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基于单片机的短信收发系统设计.rar

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    编号:20181030002153982    类型:共享资源    大小:93.72MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 单片机 短信 收发 系统 设计
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    南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)题 目 : 基于单片机的短信收发系统设计 专 业: 自动化 班 级: 自动化 112 学 号:203110229学生姓名: 王辉 指导教师: 施昕昕 讲师 起迄日期: 2015.2~2014.6 设计地点: 工程实践中心 Graduation Design The Design Of Messaging System Based On MCUBy Wang HuiSupervised byLecture. SHI XinxinSchool of Automation Nanjing Institute of TechnologyJune, 2015南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)摘 要随着手机的广泛使用,GSM 网络提供的短消息服务使得只需要增加少量投入便可以通过手机实现生活和生产中的远程控制和告警通知成为可能。本设计是基于 ARM Cortex-M3 内核的 32 位单片机 STM32 的一种短信收发系统。本系统主要实现中英文短信收发及 TFT 彩屏显示相关状态如短信未读、已读状态、短信发送状态和内容如要读取短信数、读取到的短信内容、时间、发件人手机号码等,并且可以实现通过 TFT 液晶屏触摸输入号码和功能按键如读取、返回、拨号、挂断、删除等。此方案以 ST 公司 32 位单片机STM32F103ZET6 为主控制器辅以 GSM/GPRS 模块 SIM900A,64Mb 串行Flash 存储器 W25Q64,2K 串行 EEPROM AT24C02,TFT 液晶屏 ILI9320 等硬件,通过 C 语言编写程序,用软硬件结合的方法实现其基本功能。经过多次实践测试,本系统可以达到预期的稳定性、可靠性,可以应用在远程控制、智能家居、工业控制等领域。关键词:SIM900A ;STM32 ;短信;GSM;TFT 液晶屏南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)IABSTRACTWith the widespread use of mobile phones, short message services provided by the GSM network make it possible that only a slight increase in investment and production will be able to live in the remote control and alarm notification via cell phone.In this thesis , a messaging system base on the 32-bit MCU STM32 which is based on the core of Cortex-M3 by ARM is discussed.The system is mainly a Chinese and English text messaging and that TFT color screen displays the status of messages such as unread, read status, SMS status and content, such as the number of messages to be read, read the message content, time, sender's phone number, etc. and can be achieved by TFT LCD touch screen to input the number and function keys such as reading, return, dial, hang up, delete, and so on.This program selects ST company's 32-bit MCU STM32F103ZET6 as controller supplemented GSM / GPRS module SIM900A, 64Mb Serial Flash memory W25Q64,2K serial EEPROM AT24C02, TFT LCD ILI9320 hardware, through C language programming,and achieve its basic functions with the combination of software and hardware.After several practice tests, the system can achieve the desired stability, reliability, and can be used in remote control, smart home, industrial control and other fields.Key words: SIM900A; STM32; messaging; GSM; TFT screen南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)II目 录第一章 绪 论 .............................................................................................................11.1 引言 ....................................................................................................................11.2 选题背景与意义 ................................................................................................11.3 应用现状及发展趋势 ........................................................................................1第二章 GSM 系统及方案设计 ..................................................................................32.1 GSM 系统 .........................................................................................................32.1.1 GSM 系统特点 .........................................................................................32.1.2 GSM 系统的体系结构 .............................................................................32.2 GSM 系统方案设计 ............................................................................................42.3 本章小结 ............................................................................................................5第三章 系统硬件设计 ...............................................................................................63.1 单片机最小系统 ..............................................................................................63.1.1 主控制器 ..................................................................................................63.1.2 主控制器外围简单电路 .........................................................................73.1.3 JTAG 接口 ...............................................................................................83.1.4 电源电路 .................................................................................................93.2 SIM900A 模块 ..................................................................................................103.2.1 SIM900A 模块的对外接口电路 ...........................................................103.2.2 SIM900A 模块初始化 ...........................................................................113.3 外围电路设计 ..................................................................................................123.3.1 一键下载电路 .......................................................................................123.3.2 TFT 液晶屏接口 ....................................................................................123.3.3 外部存储器 ............................................................................................133.3.4 按键和指示灯电路 ...............................................................................153.3.5 蜂鸣器电路 ...........................................................................................163.4 本章小结 ..........................................................................................................17第四章 系统软件设计 .............................................................................................184.1 总体框图 ........................................................................................................184.2 系统初始化 ....................................................................................................194.3 文件系统 FATFS 移植 ..................................................................................19南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)III4.4 汉字字库 ........................................................................................................194.4.1 更新字库 .............................................................................................204.4.2 查找汉字 .............................................................................................204.5 触摸屏模块 ......................................................................................................244.6 RTC 显示 ..........................................................................................................254.6.1 RTC 简介 ...............................................................................................254.6.2 设置时间 ...............................................................................................264.6.3 备份区域保护 ........................................................................................264.7 开关机 ..............................................................................................................264.7.1 待机模式简介 .......................................................................................264.7.2 开关机实现过程 ...................................................................................274.8 本章小结 ........................................................................................................28第五章 系统调试 ......................................................................................................295.1 系统调试过程与方法 .......................................................................................295.1.1 串口通信 ...............................................................................................295.1.2 系统 UI..................................................................................................315.1.3 读取短信 ...............................................................................................325.1.4 发送短信 ...............................................................................................325.1.5 电话测试 ...............................................................................................335.2 系统调试结果与分析 .......................................................................................345.3 本章小结 ...........................................................................................................42第六章 结 论 .........................................................................................................436.1 主要工作与结论 ..............................................................................................436.2 存在的问题 ......................................................................................................436.3 感想与收获 ......................................................................................................43致 谢 .......................................................................................................................44参 考 文 献 ................................................................................................................45附录 A:硬件设计原理图与 PCB 图 ....................................................................47南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)0第 1 章 绪 论1.1 引言移动通信发展到现在,经历了由模拟到数字的变化,早期的移动通信系统是以 AMPS 和 ETACS 为代表的模拟移动通信系统。 90 年代,随着移动通信用户数量的增加,用户对跨地区,跨国漫游以及各种增值服务要求也随之增加,同时数字通信技术发展也日趋成熟,欧洲的移动通信运营商开始考虑发展一种新型的数字移动通信系统,GSM 系统也就应运而生 [1]。GSM 是英文“Global System for Mobile Communications”的缩写,其全文含义是“全球移动通信系统” [2]。我国移动通信发展已经进入了一个高速发展的阶段,短消息作为其中作为最简单和方便的数据通信方式,其应用发展速度可想而知,自然也非常迅速。随着信息化时代的高速发展,短信息也越来越廉价了,并且短信息的及时性、稳定性也得到了更好的保证 [3]。1.2 选题背景与意义在高速发展的信息化时代的今天,物联网是新一代信息技术的重要组成部分,其覆盖范围极广,包括从传感器、控制器到云计算的各种应用以及产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业检测、工业控制、个人健康等各种领域。它是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的一个万亿级市场。而以 GSM/GPRS 为代表的通信技术是极其重要的一环,掌握了 GSM/GPRS 通信技术,就相当于掌握了一个万亿级市场。近些年来,随着物联网时代的到来,各种无线技术都得到了迅猛的发展,如比较热门的 Zigbee、WIFI、Bluetooth 等,虽然这几种技术在局域无线网中应用较广泛、成本也较低,但是都有一个共同的缺点,那就是传输距离有限,比较适合民用。而 GSM 短信息业务费用低廉、覆盖范围广、实现简单,可以解决上述的不足,具有低成本、可升级和可扩展性,在物联网时代的今天应具有较广阔的前景 [4]。南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)11.3 应用现状及发展趋势作为一种数据传输方式,GSM 短消息具有覆盖面积广、低成本、信号好的多个优点,对于解决监控采集点分散、覆盖面广、监控点移动、实时性要求较低的监控采集系统具有无可比拟的优势。下面就讲述几个具体的应用:第 1、在智能家居中的应用,随着近几年嵌入式产品的高速发展,人们越来越享受科技发展给我们的生活带来的方便。越来越多的高科技智能化产品,已经被广泛应用到我们的实际生活中。现在,家用电器如电视、冰箱、空调、微波炉等普遍向智能化方向发展,我们都能直接通过手机操控开关和改变功率。利用 GSM 模块,我们可以用手机发送特定的短信,打开或关闭家中的灯、空调、电视等电器,同时还可以发送家中的情况发送到手机上。在 GSM 系统中再加入一些传感器,如温湿度传感器、污染气体传感器、燃气传感器等,就可以增加家居的安全性,即使我们在上班或者旅行时,也可以及时获取家中的安全状况。一旦发生危急情况,也可以及时采取措施,避免或者减小财产损失以及人身安全 [5,6]。第 2、在汽车中的应用,随着交通工具的不断发展,汽车也变得普及了起来,汽车的防盗的解决自然也是迫在眉睫。我们可以将 GSM 模块安装在汽车的隐蔽处,一旦发生盗窃,立即发送短信提醒车主,然后就可以用手机发送一条短信给该模块,模块经一定的算法处理判断短信的合法性后,将附近的GSM 基站信息及时发送给车主,这样就可以有利于警方的快速破案。同时还可以像智能家居一样,用 GSM 模块控制车中的空调,在车主上车之前,就可以打开空调,这样车主在一上车后就可以感受到合适的温度 [7,8]。第 3、在工控系统中的应用,由于有的工控系统环境比较恶劣,不适合进行有线网络的传输,需要借助无线技术来实现控制目的。例如,油田检测、矿产开发时瓦斯浓度监测等,不可能借助人力去检测,而有线技术也不适合,WIFI、Zigbee 等短距离无线技术又不能发挥很好的作用,而借助于 GSM 网络的 SMS 可以很好解决这一问题 [9]。南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)2第二章 GSM 系统及方案设计2.1 GSM 系统2.1.1 GSM 系统特点GSM 是在蜂窝系统的基础上发展而成并根据欧洲电信标准化协会制定的GSM 技术规范设计的一种开放式结构的系统,属于第二代数字移动通信系统。它是目前基于时分多址技术的移动通信中比较成熟、完善、且应用最广泛的一种系统 [10]。主要具有以下几个特点:1) GSM 系统是由几个分系统组成的,可与各种公众通信网互通互联。2) GSM 系统能提供国际的自动漫游功能,全部 GSM 移动用户都可进入 GSM系统。3) GSM 系统具有加密和鉴权功能,能确保用户保密和网络安全。4) GSM 系统抗干扰能力强,信号强。5) 随着集成电路技术的快速发展,用户设备也逐渐向小巧和多功能方向发展。2.1.2 GSM 系统的体系结构蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS )和移动台( MS)三大部分组成,如图 2.1 所示。其中 NSS 与 BSS 之间的接口为“A”接口,BSS 与 MS 之间的接口为“Um”接口 [11]。图 2.1 蜂窝移动系统组成框图南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)3GSM 系统框图如图 2.2, A 接口往右是 NSS 系统,A 接口往左 Um 接口是 BSS 系统,Um 接口往左是移动台部分( MS)。NSS 由移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR)几部分组成,主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。图 2.2 GSM 系统框图BSS 是在一定的无线覆盖区中由 MSC 控制,与 MS 进行通信的系统设备,由基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)两部分组成,主要功能是完成无线发送接收和无线资源管理等。 MS 由移动终端(MS)和客户识别卡(SIM)组成。2.2 GSM 系统方案设计查阅相关资料可知,基于 GSM 系统的短消息收发系统的实现方案主要有三种。第一种是通过移动网关发送短信息,此方案最大的优点就是不需要额外的硬件,但是需要到电信部门去申请网关,适用于大型的网络通讯公司开发,如华为、中兴等。第二种使用网站提供的短信发送功能,如新浪、网易等网站。这种方法易于实现,所需资源最少,但是对网站依赖性较大,而且只能发送短信,不支持实时接收短信。第三种在电脑或单片机通过 GSM 模块向手机发送短信,对硬件需求较大,比较适合小项目的开发,但能实现自动收发短信[12,13,14]。第二种方法短信收发通常又分为两种模式:Text、PDU 模式,PDU 模式比较复杂,需要用户编写专门的函数将文本格式转换为 PDU 格式,而应用Text 模式开发,则显得简单了很多,本文采用的是第二种方法的 Text 模式。第二种方法中,我们可以通过 PC 与 GSM 模块进行通信从而获取相关数
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