基于 GSM过程控制中的SMS(短信)检测模块设计

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1、基于 GSM过程控制中的SMS(短信)检测模块设计摘要：随着 GSM(Global System for Mobile communication)移动通信网络的迅 速普及和竞争的日益激烈，新技术和新业务的开发和应用已经提到一个十分重要的位置。短消息业务（SMS）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。本文提出了一种基于 GSM 短消息的SMS(短信)检测模块，在给出系统的总体设计的基础上，设计了系统的硬件和软件，并对其应用领域作了一些探 讨和研究。领 关键词 GSM；短消息； PDU 模式；AT 指令；MSP4

2、30 单片机V1 绪论1.1 课题背景进入 21 世纪，移动通信技术以惊人的速度迅猛发展。无论是 CDMA、2.5G 还是 3G，移动通信的发展目标都是在更好的语音通信之外，向用户 提供更加丰富多彩的高速无线数据应用。移动通信技术的进步使得高速的 无线数据应用成为可能。可以预见，高速的无线数据应用的发展也将使新 的移动通信技术更具吸引力。随着 2.5G 的逐渐成熟，世界各国 3G 网络的投入研究，基于无线数据应用的各项服务展现出其独特的魅力。短消息业务(SMS)作为 GSM(Global System for Mobile communication)网络的一种基本业务，以其连接简单、费 用低

3、廉、覆盖范围广、实现方便等优点得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于短消息业务的各种应用也蓬勃发展起来。短消息业务与语音及传真是 GSM 网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，经短消息中心完成存储和转发功能，每条短消息 的信息量为 140bit。在短消息的可靠传递基础上，GSM 专业调制解调器的 出现给GSM的发展注入了新的活力，它改变了传统的以语音为主要的通信手段，使GSM网络数据通信得到广泛的应用。目前市场上提供的GSM调制解调器和模块提供了RS232 标准数据接口，采用 AT 指令控制， 符合 ETSI 标准 GSM0707 和 GSM0705。基于这种技术，以

4、GSM 网络作为无线传输平台可以开发出多种应用领域。1.2 SMS(短信)检测模块发展现状目前远程监测主要有以下几种方式：短距离长线监测；通过市话网； 通过 internet 网络；通过自组网络(CDPD 网)；通过数传电台方式。距离长线监测和通过自组网络(CDPD 网)首先要自行建设通信网络，建网初期投资巨大，运营期间自主维护耗费人力物力较大，信号质量得以保证，效果好，相对运营费用高；通过市话网和 internet 方式以现有的网 络为依托，无需自行建设通信网络，但是由于市话网和 internet 难以达到 工业现场覆盖面，接入网络受到限制，局限性很大，网络运行效果取决于 网络运营商，线路安

5、全不能得到保证，其通信效果好，信号量大，运营费 用相对低廉；数传电台出现较早，应用很广泛，是一种不错的无线数传方 式，但是建网初期投资巨大，数传电台的传输范围有限，而且容易受到空 间无线信号的干扰，信号不能得到保障，但是数传电台信号传输实时性好， 运行费用低。SMS(短信)检测模块应用广泛，遍及国民经济的很多领域，典型应用概括为 以下几个方面。(1) 煤气/天然气，石油，电力等能源系统设备以及网络的远程监测： 发电机组，变电站，供电所的远程监测；煤气/天然气管线压力，温度，流量等远程监测；石油开采中抽油井各种参数的远程监测等。(2) 车辆状态远程监测： 如车辆位置/时间，运动方向/速度监测，远

6、程控制车辆中的设备，车辆丢失的查找和监测等。(3) 自动化工厂，生产过程，机器和设备的远程监测： 在自动化生产线上，一般由可编程逻辑控制器控制，可对其进行远程监测；关键的机器和设备关系到产品的质量和生产线的安全，对此类设备 工作参数可实现远程监测，超限报警。(4) 对人体有害的环境下的远程监测： 化工厂周围的空气质量的远程监测，噪声严重区域的噪声远程监测和噪声抑制；地震测试点的资料上传，气象监测点的资料上传。(5) 通风设备，制冷设备等的远程监测： 冷库/仓库的远程监测，矿井风设备，探矿设备的远程监测。 (6) 水库大坝、水闸、供水系统的远程监测：河流、湖泊、海潮的水位变化，水流量状态等关系到

7、灾害的发生和人 民生命财产安全，水质的变化对供水系统和人们的生活影响很大，远程实11时监测这些状态数据意义重大12,13。 (7) 各种信息查询系统： 交通信息、天气预报、银行系统等很多领域的信息查询14-19。 而目前这些监测系统无论从成本、可靠性、稳定性、使用方便性、还是维护的难易程度等方面都不能最大限度的使人满意。因此本文把 GSM 网络引入到SMS(短信)检测模块中，提出了基于 GSM 短消息的SMS(短信)检测模块。 GSM 网络是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟完善、覆盖面 最广、功能最强、用户最多的移动通信网络，GSM 短消息业务不需要建立 拨号连接，只需把待发的消息加

8、上目的地址发送至短消息中心，再由短消 息中心转发到最终目标。运用 GSM 短消息实现远程监测可靠性高、信号 传播距离远、覆盖面积广，并且可以节省建网初期的巨额投资，运营期间 无需维护网络，运行费用低廉。随着移动通信技术的迅猛发展，笔者相信 基于 GSM 短消息的SMS(短信)检测模块将广泛应用于国民经济的诸多领域，也将成为一个崭新的研究热点20-22。1.3 课题的主要工作及论文结构安排SMS(短信)检测模块一般由监测中心站和远程监测分站两部分组成。论文首 先给出系统的拓扑结构，论述系统的结构组成；然后对监测中心站和远程 监测分站两部分进行硬件设计，搭建整个系统的硬件框架；最后对监测中 心站和

9、远程监测分站两部分进行软件设计并进行调试。设计目标是真正实 现基于 GSM 短消息的远程数据通信，使其能够运用在实际的监测系统中， 最终面向产品开发。课题的主要工作是单片机的合理选型及其外围电路的设计、GSM 模块 的选择和整个系统的软件设计：单片机采用美国 TI 公司生产的 MSP430F149 系列芯片，论文中将详细讲述这一系列单片机的特点；GSM 模块选择德国西门子公司的 TC35 模块，通过标准 AT 指令控制；整个系统 的软件设计是本课题的重点，包括监测中心站程序设计和远程监测分站程 序设计。其中，监测中心站程序设计采用 Visual Basic 6.0 作为开发工具，燕山大学工学硕

10、士学位论文其软件包括监测中心控制界面及初始化程序、短消息的收发程序、数据处 理和保存程序。远程监测分站程序设计以 IAR 公司为 MSP430 系列单片机 开发的 C430 集成开发环境为开发平台，其软件包括单片机初始化、主程 序、数据显示程序、定时信号采集及处理子程序、短消息收发子程序。论文结构安排： 第一章为绪论，主要介绍课题的背景，远程测控系统的发展现状和本课题的主要工作。第二章为 GSM 网络基础知识及 SMS 通信原理，主要介绍 GSM 网络 的体系结构并详细讲述整个体系结构的四大子系统即移动台、基站子系统、 网络和交换子系统、运行子系统，另外还将详细介绍 GSM 短消息数据通 信原

11、理。第三章为系统的硬件设计部分，分监测中心站和远程监测分站两部分 进行设计。监测中心站部分设计监测中心服务器，介绍 GSM 通信模块 TC35 的硬件特性并设计其与监测中心服务器的通信方案。远程监测分站部分主 要讲述 MSP430F149 单片机的特点，设计包括液晶显示、键盘功能、串行 通信、A/D 转换等几个功能模块。最后设计给出整个SMS(短信)检测模块的硬件 结构。第四章为系统的软件设计部分，首先讲述对于本系统很重要的软件设 计基础，然后分监测中心站和远程监测分站两个部分进行软件设计。软件 设计基础主要讲述常见 AT 指令及使用方法和短消息的编码方式。监测中 心站软件设计介绍通信控件 M