基于GSM短信控制的应用与研究

张家港沙洲工学院 赵海兰 邱茂盛 高金存

1.引言

随着电子信息技术，控制技术的日益提升，社会信息化的逐步加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，人们对远程控制的要求越来越高。比如智能家居控制系统就是将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的远程监控、管理。这也是GSM模块在远程控制中的应用，还有远程抄表系统，远程水位控制系统，远程温湿度控制等等，都可以用手机短信息模块来远程完成。

2.C8051F020单片机的功能及特点

C8051F020单片机是美国Cygnal公司新推出的一种兼容51内核的单片机，是一款完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)，它在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其它功能部件。这些外设或功能部件包括：ADC、可编程增益放大器、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列(PCA)、内部振荡器、电源监视器等等，正是这些外设部件的高度集成为小体积、低功耗、高可靠性、高性能等特点，使我们的检测与控制的硬件大大简化。下面是C8051F020单片机的简要特点

①内核采用流水线结构，速度可达25MIPS（25MHz晶振），比普通的51快10倍；指令与标准51系列兼容，22个矢量中断源。JTAG调试方式，支持在系统、全速、非插入调试和编程，不占用片内资源。通过JATG接口可以使用安装在最终应用系统产品上的单片机进行非侵入、全速及在系统调试，为此保证了精确模拟外设的性能。

②片上集成64KB Flash，地址为0x0000～0Xffff..注意：该存储器中有512B保留给工厂使用，不能用于存储用户程序。有多达64位IO口线，所有口线可编程为弱上拉或推挽输出。8位500ksps可编程增益ADC，2路12位DAC，2路模拟比较器，内部电压基准，片内精确的VDD电源监视和降压检测、看门狗。由于C8051F020的高集成度，避免了外扩ROM、RAM、A/D、D/A、Watchdog、可编程I/O口、EEPROM（用片内Flash实现），大大简化了硬件电路，为形成以C8051F020为核心的单片系统创造了条件，从而可提高系统的可靠性。

③除了内部提供5个16位的通用定时/计数器外，C8051F020还提供1个片内编程的计数器/定时器阵列(PCA)，PCA包括1个专用的16位计数器/定时器，5个可编程的捕捉比较模块，时间基准可以是下面的6个时钟源之一：系统时钟/12；系统时钟/4；定时器0溢出；外部时钟输入；系统时钟和外部振荡频率/8。每个捕捉模块都有6种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、8位脉冲宽度调制器，频率输出、16位脉冲宽度调制器。

④C8051F020内部具有2个全双工UART、SMBUS/I2C总线和SPI总线，每种串行总线都完全用硬件实现，都能向CIP51产生中断，这些串行总线不共享定时器、中断或I/O端口，所以允许用户全部同时使用。C8051F020片内具有JTAG接口和逻辑，为生产和在系统测试FLASH存储器的读和写操作，以及非侵入式在电路调试提供边界扫描功能，片内接口完全符合IEEE1149.1规范。

⑤C8051F020能够满足绝大多数工业测控节点的要求，能够形成以C8051F020为核心的单片系统；配以外围测量单元，可以形成完整的测控节点，提高系统的可靠性。

3.TC35I模块的软硬件设计

3.1 TC35I模块的组成

TC35I是Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口，可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)。TC35I模块的工作电压为3.3-5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。

模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。TC35I模块的通讯全部采用AT+xxx完成。TC35I模块首次使用时，首先要测试其工作是否正常，由于其自带RS232接口，所以我们可以用PC机的串口调试软件进行调试。调试窗口如下：

图1

图1所示窗口中，AT+CNMI是新消息提示命令。当存储位置设置好后，我们必须要知道短信息什么时候有新短信息到来，这时候我们就要用AT+CNMI指令来设置短消息到来时的设置方式。AT+CNMI=2，1此命令的作用是当有新的短信息时给予提醒并显示存储位置，同时还会将信息存储到默认的内存位置，如果在接收窗口中返回了“OK”，说明设置成功了。利用以上串口可以这样去分别实现以下各功能：

1){1.AT+CMGF=1(文本格式)；2.AT+CMGS=拨打的对方手机号码；3.立刻输入发送内容；4.钩上“十六制发送”，然后输入1A，发送。}

上面就是实现发送短信的文本格式(只可以发送字母和数字，不可以输入文字)。

2){1.AT+CMGF=1；2.AT+CNMI=2，1；3.AT+CMGR=4(上一步显示几，就写几)}

这几步可以实现接收短信。

3){1.AT(握手指令)；2.ATD+对方手机号；3.AT+CLIP=1(显示来电显示)；4.ATA(接通电话)；5.ATH挂断电话）}

这几步实现手机打电话、接电话、挂电话的。

3.2 单片机控制TC35的方法

单片机控制TC35I模块只需设计一个TTL转RS232电平电路，连接到MCU的UART口，另一端直接连接到TC35I。单片机串口设置成模式1(9600,N,8,1)，依次将AT+xxx以ASCII码形式输出到UART口；接收TC35的数据采用中断方式。这里给出部分AT指令的定义。程序见下：

uchar code AT[]="AT"；//握手信号

uchar code ATE[]="ATE"； //关回显

uchar code AT_CNMI[]="AT+CNMI=1,1,2"；//AT+CNMI=2,1设置这组参数来了新信息直接显示到串口，不作存储

uchar code AT_CMGF[]="AT+CMGF=1"；//设置短信的格式为text格式

uchar code AT_CMGR[]="AT+CMGR="；//读取短信指令

uchar code AT_CMGS[]="AT+CMGS="；//发送短信指令

uchar code AT_CMGD[]="AT+CMGD="；//发送短信指令

uchar code successfully[]="Operate Successfully！"； //发送操作成功信息到目标号码

uchar code fail[]="Operate failed,try again！"； //发送操作失败信息到目标号码

简单的短消息初始化函数模块如下：

GSM模块初始化后，再把串口中断初始化，发送AT指令，单片机接收信息并判断解析要执行的内容。如果发送AT指令时出现问题时，首先确定你的串口发送数据是否正常，发送每一条AT指令后都要按ENTER键。

3.3 TC35I模块与MCU的硬件连接方式

图2 TC35I硬件引脚图

单片机与TC35I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其中电平转换及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片为核心，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，设计不当时就会对手机的通信质量产生影响。这个单片机系统其实就是一个具有GPRS功能的GSM手机模块加上单片机控制系统，GSM手机模块主要是用来建立无线信道，接收和发出短消息。单片机系统用来控制手机模块，并且对收到的短消息信息进行解释并执行。图2是手机短信模块的引脚图：

其中：24—29引脚为SIM卡引脚，分别为CCIN,CCRST,CCIO,CCCLK,CCVCC和CCGND。

4.小结

短消息服务作为GSM网络一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商与开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来了，GSM模块在短信息方面的应用最具优势。利用此GSM模块可以发送短信息到CPU，然后远程控制家里的灯的开关，还可以发信息远程控制家里的各种电器比如空调的开关，还可以实现家里有异常时实时报警到手机里。还可以用在无线抄表系统，远程控制温湿度等等。可以在上位机上用VB做好界面，利用短信息模块接收下位机的信息，用PC机远程监控家里的各种电器的运行状态。这也是目前物联网领域研究应用很多的一个领域。

[1]GSM模块使用说明书[S].天祥电子.

[2]Siemens TC35/TC37 Hardware Interface Description Vision 03.10.

[3]AT Command Set for TC35,TC37 and TC35 Terminal 03.10.

[4]刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信[J].天津理工学院学报,1999(2):57-61.

[5]郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社,2009,1.