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基于单片机的GSM短消息收发系统摘要目前手机短信息的应用越来越广泛，它已经不仅仅作为交流信息的工具，渐渐的开始用在工程上，如家电的远程控制、电压的远程采集等。本文将比较详尽的介绍了基于手机短信的PC机短信发送软件和数据采集系统的硬件电路部份和软件编程部份，以及手机短消息的AT命令。借助系统模型，阐明GSM模块收发短信的基本概念以及串口控制SMS的基本原理。详细介绍单片机控制GSM模块工作的软件实现过程，对怎样用单片机控制GSM模块收发短信进行探讨，也对程序设计的主体思想作了较为细致的分析。为了能够让您详细的了解它们的原理，本文按照SMS的基本概念、PDU数据格式、AT命令、手机短消息实现的三种方法、应用实例的顺序介绍。目录摘要第一章前言......................................................................................-4-第二章SMS基本概念...............................................................................-7-§2-1短消息的体系结构................................................................-7-§2-2重要概念................................................................................-8-§2-3SMS组成要素........................................................................-9-§2-4短消息不可到达的原因......................................................-10-§2-5短消息的发送格式..............................................................-10-第三章PDU数据格式及AT命令...........................................................-12-§3-1PDU数据格式......................................................................-12-§3-2短信AT命令介绍.................................................................-16-第四章手机短信应用实例....................................................................-24-§4-1手机短消息实现的三种方法...............................................-24-§4-2手机短信的应用实例...........................................................-25-第五章总结............................................................................................-36-致谢..................................................................................................-38-参考文献..................................................................................................-37-第一章前言GSM手机电路由无线收发信机、基带信号处理电路、基带控制电路、存储电路、键盘、显示器、外部接口等部分组成。射频单元。射频单元的发信通路将基带单元产生的270.833kbit/s的TDMA帧数据流信号接GMSK调制方法形成I、Q信号，再调制到900MHz或1800MHz射频信号，经射频开关，由天线发射出去，收信通路将天线接收的信号经低噪声放大、解调，产生基带I、Q信号，通过解调和均衡将模拟的I、Q信号进行数字化，恢复出数字基带信号，送基带电路处理。射频单元的本振信号通常从时基电路获得基准频率，然后采用锁相环技术实现频率合成。基带芯片与基带信号处理电路。GSM基带芯片是通信终端产品的关键部件，现在比较流行的一般有单IC封装和双IC封装两种形式。多家公司可以大量供应成套的芯片组，如TI、ADL/TIP、Lucent、VLSI等。这为国产手机基带芯片设计提供了有益的参考。基带电路包括信道编／译码，加密／解密、TDMA帧形成／信道分离及基准时钟电路、话音编／译码、码速适配器等。送话器的话音信号经过8kHz抽样及A／D变换，成为均匀量化的数据流，经话音编码、信道编码、交织、加密等处理，形成270.833kbit/s的TDMA帧数据流，送调制器发送。在接收通道执行与发信通道相反的过程。帧及信令控制以时钟基准部分提供统一帧号、时隙号、1／8bits时钟等基础，实现同步。控制器。控制器实现对手机系统的控制，包括协议处理、射频电路控制、基带电路控制、键盘输入、显示器输出、SIM卡接口及数据接口等功能。SMS（ShortMessageService）短信息服务是GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心(ServiceCenter)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。典型的应用有：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；车队交通管理和控制指挥系统；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等等。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时，它对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高，且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。本文的远程数据采集系统就是根据GSM的SMS远程数据传送功能完成其远程控制的。而短信精灵是为了解决手机短信输入麻烦而编制的。下面简要的介绍一下这两个系统。手机短消息的收发都是通过GSMModel的通用AT命令来实现的。AT命令是主要的移动电话生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制的，其中包含对SMS的控制。AT命令在此基础上演化并被加入GSM07.05标准，以及之后的GSM07.07标准。本文的两个系统都是以AT命令为基础开发的。远程数据采集系统采用Atmel公司的AT89C51作为核心控制器件，并且采用ADC0809作为数据采集器件，短信收发模块采用手机西门子6688。AT89C51的晶振是11.095MHz使其串口传输速率可达到19200Hz，这主要是为了使其能可靠的与手机通讯。而且AT89C51的程序选用汇编格式编写，这样能更节省系统的内存空间和提高系统的执行速度。同时由于手机模块的AT命令的响影实时性要求不是很高故采用查询串口的方法编写。数据采集器件ADC0809使系统可以完成1～8路的数据采集，采集精度为8位，且采集范围为1～5V，同时不需要参考点，这使数据采集更方便、更准确。为了使远程数据采集系统完整，我又用VB编制了与其配合使用的PC机程序。在这个程序中用户可以简单明了的观察八路数据的采集情况。短信精灵是通过PC机收/发短信的软件。为了能够使该软件正常运行，必需通过数据线使PC机与手机连接。短信精灵主要部分是通过VB的MSComm控件实现PC机与手机的通讯。当通讯建立后，通过对手机发给串口数据的处理来实现手机短信收发。第二章SMS基本概念GSM中唯一不要求建立端-端业务路径的业务就是短消息，即使移动台已处于完全电路通信情况下仍可进行短消息传输。短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立，消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心（SMSC）进行中继，消息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。§2-1短消息的体系结构GSM标准中定义的点-点短消息服务使得短消息能在移动台和短消息服务中心之间传递。这些服务中心是通过称为SMS-GMSC的特定MSC同GSM网络联系的。涉及SMS管理的协议如下图所示。图2.1管理协议图SME：ShortMessagingEntity，短消息实体。它可以接收或改善短消息，位于固话系统、移动基站或其他服务中心内；SMSC：ShortMessageServiceCenter，短消息服务中心，负责在基站和SME间中继、储存或转发短消息；移动台（ME）到SMSC的协议能传输来自移动台或朝向移动台的短消息，协议名为SMTP（ShortMessageTransmissionProtocol）；SMCGWMS或SMCGMSC：SMS-GatewayMSC，SMS网关。接收由SMSC发送的短消息，向HLR查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心；HLR：HomeLocationRegister，归属位置寄存器。用于永久储存管理用户和服务记录的数据库，由SMSC产生。SMS网关与HLR之间的协议使前者可以要求HLR搜索可找到的用户地址。它与MSC与HLR之间的协议一起，能在移动台因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。MSC：MobileSwitchingCenter，移动交换中心。负责系统切换管理并控制来自或发向其他电话或数据系统的拔叫。VLR：VisitorLocationRegister:，访问位置寄存器。含有用户临时信息的数据库。交换中心服务访问用户时需要这些信息。§2-2重要概念移动起始短消息：MobileOriginatedShortMessage。一个GSM用户发送短消息时，他必须至少在其内容中包含最终地址的识别符，和处理这消息的服务中心号码，然后请求传递。短消息的传输要求在移动台和MSC之间建立信令连接。消息本身的传递要求在无线路径上建立专用的链路层链接，并要求采用专用的消息传递协议。在规定的协议栈的顶部是所谓的传输层协议，在移动起始短消息情形下，它是一条单独的报文，即SMTP（不是TCP/IP的SMTP）短消息传送报文，低层处理应答的传送，它只指出SMSC已收到报文。移动终接短消息：MobileTerminatedShortMessage。目的地为GSM用户的短消息必须首先先从发送方路由至短消息服务中心，然后再被路由至实际地址。当SMSC有短消息需发送到期某一GSM用户时，它建立一条包含各种利于接收者的信息的SMS-DELIVER报文。此信息包括用户的内容，最初的发送者身份及用