单片机控制短信收发

郑州航空工业管理学院《单片机原理与应用》课程设计说明书09级电气工程及其自动化专业0906073班级题目单片机控制短信收发姓名学号指导教师职称讲师二О一二年六月二日2一．课程设计的目的目前，单片机已广泛应用到图民经济建设和日常生活的许多领域，成为测控技术现代化必不可少的重要工具。1．进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理；2．掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法；3．通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。4．通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术；5．通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应的工作打下基础。二．课程设计的具体要求1．原理图设计⑴原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确，端子要有标号；⑵图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明；⑶原理图要完整，CPU，外围器件，扩展器接口，输入/输出装置要一应俱全。2．程序调计⑴根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能；⑵根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。3．程序调试：将设计完的程序输入，汇编，排除语法错误，生成*OBJ文件。⑴按所设计的原理图，在实验平台上连线，检查无误；⑵将汇编后生成的*OBJ文件传送到实验装置，执行该程序，检查该程序、是否达到设计要求，若未达到，修改程序，直到达到要求为止。4．设计说明书⑴原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序；⑵程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述；⑶画出工作原理图，程序流程图并给出程序清单。三、单片机控制短信收发的基本原理GSM（GlobalSystemforMobilecommunication）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短消息功能可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将得到迅速普及。目前，人们设计的各类DTE设备基础上以微处理器为核心，带有RS232/RS485等通信接口，在物理层上很容易实现与GSM设置（如手机等）的连接。1.串口控制SMS的工作原理单片机与手机一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式，3通信速度可设定，通常为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时会对手机的通信质量产生影响。GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心，经短消息服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短消息的信息量限制为160字节。现在市场上大多数手机均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI（欧洲通信技术委员会）发布的，其中包含了对SMS的控制。利用GSM手机的串行接口，单片机向手机收发一系列的AT命令，就能达到控制手机收发SMS的目的。ETSI的GSM07.05中用于SMS收发控制的主要AT命令见表1。表1常用AT指令GSM07.05Function(功能)ATE0RESETAT+CSMS选择短信息服务AT+CPMS选择短信息内存AT+CMGF选择短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI显示新收到的短信息AT+CMGR读短信息AT+CMGS发送短信息AT+CMGL列出SIM卡中短信息AT+CMSS从SIM内存中发短信息AT+CMGW向SIM内存中写入待发短信息AT+CMGD删除SIM内存中的短信息AT+CSCB选择蜂窝广播信息GSM手机通过异步通信接口实现对SMS的控制共有三种接入协议：BlockMode；基于AT命令的TextMode；基于AT命令的PDUMode。PDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前，PDUMode应用最为广泛，基本上全国所有的电信局都提供支持PDUMode的短消息业务。有些地址则不支持TextMode和BlockMode，这就限制了这两种接入协议的应用，而且PDUMode已有取代BlockMode的趋势。为了保证系统具有广泛的适用性，本文采用PDU模式收发SMS。PDU相当于一个数据包，它由构成消息（SMS）的信息组成。作为一种数据单元，它必须包含源/目的地址、保护（有效）时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。当由移动终端发起时，PDU的格式为：4SMSCPDU类型MRDAPIDDCSVPUDLUD（0～140octed）当以移动终端为目的时，PDU的格式为：SMSCPDU类型OAPIDDCSSCTSUDLUD（0～140octed）其中，SMSC为短消息业务中心地址，DA/OA为源/目的地址，PID为协议识别，DCS为数据编码，UDL为用户数据长度，UD为用户数据，VP为有效时间，MR指明是发出信息，SCTS指明短消息到达业务中心的时间。2.PDU格式下短信息的接收根据设置不同，手机将收到的短消息保存在缓存单元或存入SIM卡，单片机从手机中接收短消息实质上就是从SIM或缓存中读出信息。这主要利用AT+CMGR和AT+CMGL两条指令来完成。由于不同的厂商对AT指令集的解释代码和响应信息不一样，所以单片机首先要确认能否与手机建立起通信，一般用ATE指令完成此确认；然后用AT+CMGF指令选定短消息的数据格式；在收到手机的正确回答反以AT指令完成读出功能。一般用AT+CMGL读取以前的信息，在收到手机的RING（振铃）数据时，用AT+CMGR读取实时信息。四、设计方案以下是我设计的物流数据采集系统中用到的接收SMS的一个实例，它说明了PDU模式的应用。单片机发送和接收（手机回答）均为ASCII码。所用手机为SIEMENSS3508i。操作过程如下（{}内为注释）:发送：ATE手机回答：OK{已建立联接}发送：AT+CMGF=0{选用PDU格式}手机回答：OK{允许选择PDU格式}发送：AT+CMGL=2{列出已有的短信息}手机回答：+CMGL：1，2，，24{1表示信息个数，2表示未发信息，24表示信息总容量}0D71683108370105F004000D81683179133208F10000026080410033802632184CF682D95E0DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608OK以上这组PDU格式的十六进制字符串，不但包含了短消息的内容，同时包含了发送者的手机号码、短信息中心号码、短消息发送时间等。下面对信息内容进行分析：0D：短信息中心地址（号码）长度。71：短信息中心号码类型，91是TON/NPI。TON/NPI遵守International/E.164标准，指在号码前需加“+”号；此外还可直有其他数值，但91最常用。683108370105F0：SMSC短信息所使用的服务中心号码13807310500。它经过十六进制以字节为单位的高低半字节换位处理，号码是奇数的添F，构成一个HEX字节。04：PDU类型，文件头字节。0D：主叫号码长度。81：主叫号码类型。3179133208F1：0A主叫号码，也经过了处理，实际号码为13973123801。500：PID，为协议标识。00：DCS短信息编码类型是GSMDefaultAlphabet，即由7位ASCII码移位组成8位十六进制码（octet），其方法见表2。1sthexB0A6A5A4A3A2A1A02ndhexC1C0B6B5B4B3B2B13rdhexD2D1D0C6C5C4C3C24thhexE3E2E1E0D6D5D4D35thhexF4F3F2F1F0E6E5E46thhexG5G4G3G2G1G0F6F56thhexH6H5H4H3H2H1H0G602608041003380:SCTS短信息发送时间，02/06/08/14：00：33.08。26：UDL经处理后的8位码（octet）短信息字节长度，它小于消息ASCII码的长度。32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608：UD编码后的PDU数据，短信息内容“2002/06/08/13：48ID102OKID103OKID201FAIL”。短信息的发送与接收短信息一样，发送时也要先建立联接，传送一些初始化指令，然后发送短消息内容。PDU数据串的内容说明如下：08：短信息信元SMSC（短信息中心号码）的字节长度91：短信息中心号码类型，91表明中心号码是国际通用电话号码。683108701305F0：短信息中心号码：8613807310500。11：PDUSMS发送的文件头字节。这里11指正常发送短信息。00：信息类型。这里00指让手机自动加上主叫号码。0B：被叫号码长度。81：被叫号码类型。3179133208F1：被叫号码13973123801。00：协议标识。00：短信息编码类型是GSMDefaultAlphabet。AA：短信息被保留的时间为4天，其计算方法依照表3。VP值短消息有效时间长度0～143（VP+1）×5分钟144～16712时+（VP-143）×30分168～1961天×（VP-166）197～2551周×（VP-192）26：PDU格式短信息编码后字节长度。32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608：编码后的PDU数据，短信息内容为“2002/06/08/13：48ID102OKID103OKID201FAIL”。1A：ASCII码CTRL^Z：报文结束标志。五、硬件设计单片机控制短信收发接口电平转换电路原理图如图1。6图1电路原理图1．系统核心部分---闪电存储型器件AT89C52单片机AT89C52有内部RAM，可以作为各种数据区使用，内部闪电存储器存放数字时钟的控制程序。它的主要功能是控制74LS138和74LS47，实现对LED显示器的位控和段控，完成时间的转换计算，并把计算的时间转换到相应的显示段码，控制LED显示器以动态扫描方式进行时、分、秒的显示。AT89系列单片机是ATMEL公司生产的。这是当前最新的一种电擦写8位单片机，与MCS-51系列完全兼容，有超强的加密功能，可完全替代87C51/52和8751/52。AT89C52是一种低功耗、高性能内含4K字节闪电存储器（FlashMemory）的8位CMOS微控制器。这种器件系以ATMEL高密度不挥发存储技术制造，与工业标准MCS-51指令系统和引脚完全兼容。片内闪电存储器的程序代码或数据可在线写入，亦可通过常规的编程器编程。例如，MP-100这样一种经济型的编程器，它支持通用EPROM等各种存储器、PAL、GAL以及INTEL、ATMEL和PHILIPS等各公司的全系列51单片机的编程。ME5103和ME5105仿真器支持AT89系列所有器件的调试、