毕业论文采用嵌入式移动网络的远程控制系统

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采用嵌入式移动网络的远程控制系统

序 言

进入二一十一世纪以来，计算机网络、通信技术、自动化技术、遥感技术、传感器技术以及大规模集成电路无不飞速发展，而其中最为引人瞩目的当是无线通信技术及无线通信网络飞速普及和应用。现今，无论国外还是国内通用的、覆盖广泛的无线网络已基本建设完成，例如中国移动的GSM网可实现全国及全球漫游，使手机等无线终端设备得以快速普及，可以说世界已经进入无线时代。而无线通信不仅仅可以传输话音信号，从本质讲，它是数据通信技术与移动通信技术结合的产物，数据通信才是无线传输的核心内容。近年来，移动通信的数据业务获得了迅猛发展，其年增长率远远高于电话业务，广阔的市场前景使得各大通信制造业巨头们纷纷投入到移动数据业务的竞争之中。作为数字蜂窝系统的典范，GSM系统已在全球获得了巨大的成功，其广阔的覆盖范围和良好的漫游性、安全性，再加上各种基于GSM的数据传输技术的不断发展，使得在GSM上进行数据通信成为在3G(第三代移动通信的简称)到来之前最好的一种手段。

随着GSM无线通信技术的不断发展和成熟，可用于实现快速、准确、独立、经济的远程监控、读取、控制远方的调控测量仪器，例如无人值守加油站、家用电力用表、水表、煤气表等，正在被越来越广泛应用到各种新的系统，具有非常广阔的应用前景。

本课题是借助公共移动通信网络进行远程控制和数据传输，比使用专门无线电波段及设备、或者架设专线进行远程控制和数据传输，都有非常大的优势。本课题把GSM模块作为信息传递的载体，使其与单片机和PC机结合起来构成的应用系统有着强大的生命力和广阔的应用空间，特别是在远程数据传输、远程监控领域更是受到人们的关注。并且具有造价低、可靠性高、不受地域限制、实现方便快捷、运行费用低廉等特点。

我借助于本地手机和远端设备的GSM模块、利用移动通信公司的服务，通过

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本地手机对远端设备发送指令进行控制、数据采集。远端设备是以单片机为核心，单片机对GSM模块和被控设备进行控制，并在上位机显示接收到的号码等数据。

本课题研究主要包括以下几方面的内容：

1. GSM网络的基本结构、SMS短消息协议和传输过程的简单介绍。 2.基于GSM网络数据传输系统设计方案。主要包括数据发送终端系统结构设计和原理和GSM MODEM的设计。

3.数据传输系统的上下位机GSM通信接口部分，实现对被控对象实行监控。

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第1章 概述

1.1 概述

我的课题主要由监控中心计算机、GSM（全球移动通信系统）模块、远端单片机控制板等部分构成。该系统应用了计算机软件编程技术、硬件接口技术、移动通信网络数据传输技术等。

系统借助于控制中心和远端设备的GSM模块、利用移动通信公司的服务，通过本地手机对远端设备发送短信指令进行控制。远端设备是以单片机为核心，单片机对GSM模块和被控设备进行控制，并在监控中心计算机上显示接收的数据。

该系统是借助于公共移动通信网络进行远程控制和数据传输，比使用专门无线电波段及设备、或者架设专线进行远程控制和数据传输，都有非常大的优势，具有造价低、可靠性高、不受地域限制、实现方便快捷、运行费用低等特点。

1.2 硬件设计

硬件设计其核心是西门子公司的TC35模块，该模块功能强大，能够进行语音传输、数据传输等，并且获得有我们国家的通信入网证。

硬件主要由单片机、RS232、TC35模块、SIM卡、接口电路、天线、被控对象等组成。其电路框图如下图1-1所示。

本 地 手 机 SIM 卡 TC35 单片机 上位机

图1-1

被控 对象 1.3 软件设计

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软件编程实现主要是以下几个方面：

（1）主程序开始要对模块进行初始化，并且设置异步串口通信方式，设置波特率9600bps，无校验位，8个数据位。

（2）通过串行口发送相应的AT指令进行操作。

（3）对PDU数据包的解码以及通过串行口发送到上位机。

1.4 主要技术指标

该设计可以远程控制灯的亮灭以及电机的开启和停止，GSM相关的AT命令，

GSM模块的使用。计算机以及单片机串口通信技术等。

1.5 应用

我的课题具有很广泛的应用。可以应用于工业控制、数据采集系统；电信基站自动测量监控系统；高速公路收费系统、铁路系统；降雨量远程监测系统、地下水远程监测系统；电力系统数据采集与控制系统、变电站数据远程测控系统；各类量度表远程自动抄表系统；河道水位自动监测系统；油井在线生产数据采集与控制系统；家庭所有设备的控制等，应用领域极其广泛。因此该项目有非常好的推广应用前景，并且能够产生极好的经效益。

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第2章 GSM系统的设计

2.1 GSM系统提供的业务

GSM是以加入窄带综合数字业务网（ISDN），向其用户提供ISDN业务为目标的，它所支持的业务主要有三大类：

1.基本电信业务：包括电话、短消息、紧急呼叫、传真、话音信箱、智能用户电报等，可以与PSTN（公共电话网）, ISDN等互通。

2.数据传输业务：包括300b/s和1200b/s异频双工数据传输，1200b/s，2400b/s, 4800b/s, 9600b/s同步双工数据传输，以及它们的分组式传输等，并与PSTN, ISDN和PDS（综合布线系统，Premises Distributed System）等互通。

3.补充业务：包括3方通话、会议电话、呼叫转移等。

2.2 SIM卡

2.2.1 SIM卡的功能

用户识别模块(Subscriber Identity Module)是一种带微处理器的封装在塑料中的智能IC卡，它是GSM系统中不可缺少的一个重要部分，是用户进入GSM网络的登记凭证。在SIM卡中，包含有用户识别信息，辅助业务信息、短消息、移动性信息和无线电资源信息等。在GSM系统中，通过对SIM卡的物理接口、逻辑接口的明确定义，来完成与移动终端的连接和信息交换，同时在SIM卡内进行用户信息存储、执行鉴权算法和产生加密密钥等工作。只有插入SIM卡，移动终端才能接入网络。它由CPU(8位)、程序存储器(3-8bit )、工作存储器(6-16bit )、数据存储器(128-256kbit )和串行通信单元五部分组成。

SIM卡分为3V和5V两种。手机最初使用的是5V的SIM卡；1998年后陆续使用3V的SIM卡；5V的SIM卡容量小且功耗大，容量一般在3K左右，能存储30个电话号码，3V的SIM卡容量大且省电，容量为8K，能存储100个电

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