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        基于GSM模塊的遠程無線廣告系統(tǒng)的設計

        2012-11-15 10:47:50洪家平湖北師范學院計算機科學與技術學院湖北黃石435002
        關鍵詞:短消息串口短信

        洪家平,許 力(湖北師范學院 計算機科學與技術學院,湖北 黃石 435002)

        0 概述

        GSM模塊也稱為GSM調制解調器,它是繼GSM手機之外又一種非常重要的GSM通信系統(tǒng)終端設備,是傳統(tǒng)Modem與GSM無線移動通信系統(tǒng)相結合的一種數(shù)據(jù)通信設備。它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的GSM移動通信系統(tǒng)以話音為主的通信手段,打開了GSM網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信及應用的又一扇大門。

        隨著GSM移動網(wǎng)絡的快速發(fā)展,GSM短消息已成為GSM通信中的重要部分,GSM短消息業(yè)務具有向移動用戶收發(fā)由字符或數(shù)字組成的且不超過140字節(jié)文本信息的能力,由于它采取的是存儲轉發(fā)模式,短消息被發(fā)送出去后先存儲在短消息業(yè)務中心,再由短消息業(yè)務中心根據(jù)尋找目標移動終端的路由信息發(fā)送給目標移動終端,因此,GSM短消息的傳遞是有保證的,即使一個目標移動終端暫時不可達,網(wǎng)絡也會保留發(fā)送給它的短消息,并等到該移動終端又出現(xiàn)在網(wǎng)絡中以后再傳送該短消息。

        本文介紹了基于GSM模塊控制的遠程信息顯示系統(tǒng),以GSM模塊作為GSM網(wǎng)絡的終端接入設備并進行短消息的收發(fā),借助液晶或其他種類的顯示屏可實現(xiàn)無線遠距離的信息發(fā)布。該系統(tǒng)通過對給定號碼的手機或給定IP地址的計算機短信平臺可以隨時向其發(fā)布信息,實現(xiàn)遠程信息的更新與管理。

        1 系統(tǒng)的硬件電路設計

        如圖1所示,本系統(tǒng)的硬件組成電路分為:GSM模塊、控制模塊和液晶顯示模塊等幾個部分??刂颇K即GSM模塊與單片機的接口電路,液晶顯示模塊即單片機與LED液晶顯示的接口電路部分,系統(tǒng)采用的GSM模塊是西門子公司推出的TC35芯片。

        1.1 TC35 GSM模塊結構及特點

        西門子公司生產的TC35是一款雙頻900/1800MHz高度集成的GSM模塊,如圖2所示,TC35主要由GSM基帶處理器(GSM Baseband Processor)、GSM射頻模塊(Radio)、供電模塊(ASIC)、閃存(Flash)、ZIF連接器(ZIF connector pins )、天線接口(Antenna connector)等六部分組成。作為TC35核心的基帶處理器主要處理GSM終端內的語音、數(shù)據(jù)信號,并涵蓋了蜂窩射頻設備中所有的模擬和數(shù)字功能。它由一個混合了信號基帶IC、包括所有蜂窩系統(tǒng)模擬和數(shù)字功能的單個芯片組成,核心是C166MCU處理器和數(shù)字信號處理器,用來控制模塊內的各種信號的傳輸、轉換以及放大等處理過程。GSM射頻部分是一個單片收發(fā)器SMARTi,它由一個外差式接收器、變頻調環(huán)路發(fā)送器、一個射頻鎖相環(huán)路和一個全集成中頻合成器功能塊組成,共同完成對射頻信號的接受、發(fā)送等處理。由于GSM模塊電流變化非常大,空閑時電流小于3mA,在通話期間的電流最大可達2A,這就對供電電路提出了較高的要求。GSM模塊電源ASIC部分使用線性電壓調節(jié)器把外部輸入電源電壓VBATT+進行穩(wěn)壓處理后供GSM亟待處理器和GSM射頻部分用。GSM射頻部分的功率放大器對電源電壓要求不高,所以直接使用外部的輸入電壓VBATT+。

        圖1 系統(tǒng)總體結構原理圖

        1.2 TC35與單片機的硬件接口電路與分析

        在本系統(tǒng)中用到的TC35集成GSM模塊,支持數(shù)字、語音、短消息等功能,由于不需要聲音功能和電池充電功能,因此只需要正確設計出啟動電路、SIM卡電路和RS232接口電路便可與單片機或PC機的串口連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。如圖3所示是TC35與單片機89C52的硬件接口電路原理圖。

        圖2 TC35功能模塊結構框圖 圖3 GSM模塊TC35與MCU的硬件接口電路原理圖

        2 系統(tǒng)軟件設計與分析

        本系統(tǒng)主程序的功能是上電后,完成系統(tǒng)的初始化,然后等待PC端或TC35模塊端的命令到達,并根據(jù)命令的內容完成相應的動作,比如發(fā)送或接收短信。

        系統(tǒng)初始化包括單片機初始化及TC35模塊的初始化工作。單片機初始化主要是對串口及定時器的寄存器進行設置。本系統(tǒng)中,串口設置為波特率19.2kbps,并設置定時器0進行延時,用于產生模擬串口所需的波特率。TC35模塊的初始化,則通過單片機發(fā)送AT指令集對TC35模塊進行設置。如圖4是串口中斷軟件流程圖。

        單片機對TC35的控制是通過AT指令集完成的,并由TC35對指令的響應值來做出相應的動作。對短息的接收方式,單片機采用串口中斷方式,當串口中斷發(fā)生時,便判斷是否為新消息提示,從而進行下一步的操作。發(fā)送短信息則采用查詢方式,在主程序中對串口進行循環(huán)查詢,對查詢結果執(zhí)行相應的操作。

        系統(tǒng)中的短消息通常使用的是Text(文本)和PDU(Protocol Data Unit,協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。PDU模式不僅支持英文短信,也支持中文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼:即7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符,8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息,UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。一般的PDU編碼由下表中的幾個部分項組成,每項的含義如表1:

        表1 PDU編碼組成項及其含義

        通過向GSM模塊寫入不同的AT指令,能實現(xiàn)多種功能,如中文模式設置、發(fā)送、接收、刪除SMS消息等。TC35所使用的AT指令的返回格式為:

        <返回消息>

        軟件設計中的部分程序代碼如下:

        //AT指令的定義

        char AT_AT[]={"AT "};//連機

        Char AT_CREG [] = {"AT+CREG? "}; //狀態(tài)查詢

        char AT_CREGINIT[]={"AT+CREG=1 "}; //狀態(tài)初始化

        char AT_ATE[]={"ATE0 "}; //存儲設置參數(shù)

        char AT_Save[]={"AT&W "}; //存儲其他參數(shù)

        char AT_CMGF[]={"AT+CMGF=1 "}; //指定文本格式信息

        char AT_CMGFNMEA[]={"AT+CMGF=0 "}; //指定PDU格式信息

        char AT_CSCS[]={"AT+CSCS=”GSM” "}; //設置字體

        // 串口初始化

        Void init_serialcom (void)

        {

        SCON=0x50;

        TMOD|=0x21;

        PCON|=0x80;

        TH1=0xFD;

        IE|=0x90;

        TR1=1;

        TI=1;

        }

        圖4 串口中斷軟件流程圖

        3 結語

        本文介紹了運用TC35模塊進行遠程廣告牌信息顯示、更新及有關軟、硬件系統(tǒng)的設計,對于路途遙遠或不方便到達的廣告系統(tǒng),采用GSM的無線通信方式顯得尤其方便和快捷。GSM模塊除了常規(guī)語音和短信處理這方面的應用外,還可以應用于諸如各種實時數(shù)據(jù)的采集、過程控制、智能安防、遠程監(jiān)測與報警等。隨著GSM網(wǎng)絡的廣泛應用,相信GSM模塊應用的領域會更多地得到開發(fā)。

        參考文獻:

        [1]柏業(yè)超,楊 波, 張興敢.基于GSM模塊TC35的智能門控安防系統(tǒng)設計[J].電子測量技術,2008,31(1):130~132.

        [2]李元臣,張鵬祥.基于GSM網(wǎng)絡短消息的遠程監(jiān)控設計[J].微計算機信息,2008,24(3):156~157.

        [3]李壽林,張 鷹,李秀萍.利用GSM無線模塊收發(fā)短消息 [J].計算機與數(shù)字工程,2005,33(7):79~81.

        [4]劉 濤,張春業(yè),韓旭東,等.基于手機模塊TC35的單片機短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術,2003,(3):36~38.

        [5]郭紅霞.基于GSM模塊TC35i的收發(fā)短信的無線終端的設計[D].成都:西南石油學院,2004.

        [6]李 輝.基于GSM短消息的無線通訊系統(tǒng)[D].南京:南京理工大學,2004.

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