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1、毕业设计说明书基于无线通信网络技术的远程监控系统设计 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： XXXX年X月基于无线通信网络技术的远程监控系统设计摘 要近年来，远程监控技术越来越多的受到人们的关注。远程控制技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术，它是利用自动控制技术、通信技术和计算机技术实现的远程监控系统。本文介绍了一种基于无线通信网络技术的远程监控系统，系统以GSM网络为基础，以AT89S51单片机为控制器，可实现对室内温度的监控和安全的监控功能，利用DS18B20采集室内温度数据，通过液晶显示器显示出来，同时可实现超限报警，并每隔一段时间向手机用户发送一次温度数据；利用红外
2、对射方式实现防盗功能，当产生防盗信号或者温度超出设定范围时，都会实现现场报警，并向手机用户发送报警信息。关键字：无线通信，GSM，AT89S51，DS18B20，红外对射Design of remote monitoring system based on wireless communication network technologyAbstract In recent years, remote monitoring technology is getting more and more attention by people. Remote control technology can
3、 remote control and monitor the controlled object. It use the automatic control technology, communication technology and computer technology to achieve the function of remote monitoring. This paper introduced a remote monitoring system which is based on the wireless communication network technology.
4、 The system is based on the GSM network, and take the AT89S51 single-chip processor as the controllor. The system can achieve the monitoring function of the temperature of the house and the safety. It use the DS18B20 to acquisite the temperature data, through the LCD display, and can be realized at
5、the same time overrun alarm. The system will send temperature data to the mobile phone users every once in a while. The system use the infrared shooting mode to achieve the anti-theft function. If there is security signal or the temprature is beyond the range of the setting range, the warning will a
6、larm and the system will send warning information to the mobile phone users.Keywords: wireless communication, GSM, AT89S51, DS18B20, infrared shooting目 录1 绪论11.1 选题背景11.2 远程监控技术现状11.3 本文主要研究工作22 GSM技术简介33 方案设计53.1 方案比较与选择53.1.1 无线通信方案选择53.1.2 防盗检测方案选择53.2 设计方案64 电路设计74.1 电路设计应用环境简介74.2 测温电路74.2.1 DS
7、18B20简介74.2.2 测温电路设计84.3 红外防盗电路84.3.1 NE555简介84.3.2 红外发射电路94.3.3 红外接收电路94.4 时钟电路104.4.1 DS1307简介104.4.2 时钟电路114.5 单片机控制电路114.5.1 AT89S51114.5.2 单片机控制电路134.6 GSM模块电路144.6.1 TC35I简介144.6.2 MAX232简介164.6.3 单片机控制GSM模块电路174.7 显示电路185 软件设计205.1 应用软件与语言205.2 程序设计流程215.3 测温程序设计225.4 显示程序设计255.5 读取时间程序设计305.
8、6 单片机串口中断325.7 通信控制33总 结36附 录37参考文献38致 谢401 绪论1.1 选题背景近年来，远程监控技术越来越多的受到人们的关注。远程控制技术使对受控对象进行远距离控制和监测的技术，它是利用自动控制技术、通信技术和计算机技术而形成的一门综合性技术。一般都是指对远距离的受控对象的单一的或者两种极限动作进行控制的技术，在人们的生产生活中具有广泛的应用空间。常规的遥控技术主要指无线遥控，而电话遥控技术与常规的遥控技术相比，显示出了很大的优越性，不需进行专门的布线，而且不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于电话线网路的发达，各地联网，可以充分利用现有网路，可跨省市、甚
9、至跨越国家的遥控。在最近几年，随着无线数字通信技术的不断发展与成熟，特别是GSM网络的完善，远程监控技术进入了一个全新的阶段。甚至目前刚刚兴起的3G网络CDMA业成为一种发展趋势。现在，GSM网络几乎覆盖了国家的所有地区，所以基于GSM网络的远程控制系统具有强大的发展优势1。1.2 远程监控技术现状目前远程监控系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监控系统，而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监控与一般的现场监控没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监控系统要远，其它部分则和现场监控系统相同；另一种是现场监控与远程监控并存。一般是采用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设
10、备等连接起来，这样就从分立单元阶段进入了集成单元阶段，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来，这样就形成了企业内部网(Intranet)。由于建立了基本的网络信息基础结构，设备监测、维护技术进入了集成系统阶段，在一个单位的内部基本上实现了资源和信息共享2。 远程控制所实现的功能如下：采集与处理功能：主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理，并且以一定的形式输出，如打印报表、显示屏和电视等，为生产人员提供详实的数据，帮助他们进行分析，以便了解生产情况； 监督功能：将检测到的实时数据、还有生产人员在生产过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并分别
11、作为实时数据和历史数据加以存储； 管理功能：利用己有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测，并以声光电的形式对故障和突发事件报警； 控制功能：在检测的基础上进行信息加工，根据事先决定的控制策略形成控制输出，直接作用于生产过程。 基于B/S和C/S的远程监控系统是以网络作为通信平台的监控系统，以HTTP技术为基础，具有简单、高效等优点，已经成为信息网络的一种最普遍应用的信息交互平台。利用网络通信技术Socket技术、数据采集技术及面向对象等软件技术实现了整个系统的系统管理、用户管理、设备监控数据显示及报警等模块，其优点是充分利用了现有的局域网资源和广域网资源，以最高的性能价格
12、比，以信息的实时获取和实时控制为中心，实现信息、资源及任务的综合共享和全局一体化的管理。例如：监控系统将设备运行情况提供给服务器，并由服务器发送到各个节点客户机，工作人员在客户机端便可了解整个系统的工作状态及运行情况3。简单地讲，对企业来说就是充分利用现代技术解决实时数据的采集、传输和处理以及进行实时控制的问题。正是它的这些优点使得它得以飞速发展。随着网络技术的不断发展，远程监控将更多地应用在企业生产过程的管理中，专业技术人员可以通过互联网来管理和维护生产过程，优化生产工艺，提高设备的可用率，最终降低生产成本，提高效益4。1.3 本文主要研究工作本论文提出了一种基于无线通信网络技术的远程监控系
13、统的设计方法。论文首先介绍选题背景和远程监控技术的现状，再介绍本设计主要用到的GSM技术的基础知识；第三章主要介绍本设计方案的选择和方案的最终确定；第四章和第五章从电路设计和程序设计两个方面详细介绍设计的原理及设计过程；最后对整个设计做出总结。2 GSM技术简介GSM全名为Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称“全球通”，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一步手机就能行遍全球。GSM系统包括GSM900：900MHz、GSM1800：1
14、800MHz及GSM1900：1900MHz等几个频段。我国于20世纪90年代引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术。GSM是一种广泛应用的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其他的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。GSM系统的几个重要的特点是：防盗能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强、不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。短信是伴随数字移动通信系统而产生的
15、一种电信业务，通过移动通信系统的信令信道和信令网，传送文字或数字短信息，属于一种非实时的、非语音的数据通信业务。短信可以由移动通信终端（手机）始发，也可由移动网络运营商的短信平台服务器始发，还可由与移动运营商短信平台互联的网络业务提供商SP（包括ICP、ISP等）始发。从实现短信业务功能的技术手段而言，通过手机终端发送和接受点对点消息虽然占据主流地位，但并非唯一形式，固定电话、小灵通以及互联网正在成为新的工具和载体。在短信业务发展之初，短信的发送和接受是手机开始，最终到手机，中间讲过GSM网/CDMA网、短信中心等网络要素；随着短信点播及定制业务的出现，手机和互联网站、短信增值业务系统可以互相
16、发送短信，互联网站和短信增值业务系统成为新的网络要素，GSM/CDMA网、短信中心仍保持着短信网络核心地位；随着以固定电话网为基础的“小灵通”手机在中国的出现，短信业务扩展到固定网，终端不再局限于手机，小灵通手机或特殊固定终端都可以成为短信的发送和接收方，网络基础也不再局限于GSM/CDMA网等数字移动网，固定网也可以成为短信的网络基础，短信网络要素发生了显著的变化。伴随着短信从手机扩展到小灵通及固定终端、从数字移动通信网扩展到固定电话网，人们对短信的认识也不再仅看做是数字手机的“专利”，业务形态在改变、网络要素在变化、信息内容在丰富，这一过程中始终不变的只有两点：一是短信的信息长度，始终是不
17、超过160个英文或数字字符，或70个汉字，这与短信基于通信系统的信令网传送内容的机制密切相关。二是短信传递的方式存储转发，当用户无法接收时，短信不回丢失，暂时存放在短信中心，当用户重新登录进网的时候，短信会迅速传递到用户手机上。这些与生俱来的特点，使短信具备了穿的准确可靠、迅速及时的优点，使短信具备了影响人们的习惯的基本条件。短信作为手机上的一种业务，让本来具有语言传递功能的手机变成了电报式的解读工具，让耳朵闲置，让文字彰显更大的作用，短信作为用文字传递信息和沟通的一种方式，让拇指灵敏发达起来，让嘴巴休息，现代电信的业务具有了技术和文化的双重色彩。尽管移动市场发展飞速，不过短信仍然是其最重要的
18、一项附加价值服务。据此前IDC公司统计，文字短信仍是亚太地区手机用户普及率最高的一项移动服务，即使在短信的发展中市场，例如西欧短信服务的使用率也达到了90%5。3 方案设计3.1 方案比较与选择3.1.1 无线通信方案选择方案一：利用Internet互联网通信。利用当今流行的Internet网通信，利用计算机操作平台，实现控制信息的远程传递。由于计算机操作复杂，价格昂贵，而且，必须对计算机的使用具有一定的基础才可以，对于使用人员有要求，不适用于普通大众，使用范围受到限制。方案二：利用无线收发模块进行无线数据通信，完成远程监控功能。无线收发模块具有范围和传输距离的限制，而且容易受外界干扰，这样容
19、易造成数据丢失，造成报警不及时或者报警数据丢失的情况。方案三：利用GSM网络进行远程控制。首先，目前GSM网络覆盖范围很广，几乎涵盖了国内所有区域，可以方便的利用GSM网络，不必考虑干扰等问题。其次，GSM系统提供的短信息业务为远程家电控制提供了一种非常廉价的数据通信方式，即发送一条短信就可实现用手机对室内的远程控制，方便可靠，费用低廉。而且不管距离远近，只要有一部对应号码的手机机，就可以实现远程监控的功能。综上所述，本设计采用第三种方案。3.1.2 防盗检测方案选择方案一：利用红外对射进行布防实现防盗检测报警。整个系统主要是利用红外对射原理，当红外发射管与接收管之间的通路被阻断时，报警器判断
20、为有可疑人员入侵，进而启动报警装置报警。利用红外对射实现的报警器设计方法简单，原理清晰易懂，实现容易，灵敏度高。方案二：人体红外热释电检测防盗报警器。普通人体都会发射出10um左右的特定波长的红外线，用专门设计的人体红外传感器就可以检测这种红外线的存在，当人体红外线照射到传感器上时，传感器将检测到的信号传送给控制中心，控制中心启动报警装置实现报警。这种红外传感器只对波长为10um左右的红外辐射敏感，所以其他物体不会引发传感器工作。人体红外线传感器的功耗很小，可以长期可靠的工作，只要检测到移动的人体红外信号即可出发报警信号，缺点是只对一定范围内的移动的人体会产生红外信号，而且对于某些基础体温偏低
21、的人群感应信号不是很灵敏，因此会对防盗产生影响。综上所述，本设计选用第一种设计方案。3.2 设计方案本设计以单片机为控制器，通过DS18B20来采集温度值，以时钟芯片提供的时间为基准，定时向手机用户发送室内的温度数据；利用红外对射原理设计红外防盗报警系统，当有人闯入时，红外对射通路被切断，单片机检测到后即向手机用户发送报警信息，提示有人闯入。系统设计框图如图3.1所示。测温电路红外对射电路单片机控制显示电路报警电路GSM模块无线网络时钟电路图3.1系统设计框图4 电路设计4.1 电路设计应用环境简介Protel电子线路设计软件是在TANGO基础上改进的电路CAD软件，它在原理图文件格式、印制板
22、文件格式、原理图器件库文件格式、印制板封装库文件格式、原理图编译和网络表转换与检查等方面保持了与TANGO版本一致或兼容的前提下，对原TANGO版本做了一些改动。Protel电子线路设计软件由原理图编辑、印制板设计、原理图输出、印制板输出、原理图器件库编辑和其他应用程序组成。电路原理图的设计是印制电路板设计中的第一步，也是非常重要的一步。电路原理图设计得好坏将直接影响到后面的工作。首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上所进行的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不仅可以尽量避免出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足正确性和布局合理的前提下应力求原理图
23、的美观。进行原理图设计步骤：一、建立数据库。打开Protel软件后，在“文件”标题栏里选择“新建”选项，在弹出的对话框里选择Document Folder，然后点击OK即可。二、打开Documents，选择“文件”标题栏里选择“新建”选项，在弹出的对话框里选择“Schematic Document”选项，建立原理图文件，并给原理图文件命名。三、设计电路原理图。利用Protel里的元器件库完成电路原理图的绘制。四、检查原理图电性能可靠性。选择工具（Tools）下面的电气规则检查，在“Rule Matrix”中选择要进行电气检查的项目，设置好各项后，在“Setup Electrical Rlues
24、 Check”对话框上选择“OK”即可运行电气规则检查，检查结果将被显示到界面上。4.2 测温电路4.2.1 DS18B20简介DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功效、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于多点测温系统，可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围为-55+155摄氏度，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远程引用，也可采用寄生电源方式产生，多
25、个DS18B20可以并联到三根或两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路5。引脚定义如下：DQ：数字信号输入/输出端；GND：电源地；VDD：外接供电电源输入端（寄生供电方式时接地），如图4.1所示。图4.1 DS18B20温度传感器芯片引脚4.2.2 测温电路设计测温电路设计如图4.2所示。DS18B20有两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，用一个MOSFET管完成对总线的上拉。由于本设计为单片测温，所以采用外部电源供
26、电法即可，方便简单。DS18B20是单总线控制，I/O引脚与单片机的P3.4引脚相连，就可以实现单片机与DS18B20之间的通信。图4.2 测温电路4.3 红外防盗电路4.3.1 NE555简介NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用7。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式,一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式8,9。其他HAL7555、LM555、CA555分属不同的公司生产的产品，内部结构和工作原理都相同。NE555的内部结构可等效成2
27、3个晶体三极管、17个电阻、两个二极管，组成了比较器、RS触发器等多组单元电路，特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器，为上、下比较器提供基准电压，所以称之为555。NE555属于CMOS工艺制造，引脚图如图4.3所示。图4.3 NE555引脚图4.3.2 红外发射电路红外发射头只能发射38KHz的红外波，所以首先要设计38KHz的振荡电路，本设计中的38KHz的振荡电路设计如图4.4所示。先将NE555的2脚与6脚连接在一起构成施密特触发器，此时输出再经过RC积分电路接回到输入端即可构成多谐振荡器，由T=1/f=（R1+R2）Cln2计算可得，C6为0.01u时，R28为800，R
28、29为3K时，NE555的3脚输出为38KHz的信号。此信号红外对管的发射端发射出去。图4.4 红外发射电路4.3.3 红外接收电路红外接收电路如图4.5所示。红外对管的接收管有两种：二极管型和三极管型。红外接收二极管能很好的接收红外发光二极管发射的波长940nm的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收，因而保证了接收的准确性和灵敏度。在正常情况下，红外接收二极管接收到发射管的红外信号后导通，接收管内部电阻接近于0，此时接收管和与其串联的电阻中间节点的电压接近于0；当没有接收到红外信号时，接收管内部电阻极大，可视为断路，此时接收管和与其串联的电阻中间节点的电压接近VCC。根据这个原理，当有
29、可疑人员闯入时，发射管与接收管之间的通路被阻断，因而，接收管端接收不到红外信号，R31与红外接收管之间的节点电压为接近5V，LM324的一路运放组成的电压比较器中，反相端的电压通过调节VR2为0-2.5V，同相端电压高于反相端电压，电压比较器输入为高电平，该电压比较器的输入直接接单片机引脚。图4.5 红外接收电路4.4 时钟电路4.4.1 DS1307简介DS1307是I2C总线接口的日历时钟芯片,片内有8个特殊寄存器和56的BSPAM,是一种低功耗、BCD码的8引脚实时时钟芯片。DS1307的主要技术性能如下：具有秒、分、时、日、星期、月、年的计数功能，并具有12小时制和24小时制计数模式，
30、可自动调整每月天数及闰年；具有自动掉电保护和上电复位功能；可输出不同频率的方波信号10。DS1307的引脚排列如图4.6所示VCC：+5V电原； VBAT：+3V电源输入；X1、X2：32.768kHz的晶振输入端；SDA：数据线；SCL：时钟线；SQW/OUT：方波信号输出端。图4.6 DS1307引脚图4.4.2 时钟电路该部分电路设计如图4.7所示。DS1307的时钟线SCL和数据线SDA由单片机的P3.2和P3.3控制。DS1307本身的振荡器是通过在X1和X2引脚之间连接一个32.768KHz的晶振而实现的，为使其稳定，在X2引脚串接一个二极管1N4148以稳定电压。图4.7 时钟电
31、路4.5 单片机控制电路4.5.1 AT89S51AT89S51单片机内部主要由9个部件组成：1个8位中央处理器；4KBFlash存储器；128B的数据存储器；32条I/O口线；2个定时器/计数器；1个具有6个中断源、4个优先级的中断嵌套结构；用于多处理机通信、I/O扩展或全双工UART的串行口；特殊功能寄存器；1个片内振荡器和时钟电路11。AT89S51系列单片机完全继承了MCS-51的指令系统，共有111条指令，按其功能可分为五大类：数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令、布尔操作。AT89S51单片机引脚如图4.8所示。图4.8 AT89S51单片机引脚图管脚说明
32、：P0口：8位、漏极开路的双向I/O口。P0能够用于外部程序数据存储器。它可以被定义为数据/地址的第八位。P0口在应用时必须外接上拉电阻，作为输入时，首先应将引脚置1。P1口：8位双向I/O口，内部含上拉电阻。作为输入时，应先将引脚置高；若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。P2口：8位双向I/O口，内部含上拉电阻。作为输入时，应先将引脚置高；若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。P3口：8位双向I/O口，内部含上拉电阻。作为输入时，应先将引脚置高；若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。P3口除了通用I/O口功能外，还有第二功能。P3口的第二功能定义如表4.1所示
33、。表4.1 P3口第二功能定义引脚定义功能引脚定义功能P3.0-RXD串行输入口P3.1-TXD串行输出口P3.2-外部中断0P3.3-外部中断1P3.4-T0计时器0外部输入P3.5-T1计时器1外部输入P3.6-外部数据存储器写选通P3.7-外部数据存储器读选通RST：复位输入，低电平有效。ALE/PROG：地址锁存允许信号输出。在正常操作状态下，该引脚端口输出恒定频率的脉冲。其频率为晶振频率的1/6，可用作外部定时或其他触发信号。如果需要，可通过SFR的第0位置禁止ALE操作，但ALE的禁止位不影响对外部存储器的访问。：片外程序存储器选通信号，低电平有效。当AT89S51执行来自外部程序
34、存储器的指令代码时，PSEN/每个机器周期两次有效。在访问外部数据存储器时，PSEN/无效。：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。XTAL1：外接晶振。在单片机内部是反相放大器的输入及端。XTAL2：外接晶振。在单片机内部是反相放大器的输出端，输入到内部时钟发生器。4.5.2 单片机控制电路该部分电路设计如图4.9所示。单片机的时钟的频率直接影响着单片机的速度和系统的稳定性。AT89S51片内由一个反相放大器构成振荡器，可以通过它产生时钟。常用的单片机产生时钟的方法有两种：内部时钟方式和外部时钟方式。本设计选用外部时钟方式，单片机内部XTAL1引脚为高增益反向放大器的输入端，XTAL2为输
35、出端，在这2个引脚之间接石英晶振和电容，就可以构成一个稳定的自激振荡器。外接晶振振荡频率不大于单片机的最大工作频率即可。本设计选用12MHz晶振。复位是单片机的初始化操作，复位信号是高电平有效，复位操作有上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位和自动复位四种方式12,13。在本设计中复位电路采用按键电平方式，使RST引脚经过10u电解电容与VCC电源接通，同时经过电阻与地连接而实现。当按下按键时，单片机的RST引脚出现正脉冲，实现复位功能。单片机的P1.0引脚控制现场报警电路；P1.1引脚控制并读取DS18B20的温度数据；P1.2引脚读取红外对射防盗电路的红外接收电路的输出；P2口作为显示单
36、元的8位数据线；单片机串口RXD和TXD用于与GSM模块通信；P3.2和P3.3引脚控制并读取DS1307的时间数据；P3.5-P3.7引脚控制液晶显示器的控制端。图4.9 单片机控制电路4.6 GSM模块电路4.6.1 TC35I简介TC35I是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块，可以快速安全可靠的实现数据、语音传输、短消息服务（SMS）和传真。模块的工作电压为3.3-4.8V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段。具有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、传真。此外，该模块还具有电话薄功能、多方通话、漫游检测功能14。该模块功能上与TC35I兼容，且设计紧凑
37、，体积大大缩小。通过40PIN的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。模块集射频电路与基带于一体，其主要组成结构分为6个部分：GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器及天线接口。作为TC35I的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中所有的模拟和数字功能15，16。TC35I短信模块技术特点：体积小、重量轻；低功耗；支持数据、语音、短消息和传真；SIM应用工具包；AT命令集控制；R&TTE认证、GCF认证；SMS：MT/MO/CB/PDU模式；音频：最高速率，升级最高速率和半速率；便于集成。电气特性：支
38、持电压范围：3.3-4.4V；电流消耗：3.0mA（睡眠）10.0 mA（闲置）；300 mA（通话，最高2.0A）100 A（掉电）。TC35I有40个引脚，通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即：电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。引脚说明如下：第15引脚是正电源输入脚，通常推荐值为4.2V；第610引脚是电源地。第11-12脚位充电引脚，可以外接锂电池；第13脚位对外输出电压（共外电路使用）；第14引脚为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制；第15脚是启动脚IGT，系统加电后
39、为使TC35I进入工作状态必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms；第1623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、Rxd0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。TC35I模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps之间可选，默认9600。硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。其中18脚RxD0、19脚TxD0为TTL的串口通讯脚，需要和单片机或者PC
40、通讯。第2429为SIM卡引脚，TC35I使用外接式SIM卡，SIM卡同TC35I的连接方式：SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM啦阅读器与TC35I的同名端直接连接，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。第32脚SYNC有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35I的工作状态，可用AT命令进行切换，第3538为语音接口，35、36接扬声器放音，37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37为话筒正端，38为话筒负端）。GSM模块电路如图4.10所示。图4.10
41、 GSM模块电路4.6.2 MAX232简介MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5V的TTL/CMOS电平。这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收30V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM元件库中得到标准单元。MAX232的工作温度范围为0至70，MAX232I的工作温度范围为-40至8517，18。MAX23
42、2的性能特点如下：单5V电源工作；LinBi CMOS工艺技术；两个驱动器及两个接收器；30V输入电平；低电源电流：典型值是8mA；符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28；可与Maxim公司的MAX232互换；ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V；MAX232的引脚图如图4.11所示。图4.11 MAX232引脚图4.6.3 单片机控制GSM模块电路 单片机控制GSM模块电路如图4.12所示。由于单片机的串口使用的是TTL电平，而GSM模块TC35I使用的是CMOS电平，所以需要接电平转换器件转换电平，本设计的电平转换器件选用
43、MAX23219。单片机的RXD和TXD分别接至MAX232的T1out和R1in，MAX232的R1out和T1in分别接至GSM模块的TXD和RXD，从而实现单片机与GSM模块的通信，控制GSM模块发送短信。图4.12 单片机控制GSM模块电路4.7 显示电路本设计的显示器选用LCD1602液晶显示器。LCD1602可显示162个字符，芯片工作电压为4.5-5.5V，工作电流为2.0mA(5.0V)，模块的最佳工作电压为5.0V。LCD1602的接口信号说明如表4.2所示20。表4.2 LCD1602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正
44、极10D3Data I/O3VL液晶显示偏压信号11D4Data I/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5Data I/O5R/W读/写选择端（H/L）13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正极8D1Data I/O16BLK背光源负极显示电路如图4.13所示，单片机的P2口向液晶显示器的D0-D7传送数据，P3.5引脚控制液晶显示器的复位端RST，P3.6引脚控制液晶显示器的读/写端R/W，P3.7引脚控制液晶显示器的使能端E21。图4.13 显示电路5 软件设计5.1 应用软件与语言本设计软件的设计是在Keil C51的环境
45、下编译的。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。C语言有以下特点：1、语言简洁、紧凑、使用方便、灵活。C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。2、运算符丰富。C的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符，使得C的运算类型极其丰富
46、，表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其他高级语言中难以实现的运算。3、数据结构丰富，具有现代化语言的各种数据结构，能用来实现各种复杂的数据结构的运算。4、具有结构化的控制语句，用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化。5、语法限制不太严格，程序设计自由度大。6、C语言能进行位操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。因此，C既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，可用来写系统软件。C语言的这种双重性，使它既是成功的系统描述语言，又是通用的程序设计语言。7、生成目标代码质量高，程序执行效率高。8、用C语言写的程序可移植性好。基本上不用修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统。对操作系统和系统实用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显地优势于其他高级语言，有的大型应用软件也用C语言来编写22。5.2 程序设计流程
