基于GSM模块的温度采集系统

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二、总体方案设计

由于有线 Modem的通信方式的局限性，以及随着GSM移动通信网络的迅速普及，利用GSM模块实现基于短消息的数据传输成为重要的远程数据传输解决方案。

目前实现短消息的发送主要有以下几种方法：

1、通过移动网关发送短消息，使用该方法不需要附加的硬件，但是需要到电信部门申请网关，成本高，软件复杂，比较适合于一些大型的网络通信公司进行开发；

2、通过网站上提供的短信发送功能来实现，比如新浪、网易都提供这方面的服务，这种方法是这4种方法中实现起来最简单，所需资源最少的，但是对于网站的依赖性太强，对网络的依赖同样无法避免，不适用于项目开发；

3、在相关的系统中使用手机模块代替手机来实现与短消息中心的联系，从而实现短消息的发送与接受。使用手机模块利于系统集成，成本较低，而使用手机虽然也可以实现相应功能，但是需要外加数据线，成本相当高；

4、在电脑上通过GSMM ODEM向手机发送中文短消息，这是目前比较适合于小项目开发的一种方法，所需硬件包括一款手机，提供GSMMODEM以及相应的数据线或是红外线适配器。该方法编码简单，只需对AT指令和串口编程比较熟悉就可以实现，而且对硬件需求不高，并能自动收发短消息，但是该方法对短消息收发的控制较弱，通用性不强；但对于自动采集数据后发送检测数据的智能系统来说该方法最为简单实用。

本设计选用Microchip公司的PIC16F877单片机和Siemens公司的最新一代GSM模块TC35i，实现了一款具有短信收发功能的GSM modem原型。利用此modem原型，可以在应用系统之间以此modem和GSM网络为纽带，可以实现远地数据的传输。如图2所示。

LCD显示 PIC16F877 数据数据PIC16F877 LCD显示 监 控 中 心 GSM通信模块 GSM通信模块 监 控 中 心 发射部分

接收部分 GSM 网络 图2系统总体结构框图

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Microchip公司的PIC16F877芯片为40个引脚，常用的封装形式为PDIP40，在采用了数据总线与程序总线分开的方式进行运转，其中数据总线为8位，程序总线为14位，而堆栈是由硬件的方式来实现的，具有8层×13位的独立空间，既不占用程序存储器和数据存储器的空际那，也不需要进行进栈和出栈之类的堆栈操作专用指令，并且整个程序存储器Flash以8K×14位Flash使得PC所产生的13位地址最大可寻址空间为8K×14位，地址编码的最大范围为0000H～1FFFH，在单片机的内部还集成了14个功能各不相同的模块使单片机的功能得到更多的扩展，这些设计在大大简化单片机的硬件结构的同时又充分发展了单片机的基本功能，在提高系统的可靠性和多功能性方面取得了长足的进步。

TC35i通信模块具备GSM无线通信的全部功能，并提供标准的UART串行接口，支持GSM 07.05 所定义的AT命令集的指令。因此，MCU能够非常方便地通过UART接口与GSM模块连接，并直接使用AT命令就可以方便简洁地实现短信息的收发、查寻和管理。

本系统利用短消息实现远程数据传输应用，具有以下特点：

1、利用移动通信网络覆盖面广、网络设施完备的整体优势，不再需投资基础设施、随时随地实现“个性化”的服务；

2、实施与运行费用低，只需增加终端控制系统，运行时，短消息实行包月制或按每条0.10（选用中国移动）元计费，整体费用低；

3、可以实现在无人情况、环境恶劣、超远距离的情况下控制信息的收集和传送，硬件的品质保证了通信安全可靠；

4、系统应用独立性好，利用单片机控制TC35i模块，在一定范围内，如果要实现不同的应用，只需要对前台软件做一定修改。

三、硬件部分设计

系统分为监测中心站和远程监测分站两个部分：监测中心站主要由监测中心站服务

器、GSM无线通信模块、数据库系统及其应用软件组成；远程监测分站主要由单片机PIC16F877及外围电路、温度测试电路、显示电路LCD、串行通信电路以及GSM无线通信模块（TC35i）组成。监测中心控制GSM无线通信模块收发短消息，接收各监测分站采集的数据信息，然后对数据进行显示、处理和打印等。远程监测分站实现数据的采集、处理和显示，同时控制GSM无线通信模块收发短消息。监测中心站与远程监测分站之间通过GSM网络实现无线远程通信，实现了基于GSM网络的远程监测。

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（一）单片机PIC16F877A基本电路设计

该系统的MCU采用的是Microchip公司生产的PIC16F877单片机。这个单片机的硬件系统设计简洁，并且堆栈采用硬件方式，这样就省略了专用的堆栈指令使得指令系统也得到了精练，其功率消耗极低，驱动能力强，使它能和多种外部电路模块结合使用。此外它与其他的单片机最大的不同之处在于采用了哈佛总线结构，在芯片内部将数据总线和指令总线分离，并且采用不同的宽度（数据总线8为，指令总线14位）进行处理。

单片机PIC16F877各个管脚的功能如表1所示，其基本外围电路原理图如图3所示。

表1 PIC16F877的各个管脚对应功能表

引脚名 OSC1/CLIN OSC2/CLOUT MCLR/VPP 引脚序号 13 14 1 引脚类型 I O I/P 功能说明 时钟振荡器晶体连接端/外部时钟源输入端 时钟振荡器晶体连接端/时钟信号输出端 人工复位输入端（低电平有效）/编程电压输入端 基本功能：RA是一个输入/输出可编程的双向端口。此外还有第2、3功能 RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/ VREF- RA3/AN3/ REF+ RA4/T0CKI RA5/AN4/SS 2 3 4 5 6 7 I/O I/O I/O I/O I/O I/O RA0还是第0路模拟信号输入端 RA1还是第1路模拟信号输入端 RA2还是第2路模拟信号输入端和负参考电压端 RA3还是第3路模拟信号输入端和正参考电压端 RA4还是定时器0时钟输入端 RA5还是第4路模拟信号输入端，以及同步串口选择端 基本功能：RB一个输入/输出可编程的双向端口，作输入时内部有可编程的弱上拉电路，还有第2、3功能 RB0/INT RB1、 RB2 RB3/PRG RB4 RB5 RB6/PGC 33 34、35 36 37 38 39 40 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O RB还可作为外部中断输入端 RB3还可作为低电压编程输入端 还具有电平变化中断功能 还具有电平变化中断功能 还具有电平变化中断功能，兼在线调试输入端和串行编程时钟输入端 还具有电平变化中断功能，兼在线调试输入端和串行编程时钟输入端 RB7/PGD 基本功能：RC是一个输入/输出可编程的双向端口，此外还有第2、3功能 RC0/T1OSO/ T1CKI RC1/ T1OSI / CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/ SCL 15 16 17 18 I/O I/O I/O I/O RC0还可用作定时器1的振荡器输入端或时钟输出端 RC1还可用作定时器1的振荡器输出端或捕捉器2输入端或比较器2输出端或脉宽调制器PWM2的输出端 RC2还可用作捕捉器1输入端或比较器1输出端或脉宽调制器PWM1的输出端 RC3还可作为SPI串口的同步时钟输入或输出端

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续表 RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT 23 24 25 26 I/O I/O I/O I/O RC4还可作为SPI串口的数据输入端和IC串口的数据输入/输出端 RC5还可作为SPI串口的数据输出端 RC6还可作为通用同步/异步收发器USART的全双工异步发送脚或半双工同步传输的数据脚 RC6还可作为通用同步/异步收发器USART的全双工异步发送脚或半双工同步传输的数据脚 2基本功能：RD端口是一个输入/输出可编程的双向端口，此外全部引脚都有第2功能 RD0~RD7 PSP0~PSP7 19~22 27~30 I/O I/O 可作为从动并行端口与其他微处理器总线连接 基本功能：RE是一个输入/输出可编程的双向3线端口，全部引脚都有第2、3功能 RE0/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 VSS VDD 8 9 10 12，31 11，32 I/O I/O I/O P P RE0还可作为并口读出控制线或者模拟输入通道5 RE1还可作为并口写入控制线或者模拟输入通道6 RE2还可作为并口片选控制线或者模拟输入通道7 接地端 正电源端

图3 PIC16F877外围电路原理图

（二）单片机与LCD显示电路的设计

LCD显示电路是用1602芯片PIC16F877单片机共同完成的，LCD1602能显示数字、英文、标点符号的显示芯片，它内部有自己的显示表格能自动查表显示出接收到的数据，PIC16F877对其控制相对简单，符合本设计要求。LCD1602芯片各个管脚的功能如表2所示，其与PIC16F877单片机的电路连接原理图如图4所示。

表2 LCD1602的各个管脚对应功能表

续表

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