块、摄像头OV7670。首先，选用的MCU芯片是意法公司的STM32F103系列单片机（ARM CM3内核），该芯片具有64KB SRAM、512KB FLASH、5个串口、112个通用IO口等等，资源丰富、功能强大能满足本设计的所有需求。中心板子板载1M大小的外部SRAM芯片：IS62WV51216容量是1M字节为需要大内存的任务提供足够内存；板载的外部FLASH芯片：W25Q64容量是8M字节用于存放字库和其他用户数据，这样可以提高实时文件读取的速度；板载的EEPROM芯片：24C02容量为
18、 2Kb，也就是 256 字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数/触摸屏校准数据等来实现方便的实现掉电数据保存；板载的SD卡用于存放系统运行需要的系统文件和测试文件。除了以上的主要板载的资源还有USB接口、ds18b20等等常用器件都是为这个系统的整体功能服务。本设计选用的液晶模块是大小2.8寸、分辨率240*320的液晶，支持触摸屏功能（电阻），可以显示16位色真彩图片。选用的GSM模块是SIM900，用串口控制，主要用于实现打电话和发短信的功能。然后就是MP3模块，该模块选用的芯片荷兰VLSI公司的VS1053，该模块使用SPI接口，单片机作为主机只需要把音乐数据
19、独取出来传给该模块，该模块就能播放音乐，使用起来简单、方便。最后就是OV（Omni Vision）公司生产的一颗 1/6寸的 CMOS VGA 图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。以上这些是本设计的硬件部分简单介绍，硬件的实现最主要的是中心板子的制作，它是整个系统的核心控制部分。需要整体考虑系统的资源，设计出来所有外设的接口，只有这样才能保证整体设计的美观。2.1.2软件部分方案本设计的软件部分主要分为移植UCOSII+GUI和FatFs文件管理、硬件的驱动程序、整体控制程序三部分组成。首先是UCOSII的移植，C/OS-II是一种可移植的，可植
20、入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。移植成功之后就可以通过C/OS-II进行任务的调度，增强系统的实时性。然后就是移植FatFs文件管理系统，通过该文件管理系统进行读写SD卡和外部FLASH，这样可以方便的读取文件、写入文件等操作。FatFs是一个通用的文件系统模块，用于在小型嵌入式系统中实现FAT文件系统。 FatFs 的编写遵循ANSI C，因此不依赖于硬件平台所以可以移植到大部分的处理器上。移植GUI进行显示和控制操作，可用的GUI种类繁多，最常用的是UCGUI，但是由于对ALIENTEK GUI比较熟悉，所以选用的是ALIENTEK GUI，它是嵌入式应用中的图形支
21、持系统。它设计用于为任何使用LCD图形显示的应用提供高效的独立于处理器及LCD控制器的图形用户接口，它适用单任务或是多任务系统环境, 并适用于任意LCD控制器和CPU下任何尺寸的真实显示或虚拟显示。它的设计架构是模块化的，由不同的模块中的不同层组成，由一个LCD驱动层来包含所有对LCD的具体图形操作。 GUI可以在任何的CPU上运行，因为它是100%的标准C代码编写的。通过它能轻松制作出想要的页面。接下来是各个模块的底层驱动函数，比如LCD的驱动、VS1053的驱动、OV7670的驱动等等，这些底层的驱动函数保证各个模块正常工作。以上的移植工作和驱动程序编写工作是整体程序的准备工作，在以上工作
22、完成后是需要用UCOS-II进行任务调度，也就是调度各个模块的驱动应用程序。通过UCOS-II进行任务的调度和触屏操作的控制就可以完成毕业设计的要求，最终就可以用LCD屏进行控制操作实现各个模块的功能。在此需要说明的是软件设计工程量庞大，靠一个人在短时间内是不可能完成的，所以我借鉴了一些前辈的代码，比如UCOS-II和FatFs移植到STM32已经很成熟了，我需要做的工作是把前辈移植好的代码用到我的工程里面。还有就是像VS1053、OV7670的驱动程序，买这些东西的时候卖家已经提供了相应的驱动函数，我做的工作就是移植到我用的处理器上。我做的主要工作就是用UCOS-II进行调度各个模块的应用程
23、序，保证这个系统能有序的进行任务的运行和切换。然后就是做一些LCD上的控制操作界面，对系统的各个任务进行控制操作，这样保证设计作品系统运行流畅、可靠性高和美观！ 第三章 系统硬件设计与实现该毕业设计的硬件主要四部分，分别是自己用Altium Designer1绘制制作的中心板子、SIM900模块、LCD液晶、MP3模块、摄像头OV7670，接下来依次介绍。3.1中心控制板3.1.1所有板载资源介绍主控板的设计和制作花费很大的功夫，经过硬件的不断完善和认真焊接最终将主控板调试成功。打印完成的PCB板2如下图：图3-1 中心控制板PCB板子主控板的资源如下： MCU：STM32F103ZET6，L
24、QFP144，FLASH：512K，SRAM：64K； 外扩SRAM：IS62WV51216，1M字节 外扩SPI FLASH：W25Q64，8M字节 3个状态指示灯（DS0：红色，DS1：绿色） 1个红外接收头，并配备一款小巧的红外遥控器 1个MP3模块接口 1个摄像头OV7670接口 1个 EEPROM芯片，24C02，容量256字节 1路RS232（串口）接口，采用SP3232芯片 数字温湿度传感器接口，支持DS18B20 1个USB SLAVE接口，用于USB 通信 1个SD卡接口（在板子背面，支持SPI/SDIO） 1个标准的JTAG/SWD 调试下载口 1组5V电源供应/接入口 1
25、组3.3V 电源供应/接入口 1个RTC后备电池座，并带电池 1个复位按钮，可用于复位 MCU和LCD 4个功能按钮3.1.2重要资源介绍板上采用了STM32F103系列最高配置芯片STM32F103ZET6，片上资源丰富，72M主频，512K片上Flash，64K片内SRAM，3个SPI，2个I2C，3个USART，2个UART，1个USB，1个CAN，3个AD，2个DA，并且STM32F103ZET6与同系列的其他处理器相比，增加了FSMC总线，SDIO接口和2个I2S接口。鉴于以上强大资源，该MCU完全能满足本毕业设计的需求。Cortex-M3 采用 ARM V7 构架，不仅支持 Thu
26、mb-2 指令集，而且拥有很多新特性。较之ARM7 TDMI，Cortex-M3 拥有更强劲的性能、更高的代码密度、位带操作、可嵌套中断、低成本 低功耗等众多优势。STM32F103是CM3内核，基于众多的优势和超低的价格是我选用它的主要原因。外扩SRAM（IS62WV51216）容量为8M位，也就是 1M字节，对大内存需求的应用（比如GUI）能提供充足的内存，从而为整个设计程序的运行内存提供保证。IS62WV51216 是 ISSI（Integrated Silicon Solution, Inc）公司生产的一颗 16 位（512*16，即1M字节）容量的 CMOS 静态内存芯片。该芯片具有
27、如下几个特点： 、1、高速。具有45ns/55ns访问速度。 2、低功耗。 3、TTL电平兼容。 4、全静态操作。不需要刷新和时钟电路。 5、三态输出。 6、字节控制功能。支持高/低字节控制。 其中它的功能框图如下： 图3-2 STM32F103ZET6功能图 图中A0-A18为地址线，总共 19根地址线（即219=512K，1K=1024）；IO0-I15 为数据线，总共16根数据线。CS2和CS1都是片选信号，不过CS2是高电平有效CS1 是低电平有效；OE是输出使能信号（读信号）；WE 为写使能信号；UB 和 LB 分别是高字节控制和低字节控制信号。外扩FLASH芯片（W25Q64），容
28、量为64Mbit，也就是8M字节，可用于存储字库和其他用户数据，满足大容量数据存储要求。当然如果觉得 8M 字节还不够用，你可以把数据存放在外部SD卡。在本毕业设计中用外扩FLASH主要存放系统文件，同时一部分留作用户自身使用，也就是通过FatFs进行管理。W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25Q64 的容量为 64Mb，该系列还有 W25Q80/16/32 等。W25Q64将2M的容量分为 128个块（Block），每个块大小为 64K字节，每个块又分为 16个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除
29、 4K个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K的缓存区，这样对 SRAM要求比较高，要求芯片必须有4K以上SRAM才能很好的操作。 W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.73.6V，W25Q64 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M），更多的 W25Q64 的介绍，请参考 W25Q64 的DATASHEET。EEPROM(24C02)是主控板板载的 EEPROM 芯片（U15），容量为 2Kb，也就是 256 字节。用于存
30、储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数/触摸屏校准数据等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。AT24C02的特点：数据线看门狗定时器；可编程复位门级；高数据传输速率400kHz速率和I2C总线；2.7V至7V电压；低功耗CMOS工艺兼容；16 bespate写缓冲区；反撇写保护芯片；高低电平复位信号输出；100万擦除周期；保存长达100年。定义如下的总线状态，见下图： 图3-3 24C02总线时序1、总线空闲(状态A)数据线和时钟线都保持高电平状态。2、起始信号(状态B)时钟线保持高电平期间，数据线从高电平到低电平的跳变作为I2C总线的起始信号。所有操作都必须以起始信号为前提
31、。3、停止信号(状态C)时钟线保持高电平期间，数据线从低电平到高电平的跳变作为I2C总线的停止信号。所有操作都必须以停止信号结尾。4、数据有效(状态D)起始信号之后，在时钟信号保持高电平期间，数据线传送的数据有效。数据线上的数据必须在时钟信号为低电平时改变，以传输下一字节的数据。每传输一字节的数据，就会有一个时钟信号的暂停。数据传输都必须以起始信号开头，以停止信号结尾。在起始信号和停止信号期间传输数据的总量大小由主器件决定，理论上是没有限制的。但是在写状态下只有最后16个周期传送的数据会被写入。如果待写入的数据超出了这个限制，会根据先入先出的原则覆盖掉前面的数据。每一个被寻址到的从设备，在成功
32、接收一个字节的数据后，都必须产生一个应答信号。主设备必须增加一个额外的时钟信号，接收从器件对收到数据的响应。器件应答的方式是在响应时钟周期时将SDA线拉低，表示其已收到一个8位数据。如图3-4。当然，调整时间和保持时间都必须计算在内。主器件在传送完最后一个字节的数据之后，不传送应答信号，从而向从器件标明数据传送结束。在这种情况下，从器件必须保持SDA高电平，使主器件可以产生停止信号。当AT24C02在内部读写周期内是不会产生任何响应信号的。SD卡在本设计中的应用选用的是 SPI 接口，其中SD卡与单片机连接的原理图3如下：图3-4 SD卡原理图很多单片机系统都需要大容量存储设备，以存储数据。目
33、前常用的有U 盘，FLASH 芯片，SD卡等。他们各有优点，综合比较，最适合单片机系统的莫过于 SD卡了，它不仅容量可以做到很大（32Gb 以上），而且支持 SPI 接口，方便移动，并且有几种体积的尺寸可供选择（标准的SD 卡尺寸，以及TF卡尺寸等），能满足不同应用的要求。只需要 4 个 IO 口即可外扩一个最大达 32GB 以上的外部存储器，容量从几十 M 到几十 G选择尺度很大，更换也很方便，编程也简单，是单片机大容量外部存储器的首选。SD卡（Secure Digital Memory Card）中文翻译为安全数码卡，它是在 MMC的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设
34、备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于 1999 年 8 月共同开发研制。大小犹如一张邮票的 SD 记忆卡，重量只有 2 克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。按容量分类，可以将SD 卡分为3 类：SD卡、SDHC卡、SDXC卡。SD卡一般支 2种操作模式：SD 卡模式（通过 SDIO 通信）和SPI接口通信，相比来说SDIO的传输速度比SPI接口的传输速度快，但是在本设计中考虑到通用性选用的通信接口是SPI通信方式。3.2 GSM模块GSM9（Global S
35、ystem for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中，比较成熟完善，且应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。基于GSM的短信信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在移动网络上存储和转寄的过程。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，因此本系统不需再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。本设计选用的GSM模块是SIM900，主要用于实现打电话和发短信的功能。GSM系统是目前我国发展最成熟的移动通讯系统。GSM网络经过多年
36、的发展，拥有用户数量庞大，覆盖范围广大，通信质量稳定可靠。利用现有GSM网络传送数据具有很多优势。利用短消息实现通讯，目前有三种方法：通过移动网关发送短消息，使用该方法不需要附加的硬件，但是需要到电信部门申请网关，比较适用于大型的网络通讯公司开发。通过GSM向手机发送短消息。适合于中小项目的开发，所需硬件包括一部GSM模块。以及相应的数据线或是红外线适配器。该方法编码简单。只需对AT指令和串口编程熟悉就可以实现。通过某些网站上(如新浪网，网易)提供的短信发送功能来实现。这种方法实现起来简单，所需资源少，但对于网站及网络的依赖性太强，不适用于项目开发。综上，选择第2种方案能满足大多数中小项目的开
37、发要求。在远程数据传输与控制方面具有广阔的应用前景。SIM900实现打电话和接听电话是通过AT指令实现，只需要简单的通信协议就可以轻松实现。实现拨号和接听电常用的的指令有：ATE0/ATD/ATA/ATH/AT+COLP/AT+CLIP/AT+VTS等6条 AT指令。 ATE0，用于关闭回显，在通过电脑串口调试助手调试的时候，我们发送：ATE1，开启回显，可以方便调试，但是我们通过单片机程序控制的时候，用不到回显功能，所以发送：ATE0，将其关闭。 ATD，用于拨打任意电话号码，格式为：ATD+号码+;，末尾的“；”一定要加上。成功拨号，如发送：ATD10086;，即可实现拨打10086。 A
38、TA，用于应答电话，当收到来电的时候，给模块发送：ATA，即可接听来电。 ATH，用于挂断电话，要想结束正在进行的通话，只需给模块发送：ATH，即可挂断。 AT+COLP，用于设置被叫号码显示，这里我们通过发送：AT+COLP=1，开启被叫号码显示，当成功拨通的时候（被叫接听电话），模块会返回被叫号码 AT+CLIP，用于设置来电显示，通过发送：AT+CLIP=1，可以实现设置来电显示功能，模块接收到来电的时候，会返回来电号码。 AT+VTS，产生DTMF音，该指令只有在通话进行中才有效，用于向对方发送DTMF音，比如在拨打10086 查询的时候，我们可以通过发送：AT+VTS=1，模拟发送按
39、键 1。 以上就是在拨打/接听电话时经常用到的几条 ，通过这几条指令，就可以实现电话的拨打和接听了，不过首先要保证模块成功接入 GSM 网络，通过发送：AT+COPS？，如果返回：+COPS: 0,0,CHINA MOBILE，则说明模块成功连接到了GSM网络，可以正常使用了，网络运营商为CHINA MOBILE（中国移动）。同样如果你使用的是联通卡，会出现CHINA UNION.短消息服务(SMS)是GSM技术应用的一项重要内容，它具有一些突出特点如：一次可传输140个字节的数据，数据的内容可以是字符或数字；可以在GSM网络内端对端传输，还可以从GSM网络外(如互联网)发送短消息给一个端点站
40、；短消息通过设在移动通信部门的短消息中心(MSC)用GSM系统的信令信道传送，与语音信道不冲突，即使终端处在通话状态下也可进行传送；在短消息传送过程中，不进行呼叫连接建立和释放的过程；MSC具有短消息的存储功能，在终端设备关机时，可以保持消息在一定时间内有效等。利用这些特点，及其双向传输的性能，可方便地实现对于采集站设备的信息采集和远程控制，即实现遥测和遥控。 短消息业务是GSM系统10中唯一不需要建立端到端业务通道服务。点对点短消息是以任意形式的字母数字串，通过数字控制信道传送的。空闲时占用独立专用控制信道(SDCCH)，信息速率为782b/s；通话时占用慢速随路控制信道SACCH)，信道速
41、率为383b/s。为了避免时延过长，以及对这些争抢接入信道负荷过大,每条短消息最大帧长度为140个字节(按ASCII字符7bit编码为160个字符)。因此可以在任何时候发送或接收短消息的传输协议数据单元TPDU(Transport Protocol Data Unit)， 无论话音或数据通信是否正在进行13。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立GSM系统不须再组建专用通信网络8，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，可以广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。短消息收发有关的规范主要包括GSM 03.38、GSM
42、03.40和GSM 07.05。前二者着重描述SMS的技术实现(含编码方式)，后者则规定了SMS的DTE-DCE接口标准(AT命令集)。共有三种模式来控制SMS短消息的发送和接收：Block Mode, 基于AT命令的Text Mode和基于AT命令的PDU Mode。使用Bl0ck模式需要手机生产厂家提供驱动支持。Text Mode是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区。PDU Mode被所有手机支持，可以使用任何字符集，这也是中国境内手机默认的编码方式。本设计主要用到了PDU Mode模式。PDU串表面上是一串ASCII
43、码，由0-9，A-F这些数字和字母组成。它们是8位字节的十六进制数，或者BCD码十进制数。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其它信息，如SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。发送和接收的PDU串，结构是不完全相同的。PDU数据包格式，是手机发送短消息的一个数据单位。其中短信息服务中心号码、发送源号码、日期以及时间采用压缩BCD码表示，低位在前，高位在后。在PDU Mode中，可以采用三种编码方式来对发送的内容进行编码，它们是Bit7、Bit8和UCS2编码，可以发送的短消息的最大字符数分别是160、140和70。Bit7编码用于发送普通的ASCII字符，从0x
44、00到0x7f,可以表示128个字符。ASCII编码的二进制形式只需要7位定义，而SMS报文是以8位字节序列传输的。所以就必须把7位码压缩成8位，每8个字符可”压缩”成7个。Bit7编码是将一组7位的字符串通过移位形成新的8位字符串最后不足8位的用0填补高字节。实现方法是：将第二个字符的最后一位，补充到第一个字符的前面第一位，第三字符的后两位，补充到第二个字符的前两位，依次类推，就可得到相应的字符串。最后转换成十六进制。例如消息内容“abl2”用Bit7编码后的字符串为“61F18C06” Bit8编码通常用于发送任何二进制数据。比如图片和铃声等。UCS2编码用于发送Uni字符。它固定使用16
45、位(两个字节)来表示一个字符，共可以表示65536个字符。适合发送中文字符。GSM AT指令接口提供了一种移动台(MS)与数据终端设备(DTE)之间的通用接口。在MS收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送给DTE，反过来，DTE可以向MS发送各种命令。一共有三种方式来发送和接收SMS信息：Block Mode, Text Mode和PDU Mode。Text Mode是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区。PDU Mode被所有手机支持，可以使用任何字符集，这也是中国境内手机默认的编码方式。PDU串表面上是一串ASCII码
46、，由0-9、 A-F这些数字和字母组成。它们是8位字节的十六进制数，或者BCD码十进制数。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其它信息，如SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。发送和接收的PDU串，结构是不完全相同的。发送：SMSC号码为8613800531500，对方为15098963256，短信内容为“欢迎使用”，其Pdu串可以为： 08 91 683108501305F0 11 00 0B 91 685190983652F6 00 08 00 08 6B228FCE4F7F7528。短信息发送时，所对应的完整的字符串为：AT回车AT+CMGS=”PDU串长
47、度”若收到”,则接着发送对应的PDU串发送成功，返回如下内容：+CMGS: 128OK如接收：SMSC号码是+8613800531500，对方号码是15098963256，消息内容是“欢迎使用”。手机接收到的PDU串可以是：08 91 68 3108501305F0 04 0D 91 683168192001F1 00 08 90602151452523 08 6B228FCE4F7F7528短信接收时：+CMTI: ME,0说明来了一条短消息，存储在手机卡1的位置。AT+CMGR=1发命令读存储卡位置1的短信息返回:+CMGR: 0,280891683108501305F0040D91683168192001F1000890602151452523086B228FCE4F7F7528OK发送AT+CMGD=1删除存储卡位置1处的短信息。3.3 LCD液晶模块本毕业设计选用的液晶是TFT-LCD 即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫
