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基于ARM的GSM网络远程控制系统设计.doc
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基于ARM的GSM网络远程控制系统设计.doc
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摘 要
利用 GSM 网络覆盖范围广、稳定性好和运行成本低等优点,结合目前流行的嵌入式
系统技术,设计了一种基于 ARM 的 GSM 网络远程控制系统。本文详细介绍了系统的硬件
设计。系统包括主控制模块和从控制模块两大部分。其中,主控制模块主要由 ARM 微控
制器 LPC2114、工业 GSM 模块 TC35i 及 315M 无线收发模块组成;从控制模块主要由
STC89C52 单片机和 315M 无线收发模块组成。
同时,本文给出了详细的程序流程图以及思路,为了使系统具有很高的实时性、稳
定性和可靠性,本系统主控制模块以 μC/OS-II 操作系统为软件平台进行软件设计。通
过设计,该系统可以通过手机短信进行远程控制 3 路电灯和 1 路 4 相步进电机,并返回
相应的控制信息,电灯和步进电机的运行相互独立,互不影响,整个系统操作方便,具
有良好的稳定性、可靠性和扩展性。
关键词:LPC2114、GSM、STC89C52、315M 无线收发模块、μC/OS-II
Abstract
The GSM network has wide coverage, good stability and low operating costs,and
combined with the prevailing technology of embedded systems,designed a GSM networt
remote control system which is based on ARM.This paper describes the design of this
system’s hardware.This system includes two major parts:the master control module and slave
control module.Among them,the master control module build up with the ARM
microcontroller LPC2114, the industrial GSM module TC35i and the 315M wireless
transceiver modules; and the slave control module build up with the STC89C52 single-chip
and the 315M wireless transceiver modules.
At the same time, this paper presents a detailed flow chart of procedures, as well as ideas,
in order to make the system has high Real-Time ability,stability and reliability, the system’s
master control module use μC/OS-II operating system software platforms for software design.
Through the design, the system can be carried out through the SMS remote control 3-way
lamp and 1 way 4-phase stepper motor, and return the corresponding control information,
lamp and stepping motor running independent and no interaction of each other, the whole
system easy to operate, has good stability, reliability and scalability.
Key words: LPC2114 GSM STC89C52 315M wireless transceiver modules
μC/OS-II
目录
1 绪论 ..................................................................1
2 系统方案设计 ..........................................................2
2.1 设计任务 ............................................................2
2.2 系统方案选择 ........................................................2
2.2.1 系统模型比较及系统模型选择.......................................3
2.3 总体设计方案选择 ....................................................3
2.3.1 ARM 微控制器的选择 ...............................................3
2.3.2 软件方案的选择...................................................3
3 系统硬件设计 ..........................................................5
3.1 主控制模块硬件设计 ..................................................5
3.1.1 LPC2114 微控制器 ................................................5
3.1.2 工业 GSM 模块 TC35i ...............................................6
3.1.3 短信收发模块.....................................................8
3.1.4 315M 编解码芯片 ..................................................9
3.1.5 315M 无线收发模块 ...............................................10
3.1.6 主控制模块 315M 无线收发模块驱动电路设计.........................11
3.2 从控制模块硬件设计.................................................11
3.2.1 STC89C52RC 单片机 ...............................................12
4 系统软件设计 .........................................................14
4.1 UC/OS-Ⅱ移植概述....................................................14
4.2 短信帧格式及 AT 指令 ................................................21
4.2.1 SMS(短信息)帧格式.............................................21
4.2.2 PDU 数据格式分析 ................................................21
4.2.3 发送 PDU 串的编制 ..............................................23
4.2.4 接收 PDU 串的编制 ..............................................24
4.2.5 AT 指令及其用法 .................................................25
4.3 主微控制器软件设计 .................................................28
4.3.1 任务 0 的软件设计................................................28
4.3.2 任务 1 的软件设计................................................29
4.3.3 任务 2 的软件设计................................................30
4.3.4 任务 3 的软件设计................................................31
4.3.5 检测 IO 口的软件设计.............................................31
4.4 从微控制器软件设计 .................................................32
4.4.1 主函数程序程序设计..............................................33
4.4.2 定时中断 0 程序设计..............................................33
4.4.3 外部中断 0 服务程序设计..........................................34
5 软硬件综合调试 .......................................................35
5.1 软件调试...........................................................35
5.1.1 应用 ADS1.2 软件进行主控制模块的程序调试........................35
5.1.2 将程序下载到主控制器 LPC2114 中.................................36
5.2 应用 KEIL 软件进行从控制模块程序调试................................38
5.3 硬件调试...........................................................39
5.4 系统整体调试.......................................................39
6 展望 .................................................................41
结束语 ..................................................................42
致谢词 ..................................................................43
参考文献 ................................................................44
附录 ....................................................................45
附录 1:系统控制命令表 ...................................................45
附录 2:主控制模块电路原理图 .............................................46
附录 3:从控制模块电路原理图 .............................................47
附录 4:本设计主控制器的部分源程序 .......................................48
附录 5:本设计从控制器的部分源程序 .......................................67
1 绪论
近年来,远程监控技术备受人们关注,尤其在设备的性能监测和故障诊断领域都得
到了广泛的应用。目前使用较多的是基于 Internet,PSTN 公用电话网或者现场总线网络
的有线数据传输方式。但是在最近几年,随着数字无线通信技术的成熟,远程监控技术
进入一个新的发展阶段。
GSM 网是目前我国应用范围最广的数字移动通信系统,加上近些年来手机 GSM 网络
的发展完善,现在这种技术已经非常成熟,达到了盲区少,信号稳定,自动漫游,无同
频干扰,保密性好,并且通讯距离不受周围环境影响的水平。尤其是 GSM 短信息,灵活
方便,可以跨市、跨省、甚至跨国传送,而且每发送一条短信息只要 6 分钱,非常可靠
廉价。此外,移动手机 SIM 卡近年来可以 0 元申请办理,某些套餐的使用费用比固话还
低。因此利用手机短信来实现报警、超远程遥控工业设备、传输数据是一个非常不错的
选择。目前,基于 GSM 网的远程监控系统已成功应用于北京 08 奥运场馆的火灾监控系
统;泰山旅游景区的火灾监控系统;很多大中城市的公交车/出租车管理系统、车队交
通管理和控制指挥系统;变电站、电表、水塔、水库或环保监测点等监测数据的无线传
输和无线自动警报;远程无线控制高压线路断电器、加热系统、防洪拦阻系统或其它机
电系统的启动和关闭;控制和监测香烟、食品和饮料自动售货机的运行状态和存货水平、
农业灌溉控制及信息采集系统、水文检测系统、自来水水位自动监控系统、防盗报警及
住宅智能化等领域。
随着移动通信的发展,手机在人们的生活中变得越来越普及,对人们的生活的影响
越来越大。特别移动通信网络的服务质量进一步提高,短消息延迟的进一步减小、通信
资费进一步下调,这为通过手机短信息(SMS)进行远程控制提供了更加广阔的前景。
再加上手机模块利于系统集成,成本较低,在偏远地区、海岛等架设通信线路困难或不
经济的地方,工程服务设施也可以自由灵活地设置,不再受地形条件的限制。总之,GSM 模
块价格低廉、应用广泛,基于 GSM 网的远程监控系统有着非常诱人的应用前景。
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oligaga
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