基于GSM短信的温度智能检测系统设计毕业设计

基于基于 GSMGSM 短信的温度智能检测系统设计短信的温度智能检测系统设计摘摘 要要温度是工业生产过程中测控的重要参数之一，在国防、军事、科学试验及工农业生产过程中，温度的测量和控制具有十分重要的作用尤其在航天、材料、能源、冶金、化工等领域中，温度测量占有极重要的地位在材料学领域里，由于温度是影响材料的组织结构和性能的一个十分重要的工艺参数，精确有效地检测和控制温度，特别是在材料研究中，实现高精度测量，是十分有意义的近年来温度计量方面的发展大致集中于在温度计量及仪表中采用高新技术，尤其是信息技术以及在有特殊要求、传统技术难以解决的测温场合进行重点应用研究和探索随着手机应用资费的不断下调及其通信网络的不断完善，应用手机短消息来进行远程监控具有很广阔的应用前景，使用 GSM 短消息来传递数据信息也是近年来遥测遥控发展领域中的热门技术某些测温设备位于环境恶劣的野外或是在无人值守的条件下，如果在数据的传输部分加装 GSM 短消息模块，便可利用 GSM 公用网组成的传输系统，使系统的可靠性、抗干扰性、稳定性、可维护性、功能扩展性等方面具有明显的优越性，并可降低运营成本和劳动强度本系统是根据实际需要，利用手机，通过 GSM 网络对工业设备环境温度实行远程无线监测，以实现工业设备运行的智能化，现代化。

温度信号的获取由典型数字温度传感器 DS18B20 对工业设备或所监测的环境温度进行监测采集，并将采集到的数据传输给单片机进行分析处理后，通过控制 GSM 通信模块TC35i，针对异常信号自动发送报警信息给远程用户，从而实现准确、实时的远程温度监测关键词：温度；GSM；短消息Design of intelligent temperature detection system based on GSMshort messageAbtraction Temperature is one of important parameters in industrial production processes, in the national defense, military, scientific experiments and industrial and agricultural production process, is very important to measure and control temperature. Particularly in the aerospace, materials, energy, metallurgy, chemical and other fields, temperature measurement occupies a very important position. In the field of material science, because the temperature is a very important process parameters affecting the structure and properties of materials, accurate and effective detection and control of temperature, especially in materials research, realize high precision measurement, is very meaningful. In recent years the development of temperature measurement and the focus on the use of advanced technologies in temperature measurement and instrumentation, especially in information technology and key applied research and exploration in the special requirement, it is difficult to solve the traditional technique of temperature measurement.With the development of mobile phone application rates continue to drop and the communication networks of continuous improvement, application of mobile phone short message to the remote monitoring and has broad prospects for application, the use of GSM short message to transfer the data is a hot technology in the field of remote control development in recent years. Some measurement equipment in the wild environment or in the unattended condition, if the GSM short message module is installed in the transmission of data, can transfer system based on GSM public network, and the system reliability, anti-jamming, stability, maintainability, functional scalability advantages Obviously, and can reduce the operation cost and labor intensity.This system is according to the actual need, using mobile phone, wireless remote monitoring of the implementation of environmental temperature industrial equipment through the GSM network, to realize the intelligent operation of industrial equipment and modernization. Temperature signals acquired by the typical digital temperature sensor DS18B20 for monitoring of industrial equipment or the monitoring of the environmental temperature, and transmits the gathered data to MCU after analyzing and processing, by controlling the GSM communication module TC35i, to send alarm information to the remote user automatic abnormal signal, so as to realize the accurate, real-time remote temperature monitoring.Key Words：Temperature；GSM；Messaging目 录第一章 绪论1.1 GSM 系统简介.11.2 通信介绍.1 1.2.1 通信概念.2 1.2.2 通信目的和过程.3 1.2.3 通信种类.3 1.2.4 通信信道.31.3 课题背景及现实意义.4第二章 整体方案设计.62.1 系统方案设计论证.6 2.2.1 处理器模块.6 2.2.2 传感器模块.8 2.2.3 通讯模块.9第三章 硬件系统设计.113.1 TC35i 模块的介绍.113.2 温度传感器电路.14 3.2.1 工作原理.14 3.2.2 主要特性.143.3 AT89S52 单片机介绍.14 3.3.1 存储器结构.15 3.3.2 定时器/计数器.16 3.3.3 串行接口.16 3.3.4 中断.163.4 显示接口电路.173.5 键盘报警电路.183.5.1 蜂鸣器.183.5.2 矩阵键盘.193.6 串行口 RS232 与 TTL 电平转换电路.193.7 电源输入部分.20第四章 系统软件设计.214.1 软件设计流程.214.2 软件模块编写.22 4.2.1 温度传感器.22 4.2.2 通信模块 TC35i.23 4.2.3 显示模块 1602.254.3 主程序.。

25第五章 编译与调试.265.1 TC35模块调试.265.2 单片机程序烧写.27第6章 结论.28第7章 致谢.29参考文献.30附录A.31附录B.34附录C.36绪绪 论论随着现代电力电子技术和网络技术的迅猛发展，温度监测在实际应用中的作用越来越重要本文涉及到一种基于GSM网络技术的调速系统温度报警的新技术近目前，随着手机性能增强、价格下降、通信费用降低，移动通信用户比较普及，如依托移动通信网的SMS(短消息业务)建设智能监控温度报警系统将有很大的发展潜力和实用价值SMS(短消息业务)是GSM网的一项增值业务，他通过控制信道传输数据，支持点到点消息业务及消息广播业务等多种方式通过SMS传输数据具有以下优点：（1）信道建立时间短，数据传输速率快；（2）不占用话音信道，通话时不影响数据传输；（3）由于不占用话音通道，通信费用低廉；（4）通过短消息广播业务，可提供点对多点的数据传送；（5）系统扩容方便；另一方面，SMS还受信息长度的限制，点点信息长度为140B，消息广播业务信息长度为82B，这就决定了传输的数据不能太长依托移动通信网的SMS（短消息业务)建设智能温度报警系统由于发送到用户手机或监控中心的是警情信息，内容较少，因此在充分利用SMS传输数据优点的基础上SMS传输信息长度也完全能满足要求。

使用GSM网建设温度报警系统，以其特有的防火、防潮、防化学物质腐蚀、防剪、防破坏，无需布线、工程简单、费用低廉、易于管理、易维护和移动性好成为理想的温度报警系统实现对系统内部状况的实时远程监测监控， 从而可以实现对系统温度的实时检测和远程智能控制等功能1.1 GSM 系统简介GSM 全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是由电信运营商和制造商组成的标准化委员会设计出来的，它在蜂窝系统的基础上发展而成，属于第二代数字移动通信系统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，让用户使用一部手机就能行遍全球众所周知的 GSM，是当前应用最为广泛的移动电话标准全球超过 200 个国家和地区超过 10 亿人正在使用GSM 电话GSM 较之它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都是数字式的，因此 GSM 被看作是第二代(2G)移动电话系统.GSM 系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、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、手机耗电量低其技术最成熟及先进，并且具有可开通的移动通信业务种类多、手机接续速度快、通话质量好、安全保密性能强、抗干扰能力强、网络覆盖面广、可国际自动漫游等诸多优点。

GSM 系统是一种典型的开放式结构，作为一种面向未来的通信系统，它具有下列主要特点:（1）GSM 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证任何厂商提供的 GSM 系统设备可以互连同时，GSM 系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使 GSM 系统可以与各种公用通信网实现互连互通2）GSM 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务与 ISDN 相关的各种业务3）GSM 系统采用 FDMA/TDMA 及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求近年来，随着移动通信技术的发展，根据目前GSM网络技术成熟，覆盖范围广的特点，合理有效的利用GSM网络资源，可以避免组建专用数据传输网络的成本费用高，通讯距离短，通讯效果差等诸多难题GSM网络在计算机应用领域中迅速发展的一种系统结构形式，它是由通用计算机(PC机)与GSM网络的短消息相连而成，GSM网络及其外围电路构成的部分是专为数据采集等功能的要求而配置的，主机则承担数据采集系统的人机对话、大容量的计算、记录、打印、图形显示等任务。

混合型计算机数据采集系统有以下特点：（1）系统配置灵活，易构成各种大中型测控系统2）主机可远离现场而构成各种局域网络系统3）系统采集端的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用/配置比接近于1，具有最佳的性价比，系统的软件一般都有应用程序4）系统采集端的可靠性好、使用方便应用程序在ROM中运行不会因外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态1.2 通信介绍1.2.1 通信概念 不同的独立系统利用线路互相交换数据便是通信，而构成整个通信的线路称为网络交换信息的系统若为计算机系统(当然也可以是其他系统，如单片机系统)，则称为计算机网络通信通信的目的不外乎数据的交换，数据必须经过交换才能由发送端到达接收端，发送端所使用的方法就是将数据利用一定的格式(这个格式称为协议)通过线路发送出去，接收端则根据协议将数据收集起来，分析、处理并应用1.2.2 通信的目的和过程通信的主要目的是将数据从一端发送到另一端，以实现数据的交换从人与人之间的对话，计算机与设备间(很多是基于单片机的)的数据交换，计算机与计算机间的数据发送，乃至广播或卫星数据发送都属于通信的范畴。

一个完整的通信系统包括发送端、接收端、转换数据的借口及发送数据的实际信道(Channel)或媒体(Medium)一般情况下，发送和接收的节点称为DTE(DatTerminal Equipment，数据终端设备)，例如个人计算机、工作站或计算机系统均属于这种设备数据在到达正确目的地之前，可能需要经过一系列中间节点，这些中间节点负责数据的转换工作，以送达目的地，这些中间节点称为 DSE(DatSwitching Equipment，数据交换设备)，如电信局的交换机，移动通信的基站等终端设备发送数据时，必须先将数据转换成电气信号，以便在线路上传递，而负责数据与电气信号转换的设备称为 DCE(Data Communication Equipment，数据通信设备)，如调制解调器(Modem)因此，计算机等 DTE 设备通信时，必须先经过调制解调器将外界的电气信号进行转换，才能送上电话路线；同样，信号由外界进入计算机时，也是先经过调制解调器将外界的电气信号进行转换，数据才会进入计算机DTE 与 DCE 间的数据传输路线通常使用 RS-232 串口通信，而 DCE 与 DSE 间的媒体则包括了双绞线、同轴电缆、光纤或无线电等。

通过上述的机制，设备之间、计算机与计算机之间或是计算机与设备之间便可以互相发送数据1.2.3 通信的种类计算机与外界的信息交换称为通信基本的通信方式有并行通信和串口通信两种并行通信是指一条信息的各位数据被同时传送的通信方式并行通信的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需要多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离(相距数米)的通信串行通信是指一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通信方式串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但传送速度慢串行通信的距离可以从几米到几千米1.2.4 通信信道信道是通信系统必不可少的组成部分信道按传输媒介分为有线信道和无线信道无线信道中有中、长地面波传输，短波电离层反射传播，超短波和微波直射传播以及各种散射传播1.2.5 串口通信基本概念常见的串行通信有两种，一种是 RS-232 串行通信，另一种是为 RS-485 串行通信当然还有今年来比较盛行的 USB 和 IEEE-1394，它们也属于串口通信的扩展在本设计中用到的是 RS-232 串口通信串口通信端口在系统控制的范畴中一直占据着极其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。

现在，串口通信（RS-232）是计算机的标准配置，最为常见的用途是连接调制解调器传输数据当然，它的重要性还不止如此以下将对通信端口进行深入地介绍 RS-232 串口通信端口是每台计算机上的必要配置，通常有 COM1 与 COM2 两个端口，但是现在很多计算机新一代的计算机均以 9 引脚的接头接出所有的RS-232 通信端口计算机上的 RS-232 通信接口均是公头，千万不要与其他设备弄混淆了通常与计算机连接的设备，最简单的通信接口就是 RS-232 串口通信端口，不仅实际制作简单，而且价格也非常便宜在市面可见的调制解调器等都提供 RS-232 串行通信端口作为与计算机通信的接口1.3 课题背景及现实意义近年来无线通信成为热门，包括移动电话、无线寻呼、卫星通信等在内的无线通信技术得到了迅速的发展和广泛的应用GSM(Global system for Mobile Communication)全球移动通信系统是当前发展最成熟、国内覆盖最广、系统可靠性最高、话机持有量最大的数字移动通信系统它是在蜂窝系统的基础上发展而成的，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、完善且应用广泛的一种系统。

GSM 模块是继 GSM 手机外又一种非常重要的 GSM 移动通信系统的终端设备它是传统调制解调器与 GSM 无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备它的出现给 GSM 的发展注入了新的活力，改变了传统的以话音为主的通信手段，打开了 GSM 网络数据通信及其应用的大门由于调制解调器必须通过专用通信网进行通信，因而受地域、线路等影响，在应用上有很大的局限性而 GSM 模块则无此限制，所以基于这种模块，以 GSM 网络作为无线传输网络，可以开发出各种前景极其乐观的各类应用温度是工业生产过程中测控的重要参数之一，在国防、军事、科学试验及工农业生产过程中，温度的测量和控制是非常有必要的尤其在航天、材料、能源、冶金、化工等领域中，温度测量占有极重要的地位在材料学领域里，由于温度是影响材料的组织结构和性能的一个十分重要的工艺参数，精确有效地检测和控制温度，特别是在材料研究中，实现高精度测量，是十分有意义的近年来温度计量方面的发展大致集中在温度计量及仪表中采用高新技术，尤其是信息技术以及在有特殊要求、传统技术难以解决的测温场合进行重点应用研究和探索温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。

即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备数字化温度传感器解决了温度数字化的问题，且精度高，能自动消除部分干扰所以以 DS18B20 为代表的数字化温度传感器得到了前所未有的发展空间传统设计采用单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制传统设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警保证环境保持在限定的温度中随着手机应用资费的不断下调及其通信网络的不断完善，应用手机短消息来进行远程监控具有很广阔的应用前景，使用 GSM 短消息来传递数据信息也是近年来遥测遥控发展领域中的热门技术某些测温设备位于环境恶劣的野外或是在无人值守的条件下，如果在数据的传输部分加装 GSM 短消息模块，便可利用 GSM 公用网组成的传输系统，使系统的可靠性、抗干扰性、稳定性、可维护性、功能扩展性等方面具有明显的优越性，并可降低运营成本和劳动强度。

第二章 整体方案论证2.1 系统方案设计与论证本文设计了一种通过GSM短消息的收发实现对系统设备进行遥控，基于单片机控制，利用支持短消息业务的GSM引擎模块发送温度报警信息，还利用现有的900M或1800M的GSM网络，而监控终端也不再仅局限于PC机，也可以是移动通讯平台或其他移动终端对系统环境状况监测和数据传输的GSM短消息遥控监测系统该系统克服了普通电话遥控的人机界面不友好，且控制功能少等缺点，实现了数据采集(温度等)、实时监测、短信报警的功能，为调速系统的安全提供了保证系统的控制过程如下：用温度传感器采集外界温度值，通过A/D转换将此模拟信号转换为数字信号传入单片机中，对单片机进行编程本系统采用了西门子公司提供的TC35短信模块进行短信的编辑和发送，它的串口通讯遵循RS232标准，所以要与单片机连接还要通过串口的电平转换电路，这也是系统设计的一部分；短信模块发送短信是由AT指令控制的，其发送的短信格式有两种：文本格式和PDU格式，前者指能发送字符合字母，而后者不但可以发送字符、字母，关键是可以发送汉字要想让用户方便得读取短信内容，本文选择采用PDU格式，这样AT指令的短消息编程也成为了系统设计一部分。

前面说提到的AT指令，即Attention AT命令集是从Terminal Equipment或DTE(Data Terminal Equipment) 向TA(Terminal Adapter)或DCE(Data Circuit Terminating Equipment)发送的通过TE发送AT命令来控制MS的功能与GSM网络业务进行交互4本系统采集端以单片机为主控制器，由温度传感器DS1820，键盘，两个LED显示器，两个指示灯，一个报警器，电平转换模块MAX232，通信模块TC35等组成，系统总体原理图如图2.1所示：温度传感器 图 2.12.2.1 处理器模块单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算数运算、逻辑运算、数据传送、中断处理等）的微处理器（CPU） 、随机数据键盘显示模块 单 片 机 声光报警模块 电平转换模块 MAX232通信模块 TC35存储器（RAM） 、只读存储器（ROM） 、输入/输出电路（I/O 口）等电路集成到单块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统1虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微机系统的含义由于单片机从功能和形态来说都是为满足控制领域应用的要求，并且随着单片机的发展，在其中着力扩展了各种控制功能，已突破了微型计算机(Microcomputer)的传统内容，所以更准确的反映单片机本质的叫法应是微控制器。

按内部数据通道的宽度，单片机可分为 4 位、8 位、16 位及 32 位等单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构，称为普林斯顿(Princeton)结构，也称冯诺伊曼结构；另一种是将程序指令存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Harvard)结构考虑到单片机“面向控制”实际应用的特点，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多单片机是整个控制系统的核心，它的选择将对整个系统产生决定性的影响，一般应从如下几个方面考虑是否符合控制系统的要求：（1)字长；（2)寻址范围和寻址方式；（3)指令种类和数量；（4)内部寄存器的种类和数量；（5)单片机的速度；（6)中断处理能力除上述六个方面外，单片机的外围电路的配套、器件的来源、软件的支持等，也是设计人员必须考虑的因素在工业控制系统中，对常规外围设备一般要求不高在多数情况下，只要考虑显示和键盘及串行通信口即可其中，1、2、6、7、8 皆为 NC：空引脚，不连接外部信号；3 为 VDD：接电源引脚，电源供电 3.0- 5.5V；5 为 GND：接地；4 为 DQ：数据的输入和输出引脚。

由于单片机具有这些特点，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛地应用用单片机制作的测量、控制仪表，能使仪表向数字化、智能化、多功能化、柔性化发展，并使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量大大减轻，便于使用，同时降低了成本，提高了性价比当前用 COMS 工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强，能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展 中央微处理器 STC89C52：STC89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 STC89C52 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 STC89C52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案STC89C52 具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，STC89C52 设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封装形式STC89C52 单片机综合了微型处理器的基本功能按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的STC89C52 单片机作为整个系统的控制器2.2.2 传感器模块智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶目前，已开发出多种智能温度传感器系列产品智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D 转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU). 智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-WIRE)总线、I2C 总线、SMBUS 总线和 SPI 总线。

温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的典型产品有 DS18B20,智能温度控制器适配各种微控制器,构成智能化温控系统;它们还可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器,具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式;温度测量范围为55125,可编程为 9 位12 位 A/D 转换精度,测温分辨率可达 0.0625,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端引入，也可采用寄生电源方式产生;多个 DS18B20 可以并联到 3 根或 2 根线上，CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路同 DS1820 一样，DS18B20 也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内,精度为 0.5DS18B20 的精度较差为0.2 现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性适合于恶劣环境的现场温度测量如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持 3V5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便而且新一代产品更便宜，体积更小DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念现在，新一代的“DS1820”体积更小、更经济、更灵活由于 DS18B20 将温度传感器、信号放大调理、A/D 转换、接口全部集成于一芯片，与单片机连接简单、方便，与AD590 相比是更新一代的温度传感器，所以温度传感器采用 DS18B202.2.3 通讯模块 MZ28 模块：GSM 模块是继 GSM 手机外又一种非常重要的 GSM 移动通信系统的终端设备它是传统调制解调器与 GSM 无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备它的出现给 GSM 的发展注入了新的活力，改变了传统的以话音为主的通信手段，打开了 GSM 网络数据通信及其应用的大门温度监测仪使用中兴通讯推出的 GSM 无线双频调制解调器 MZ28，它主要为语音传输、短消息发送和数据业务提供无线接口MZ28 集成了完整的 GSM 电路和接口。

图 2.2 为 MZ28 的功能框图，主要的组成部分有:GSM 基带处理器(包括模拟基带和数字基带)、GSM 射频电路、存储器、SIM 卡、电源和功率控制电路、系统连接器通过 SMB 插座可外接天线，通过系统连接器可连接外部电源、外接 SIM 卡、串行接口、音频接口在图 2-7 中，虚线内部为 MZ28 主板的各个组成单元，虚线之外为外部接口MZ28 主板完成了 GSM 的所有功能，此外主板还有两个外部接口:20 引脚的系统连接器和SMB 插座 图2.2TC35i模块：本文系统通信模块采用TC35i，TC35i是SIEMENS公司推出的GSM专用调制解调器，它可在GSM网中完成语音、数据、短消息以及传真的传送，TC35i电源与功率 控制器 GSM 处理器存储器SIM 卡射频电路外接电源 系统连接器SMT 插座音频电路外部 SIM 音频接口串行接口具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器，因此使用非常简单，它提供的命令接口符合GSM0705和GSM0707规范，并提供RS232数据口，模块和单片机接口通过40针数据电缆相连接，由于TC35i模块的数据接口是CMOS电平，因此单片机对TC35i模块控制和通信信号不用进行电平转换，通过R232 将TC35i模块和PC机连接起来即可。

TC35i模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+ 5V,而是+ 2. 9V,因此,必须对该输入电平进行逻辑转换,系统通过在集电极开路缓冲器7407的输出加上拉电阻完成电路逻辑的转换第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计3.13.1 TC35iTC35i 模块的介绍模块的介绍TC35i 设计模块如图 3.1 所示：BATT+1BATT+2BATT+3BATT+4BATT+5GND6GND7GND8GND9GND10POWER11POWER12Vdd13BATT_TEMP14IGT15DSR016RING017RXD018TXD019CTS020RTS021DTR022DCD023CCIN24CCRST25CCI026CCCLK27CCVCC28CCGND29VddLP30EMERGOFF31SYNC32EPP233EPN234EPP135EPN136MICP137MICN138MICP239MICN240TC35iJGBT1BATTERYR5500VCCS1CATH ODE12345ANODE67REF8TL431A11Y12A23Y24A35Y36GND7Y48A49Y510A511Y612A613VCC14U212345678J8SIM CARDR8R10R91KR630012J10CON2R12500VCCT29013R111KC5104C7104VCCPortD5LED 图 3.1TC35i 从功能上看主要由 GSM 基带处理器、GSM 射频部分、电源 ASIC 和Flash ROM 四部分组成。

GSM 基带处理器是整个模块的核心，它由一个 C166CPU 和一个 DSP 处理器内核组成，控制着模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程GSM 射频部分是一个单片收发器 SMARTI，它由一个外差式接收器、一个上变频调制环路发送器、一个射频锁相环路和一个全集成中频合成器 4 个功能组成，共同完成对射频信号的接受和发送等处理GSM 模块电流变化非常大，空闲时电流小于 3mA，而在通话期间电流最大可达 2A模块电源 ASIC 部分使用线性电压调节器把外部输入的电源电压进行稳压处理后供 GSM 基带处理器和 GSM 射频部分使用，此外还输出一个 2.9V/70mA的电压供模块外的其他电路使用Flash ROM 用来存储一些用户配置信息、电话本和其他信息TC35i 的主要性能指标如下：1）信息传送内容：语音、数据、短消息2）电源：单一电压为 3.3V 5.5V3）频带：双频 GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+)4)发射功率：2W （GSM900MHz Class 4） 1W （DCS1800MHz Class 1）5)SIM 卡连接方式：外接6)温度范围：工作温度-20C+ 55C ；储存温度-30C +85C。

7)电流损耗：空闲模式小于 3.0mA，平均 300mA，峰值 1.8A，掉电模式50uA8)SIM 卡操作电压 ：3V/1.8V9)电话薄功能：存储于 SIM 卡中10)模块复位：采用 AT 指令或掉电复位11)串口通讯波特率：300bps115kbps12)自动波特率范围：4.8kbps115kbps13)软件下载功能：通过 RS232 或 SIM 接口14)可用 AT 命令编程各管脚功能如下表 3.1 所示：引脚号名称功 能15VBT正电源输入脚电压幅度为 3.3V5.5V，典型工作电压Vtyp=4.2V，最大电流 Imax=2A610GND电源地11、12CHARPOW充电输入端可以外接锂电池13VDD对外输出电压端TC35i 正常工作时，VDD 引脚输出信号的幅度（大约在开机后 60ms 产生）2.9V/70mA,可以为外部应用空闲或者通话模式：VDDout=2.9V,Imax=70mA;电源关闭模式：VDDout=0V 表 3.114BATTEMP电池温度端15IGT触发点火信号端用 OC 门或者一个简单的开关拉低该端电平来开启模块，低电平有效对于点火信号 IGT 的处理，需要首先拉低该脚电平到地，并维持 100ms。

如果通过充电器回路供电，或者通过电池供电，那么 IGT必须维持至少 1 秒1623数据输入输出端分别为 DSR、RING、RxD、TxD、CTS、RST、DTR 和 DCD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 位数据和 1 为停止位，无校验位，波特率在 300bps115kbps 之间可选，默认为9600硬件握手信号用 RST/CTS18 引脚、19 引脚为TTL 的串口通信脚，需要和单片机或者 PC 通信2429SIM 卡引脚分别为 CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC 和CCGNDSIM 卡同步 TC35i 是这样连接的：SIM 上的CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC 和 CCGND 通过 SIM卡阅读器与 TC35i 的同名端直接相连，ZIF 连接座的CCIN 引脚用来检测 SIM 卡是否擦好，如果连接正确，则CCIN 引脚输出高电平，否则为低电平30RTCRTC 备份31PD电源关闭段关机信号脉冲，拉低到低电平至少维持3.5 秒有效可用 OC 门或者一个简单的开关实现，通过关机信号端可以关闭 TC35。

而在 IGT 引脚施加一个低电平脉冲信号可以重复启动模块或系统32SYNC同步端33、34EPP2、EPN2听筒 2（免提）35、36EPP1、EPN1扬声器放音37、38MICP1、MICN1可以直接接驻极体话筒来采集声音39、40MICP2、MICN2麦克风 2（免提）3.23.2 温度传感器电路温度传感器电路温度传感器 DS18B20 可编程的分辨率为 912 位，温度转换为 12 位数字格式最大值为 750 毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置，应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计或任何热敏感系统其设计模块如图3.2 所示：P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL 218XTAL 119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1P80C32UFPNX2X1VCCC1Cap33FC2Cap33pFC3Cap210UF12Y1XTALR210KX1X2RSTVCCST RSW-PBRSTVCCR14.7KGND1DQ2VCC318B20 图 3.23.2.13.2.1 工作原理工作原理 低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。

高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入计数器 1 和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值计数器 1 对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度3.2.2 DS18B20 的主要特性1）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯3）DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温4）DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内5）温范围55+125，在-10+85时精度为0.56）可编程 的分辨率为 912 位，对应的可分辨温度分别为 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可实现高精度测温7）在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快8）测量结果直接输出数字温度信号，以一 线总线串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。

3.33.3 AT89S52AT89S52 单片机介绍单片机介绍AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适十常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活性和有效性的解决方案AT89S52 具有以下标准功能:8k 字节 Flash, 256 字节 RAM, 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止3.3.13.3.1 存储器结构存储器结构AT89S52 有单独的程序存储器和数据存储器。

外部程序存储器和数据存储器都可以 64KB 寻址 程序存储器:程序存储器是只读存储器，用于存放程序代码和表格常数AT89S52 具有 8k Bytes Flash 片内程序存储器，可以外接达到 64K 字节的外部程序存储器如果引脚接地，则完全执行片外程序存储器件的指令，地址为EA0000H-FFFFH，可达 64KB如果接 VCC，则执行片内程序存储器指令，地址EA为 0000H-1 FFFH ;若需要执行 2000H-FFFFH 区的指令代码，则指令取自片外存储器程序存储器以程序计数器 PC 作地址指针，接 VCC 的情况下 PC 中的值EA为 1 FFFH 后自动变为 2000H数据存储器:数据存储器是 RAM 型存储器，用于暂存数据和运算结果等3.3.23.3.2 定时器定时器/ /计数器计数器AT89S52 有 3 个 16 位可编程定时计数器，其中定时器/记数器 0 和定时器/记数器 1 与 AT89C51 的工作方式相同，定时器/记数器 2 工作方式特殊一些，本设计中没有使用，暂不介绍 AT89S52 的定时器/记数器 0 和定时器/记数器 1 有四种作方式主要的选择和控制是由两个特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON 的内容来决定。

定时器/计数器控制寄存器 TCON 具有中断控制和定时器/计数器控制功能中断功能在下面内容会说到，这里对它的定时器/计数器控制功能加以说明 TR1、TR0:定时器 T1(T0)的运行控制位由软件置位和清零当TRl=1(TR0=1)允许 T1(T0)计数，TR1=0(TR0=0)则禁止计数 TF1、TF0：:定时器 T1 溢出标志位当 T1 计数溢出时，由硬件将 TF1 置1,TF1 也是中断请求源，当 CPU 响应 T1 中断时，由硬件将 TF1 清 0，也可以用程序查询和清 03.3.33.3.3 串行接口串行接口AT89 系列单片机的串行通信口可以工作于同步方式和异步方式，当工作十异步方式时，它具有全双工的操作功能，也就是说，它可以同时进行数据的发送和接收，串行口内部的接收器采用的是双缓冲结构，它能够在接收到第一个字节从接收寄存器读走之前就开始接收第二个字节(如果第二个字节接收完毕，而第一个字节仍然没有被读走，那将会丢失掉一个字节)串行口的发送和接收操作都是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器 SBUF 进行的在 SBUF 的内部，接收寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的，如果将数据写入SBUF，数据会被送入发送寄存器准备发送，如果执行读 SBUF 指令，读出的数据一定会来自接收缓冲器。

因此，CPU 对 SBUF 的读写实际上是分别访问两个不同的寄存器，这两个寄存器的功能决不能混淆3.3.43.3.4 中断中断 当 CPU 正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件如电平变化，一个脉冲沿的发生或定时器的溢出等请求 CPU 迅速去处理，十是 CPU 暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件处理完该事件之后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断中断技术优点:1）提高了 CPU 对外界异常事件的处理能力，解决了快速 CPU 与慢速的定时器，串行口和外部设备之间的矛后2）中断系统使 CPU 能及时处理实时控制中许多随机参数和信息3）中断系统使 CPU 具有了处理故障的能力，提高了机器本身的可靠性3.4 显示接口电路本系统采用通用 LCD1602 液晶显示模块液晶是一种介于液体与固体之间的热力学中间稳定相它的特点是能够在一定的温度范围内既保持有液体的流动性和连续性，又具有晶体的各向异性它的分子呈长棒形，长与宽之比比较大，分子不能弯曲，是一个刚性体，中心一般具有一个桥链，分子两头都具有极性正是由于这个特点，在采用直流电压驱动 LCD 时，会使液晶体产生电解和电极老化，大大将低 LCD 的使用寿命，所以现用的驱动方式多属交流电压驱动。

此外液晶本身不能主动发光，它是通过环境光来显示信息的，因此 LCD 功耗低1602引脚说明如下：1脚：VSS 为地电源 2脚：VDD 接5V 正电源 3脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，使用时可以通过一 个10K 的电位 器调整对比度4脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令 寄存器5脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号， 当 RS 为高电平 R/W 为 低电平时可以写入数据6脚：E 端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令 714脚：D0D7为8位双向数据线 15脚：背光源正极 16脚：背光源负极如图3.3所示：12345678J2KEYP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9RXD/P3.010TXD/P3.111INTR0/P3.212INTR1/P3.313TIM ER 0/P3.414TIM ER 1/P3.515WR/P3.616RD/P3.717XTAL 218XTAL 119EA31ALE30PSEN29P0.0(AD0)39P0.1(AD1)38P0.2(AD2)37P0.3(AD3)36P0.4(AD4)35P0.5(AD5)34P0.6(AD6)33P0.7(AD7)32P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28VCC40GND20U1ST C89C52GND1VCC2V03RS4RW5EN6DATA 07DATA 18DATA 29DATA 310DATA 411DATA 512DATA 613DATA 714A15K161602VCC 图 3.3 3.5 键盘和报警电路在系统设计中，为了节省并行I/O口线，简化系统设计，我们采用了用两个并口来模拟串口，通过移位寄存器74LS164接2个LED来完成显示功能。

系统还需要一些按键来完成温湿度上下限设置，报警解除功能，当温湿度超过设定的值时，系统应该要报警指示，在本系统设计中，用了一个扬声器做温。