一种基于GSM网络的短消息教学
一种基于GSM网络的短消息教学[20191213091229]
摘 要
随着Internet和计算机技术的飞速发展，基于GSM网络的应用系统将成为IT产业的一个焦点问题。而短信因其廉价方便的优势被广泛作为信息交互的媒介，如何方便、快捷、高效、安全的传递信息一直是通信领域研究的热点。因此，对基于GSM短消息方式的教学辅助平台设计进行研究，将是一个非常有意义的课题。
论文从系统应用背景，模块分析，实现方法等方面对教学辅助平台的优点及可提升空间等问题进行详细的讨论。然后，设计了一种基于GSM短消息方式的教学辅助平台方案。本方案以GSM网络作为底层通信平台，通过串口与上位机相连，搭建相应的软硬件模块，计算机通过向串口收发AT指令与GSM模块形成数据通信回路，实现信息交互。其中，中文短信采取PDU模式。
系统主要由三个部分组成：学生老师的手持终端、无线接收设备和计算机软件。包含以下几个模块：短信接收存储模块、网络通信模块、串口通信模块以及数据库操作模块。
论文的具体设计与实现包括以下几个方面：
1、通过对GSM网络及AT指令相关的基础知识的研究，掌握短信收发过程数据信息的流动，在asp.net环境下实现信息发布。
2、实现串口通信，以PDU编码为短信模式实现收发短信。
3、完成短消息教学辅助平台系统的模型设计和软件设计。
4、重点对系统的功能进行实验和测试。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:字GSM通信模块；PDU编码；串口通信；AT指令 （5）查找特定描述关键字的问题。 （3）查找特定描述关键字的问题。
Keywords: GSM communication module； PDU encoding； serial communication； AT commands 目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 系统目标 1
1.3 论文的研究内容和章节安排 2
第2章 系统分析 3
2.1 业务需求 3
2.2 功能需求 3
2.3 使用范围 4
2.4 性能需求 4
2.5 安全需求 5
第3章 系统设计方案 6
3.1 系统框图 6
3.2 结构设计 7
3.3 系统软件设计 8
3.3.1 系统软件流程图 8
3.4 系统数据库设计 11
3.4.1 数据库设计步骤 11
3.4.2 概念结构设计 12
3.4.3 逻辑结构设计 13
第4章 详细设计与实现 17
4.1 模块设计 17
4.1.1 网页登陆模块的设计与实现 17
4.1.2 网页注册模块设计与实现 18
4.1.3 网站主页设计与实现 19
4.1.4 信息浏览页设计与实现 20
4.1.5 访问统计功能 20
4.1.6 报表打印的设计与实现 21
4.1.7 提交问题自动描述及查找的设计 21
4.2 SMS短消息服务相关技术分析 21
4.2.1 TC35模块分析 21
4.2.2 AT指令分析介绍 22
4.2.3 PDU编码原理分析 23
4.3 串口通信 25
4.3.1 串口初始化 25
4.3.2 发送短信设计与实现 26
4.3.3 接收短信设计与实现 26
4.3.4 统计辅助功能的设计 26
4.4 数据库操作 27
4.4.1 LINQ to SQL数据操作 28
第5章 系统调试 30
5.1 模块调试 30
第6章 总结和展望 34
6.1 总结 34
6.2 展望 35
参考文献 36
致 谢 37
第1章 绪论
本章首先介绍了本课题的研究背景及其研究意义，接着介绍了本系统的实现目标，最后概括了论文的组织结构。
1.1 课题背景及意义
在IT技术不断发展，通信网络不断完善的当今，基于GSM网络的应用系统开始成为人们关注的重点。短消息服务作为GSM网络提供的主要业务之一，现在已经成为人们交流的重要手段，其中蕴含着巨大的市场经济利益。短消息本身具有实效性高、简单、方便等优势，随着使用人数的不断增多及功能的不断强大，手机短信作为“第五媒体”的地位已经得到广泛的认同[1]。因此，以短消息作为远程数据访问的媒介不管是在技术实现上还是实际应用中都是可靠的。
当今各大院校的教学答疑及师生之间现有的沟通渠道，主要以电话及邮件的方式传递，前者不可避免的带来重复繁琐、效率低下、费用昂贵等问题，后者则造成信息的迟滞，这一点几乎是即时通信的大忌。显而易见，以上两者作为信息交互的媒介都不可避免的存在一定程度上的弊端。
文本短信的不受时间、地域限制，即时性高，交互方式简单，因此短信在很多方面可以补充解决传统信息交互方式存在的问题。基于GSM网络的短消息教学辅助平台，实现以下功能，接收短消息提问，插入数据库并发布在网络上，注册用户可以网上提问并针对相应问题进行回答，非注册用户权限仅可以浏览网页内容。本教学辅助平台实现了师生之间信息的交互，促进学术交流。
1.2 系统目标
（1）在安全性要求的基础上构建基于GSM网络的短消息教学辅助平台系统；
（2）实现数据网站显示与后台管理功能；
（3）关于网站显示，实现问题及回复的显示功能、访问统计功能、个人中心功能、水晶报表打印及针对输入问题进行描述查找相关问题并显示的功能。其中个人中心功能包括修改个人信息、显示登录用户所有提问的问题及发表的回复。
（4）关于后台管理功能，通过串口通信与SMS模块的相互合作，实现收发短信，并将接收到得短信插入数据库。管理数据库功能，如删除恶意提问及回复，提供统计辅助功能；
（5）前台网站与后台管理皆能稳定的运行。
1.3 论文的研究内容和章节安排
本课题的研究内容是设计一种基于GSM短消息教学辅助平台，以GSM网络为通信基础，以短信为数据交互媒介，进行数据信息的交互。
论文具体章节安排如下：
第一章，绪论。介绍了课题的研究背景及意义，并对论文的主要研究目标作了简要说明，最后介绍了论文的组织结构。
第二章，概要设计。本章探讨了系统的业务需求及功能需求，在此基础上讨论了系统的需求及结构设计，最后详细介绍了系统的数据库设计。
第三章，系统软件方案。根据软件设计原则确定了系统的软件设计方案，并绘制相应的流程图。
第四章，详细设计与实现。根据系统的软件设计方案，落实系统各模块的具体设计与实现。简要介绍了LINQ to SQL的数据操作。
第五章，系统调试。
第六章，总结和展望。对整个论文所描述的开发工作进行了总结，概括了该课题在实际研究中所取得的成果，最后对以后可以进行改进与完善的地方做出了展望。
第2章 系统分析
作为面向应用的系统，本章讨论系统的需求分析及结构设计，初步确定系统的结构框架，并在下一章中丰满其细节。
2.1 业务需求
为提高教学质量及加强师生之间学术交流，解决答疑等问题，教学辅助平台应运而生，在本系统实施后，师生之间可以通过短消息的形式交互。
系统能够接收来自师生之间的短信提问，并将其插入数据库上传网络。在网络显示端，信息被显示在网站上，并支持浏览及注册用户的回复，生成水晶报表，对提交问题进行数据重查，返回符合查找条件的问题；在后台管理端，进行与数据维护相关的工作，如删除恶意提问及回复、提供统计辅助等动能。
2.2 功能需求
根据系统的业务需求，总结出系统相应的功能需求。因为基于GSM短消息的教学辅助平台系软硬件结合的应用系统，因此，系统的功能需求分系统软件和系统硬件两方面。
1、系统软件
（1） 信息浏览：网页浏览、回复浏览。
（2） 短信服务：短信的接收、发送、删除、查找、计数等。
（3） 网页服务：信息发布、回复发布、个人中心功能、访问统计功能、提供水晶报表打印、对提交问题进行描述，根据其描述，返回符合相同描述查找条件的问题、防止恶意请求堵塞等。
（4） 系统管理：维护系统数据、统计辅助服务、退出系统等。
2、系统硬件
系统硬件需要实现与PC机联机通信进行数据传输，以短消息作为信息交互的媒介，因此该硬件需要支持AT指令，考虑到系统的安全性、稳定性与时效性，选择西门子公司生产的TC35通信模块。
2.3 使用范围
1、管理人员
（1）用来进行数据管理，接收、回复、删除短信；
（2）统计网站数据。
2、注册人员
（1）可以以网页或短信的形式发布信息；
（2）浏览及回复网页内容；
（3）修改个人信息；
（4）打印报表；
3、非注册人员
（1）可以以短信形式发布信息（系统检测该用户是否存在，如不存在则注册新用户）；
（2）浏览网页内容；
2.4 性能需求
教学辅助平台系统的运行和开发对运行环境还有一些要求。
（1）硬件平台：支持SMS服务的GSM模块；
（2）操作系统：Windows XP、Windows Sever 2003、Windows Vista、Windows7；
（3）数据库软件：SQL 2008 R2；
（4）软件平台：.NET Framework 3.5以上；
（5）网页设计软件：Microsoft Visual Studio 2010；
（6）开发语言：C#。
2.5 安全需求
教学辅助平台顾名思义主要用于学术交流，那么网页所发布的信息就要有所筛选，考虑到本系统的安全性，系统应具备以下几点要求。
（1）每个用户都需要单独的用户名；
（2）系统分前台显示与后台管理。
前台显示，用户可以进行一些简单的操作，如通知浏览、发布信息、回复信息、帮助信息等。
后台管理，管理人员用来管理数据、删除垃圾信息、维护系统功能等。考虑到网站极易受到攻击，安全性相对较差，因此除必须在网站上进行的数据操作外，将与数据库相关的大部分操作放在控制台即后台进行操作。
第3章 系统设计方案
本章讨论系统软件设计方案，首先简要介绍了系统框图，其次着重介绍系统软件的设计。
3.1 系统框图
短消息教学辅助平台系统主要由三个部分组成：学生老师的手持GSM无线控制终端、GSM 无线Modem TC35模块和计算机软件，系统框图如下图所示：
图3.1 系统结构框图
系统软件框图如图3.2所示，系统软件平台包括了用户界面、后台管理、数据库、GSM模块四个部分。GSM网络为整个系统的底层通信平台。系统软件通过串口连接与GSM模块TC35共同工作。其中，利用AT指令来控制TC35模块进行收发短信等操作。
图3.2 系统软件框图
3.2 结构设计
图3.3所示为系统功能结构框图。如图所示，系统分为后台管理和网站两大部分。在后台管理中进行短信的收发、删除、计数、数据库的维护和统计辅助等操作。
描述软件系统的总体逻辑结构按照不同的设计方法，有不同的总体逻辑结构。因为本系统采用面向功能或面向数据的设计方法，总体逻辑结构为一树形的功能模块结构图。
图3.3 系统功能结构
其中，网站功能如图3.4所示，在计算机上运行网页服务，主页显示所有问题的发布，点击可以浏览问题及相关回复。若要提交信息则需判断当前用户是否登陆。网页上会显示当前访问人数，当用户提交问题时，会自动在数据库中对该问题进行描述，查找与该描述相关的记录，并返回相符合项的信息。
图3.4 网站功能结构图
3.3 系统软件设计
3.3.1 系统软件流程图
在统软件设计的过程中，遵循系统软件设计原则，对短消息教学辅助平台进行软件设计。系统主要分为后台管理跟前台网页显示服务两部分。
（一）后台管理。如图3.5所示，在计算机上运行后台管理软件，需要设置串口参数并连接串口，串口连接成功，等待TC35模块进入正常工作状态后，系统才能开始的收发短信，执行各种功能，同时将收到的数据存入数据库。
图3.5 后台管理流程图
其中系统功能包括短信计数、发送短信、接收短信、删除短信、统计辅助等功能。如图3.6所示。
图3.6 系统功能框图
关于数据存储模块，在接收短信的过程中，经过PDU解码，会得到一条短信的详细信息，如接收时间、发送号码、短信内容等，系统会根据收到数据中提取出的手机号（注册项非空且唯一）来验证该用户是否注册过，如未注册过，系统会自动新添用户，将该条记录添加到BBSUser表中，并将提取出的短信内容记录存入BBSTopic表中。其流程如图3.7所示：
摘 要
随着Internet和计算机技术的飞速发展，基于GSM网络的应用系统将成为IT产业的一个焦点问题。而短信因其廉价方便的优势被广泛作为信息交互的媒介，如何方便、快捷、高效、安全的传递信息一直是通信领域研究的热点。因此，对基于GSM短消息方式的教学辅助平台设计进行研究，将是一个非常有意义的课题。
论文从系统应用背景，模块分析，实现方法等方面对教学辅助平台的优点及可提升空间等问题进行详细的讨论。然后，设计了一种基于GSM短消息方式的教学辅助平台方案。本方案以GSM网络作为底层通信平台，通过串口与上位机相连，搭建相应的软硬件模块，计算机通过向串口收发AT指令与GSM模块形成数据通信回路，实现信息交互。其中，中文短信采取PDU模式。
系统主要由三个部分组成：学生老师的手持终端、无线接收设备和计算机软件。包含以下几个模块：短信接收存储模块、网络通信模块、串口通信模块以及数据库操作模块。
论文的具体设计与实现包括以下几个方面：
1、通过对GSM网络及AT指令相关的基础知识的研究，掌握短信收发过程数据信息的流动，在asp.net环境下实现信息发布。
2、实现串口通信，以PDU编码为短信模式实现收发短信。
3、完成短消息教学辅助平台系统的模型设计和软件设计。
4、重点对系统的功能进行实验和测试。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:字GSM通信模块；PDU编码；串口通信；AT指令 （5）查找特定描述关键字的问题。 （3）查找特定描述关键字的问题。
Keywords: GSM communication module； PDU encoding； serial communication； AT commands 目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 系统目标 1
1.3 论文的研究内容和章节安排 2
第2章 系统分析 3
2.1 业务需求 3
2.2 功能需求 3
2.3 使用范围 4
2.4 性能需求 4
2.5 安全需求 5
第3章 系统设计方案 6
3.1 系统框图 6
3.2 结构设计 7
3.3 系统软件设计 8
3.3.1 系统软件流程图 8
3.4 系统数据库设计 11
3.4.1 数据库设计步骤 11
3.4.2 概念结构设计 12
3.4.3 逻辑结构设计 13
第4章 详细设计与实现 17
4.1 模块设计 17
4.1.1 网页登陆模块的设计与实现 17
4.1.2 网页注册模块设计与实现 18
4.1.3 网站主页设计与实现 19
4.1.4 信息浏览页设计与实现 20
4.1.5 访问统计功能 20
4.1.6 报表打印的设计与实现 21
4.1.7 提交问题自动描述及查找的设计 21
4.2 SMS短消息服务相关技术分析 21
4.2.1 TC35模块分析 21
4.2.2 AT指令分析介绍 22
4.2.3 PDU编码原理分析 23
4.3 串口通信 25
4.3.1 串口初始化 25
4.3.2 发送短信设计与实现 26
4.3.3 接收短信设计与实现 26
4.3.4 统计辅助功能的设计 26
4.4 数据库操作 27
4.4.1 LINQ to SQL数据操作 28
第5章 系统调试 30
5.1 模块调试 30
第6章 总结和展望 34
6.1 总结 34
6.2 展望 35
参考文献 36
致 谢 37
第1章 绪论
本章首先介绍了本课题的研究背景及其研究意义，接着介绍了本系统的实现目标，最后概括了论文的组织结构。
1.1 课题背景及意义
在IT技术不断发展，通信网络不断完善的当今，基于GSM网络的应用系统开始成为人们关注的重点。短消息服务作为GSM网络提供的主要业务之一，现在已经成为人们交流的重要手段，其中蕴含着巨大的市场经济利益。短消息本身具有实效性高、简单、方便等优势，随着使用人数的不断增多及功能的不断强大，手机短信作为“第五媒体”的地位已经得到广泛的认同[1]。因此，以短消息作为远程数据访问的媒介不管是在技术实现上还是实际应用中都是可靠的。
当今各大院校的教学答疑及师生之间现有的沟通渠道，主要以电话及邮件的方式传递，前者不可避免的带来重复繁琐、效率低下、费用昂贵等问题，后者则造成信息的迟滞，这一点几乎是即时通信的大忌。显而易见，以上两者作为信息交互的媒介都不可避免的存在一定程度上的弊端。
文本短信的不受时间、地域限制，即时性高，交互方式简单，因此短信在很多方面可以补充解决传统信息交互方式存在的问题。基于GSM网络的短消息教学辅助平台，实现以下功能，接收短消息提问，插入数据库并发布在网络上，注册用户可以网上提问并针对相应问题进行回答，非注册用户权限仅可以浏览网页内容。本教学辅助平台实现了师生之间信息的交互，促进学术交流。
1.2 系统目标
（1）在安全性要求的基础上构建基于GSM网络的短消息教学辅助平台系统；
（2）实现数据网站显示与后台管理功能；
（3）关于网站显示，实现问题及回复的显示功能、访问统计功能、个人中心功能、水晶报表打印及针对输入问题进行描述查找相关问题并显示的功能。其中个人中心功能包括修改个人信息、显示登录用户所有提问的问题及发表的回复。
（4）关于后台管理功能，通过串口通信与SMS模块的相互合作，实现收发短信，并将接收到得短信插入数据库。管理数据库功能，如删除恶意提问及回复，提供统计辅助功能；
（5）前台网站与后台管理皆能稳定的运行。
1.3 论文的研究内容和章节安排
本课题的研究内容是设计一种基于GSM短消息教学辅助平台，以GSM网络为通信基础，以短信为数据交互媒介，进行数据信息的交互。
论文具体章节安排如下：
第一章，绪论。介绍了课题的研究背景及意义，并对论文的主要研究目标作了简要说明，最后介绍了论文的组织结构。
第二章，概要设计。本章探讨了系统的业务需求及功能需求，在此基础上讨论了系统的需求及结构设计，最后详细介绍了系统的数据库设计。
第三章，系统软件方案。根据软件设计原则确定了系统的软件设计方案，并绘制相应的流程图。
第四章，详细设计与实现。根据系统的软件设计方案，落实系统各模块的具体设计与实现。简要介绍了LINQ to SQL的数据操作。
第五章，系统调试。
第六章，总结和展望。对整个论文所描述的开发工作进行了总结，概括了该课题在实际研究中所取得的成果，最后对以后可以进行改进与完善的地方做出了展望。
第2章 系统分析
作为面向应用的系统，本章讨论系统的需求分析及结构设计，初步确定系统的结构框架，并在下一章中丰满其细节。
2.1 业务需求
为提高教学质量及加强师生之间学术交流，解决答疑等问题，教学辅助平台应运而生，在本系统实施后，师生之间可以通过短消息的形式交互。
系统能够接收来自师生之间的短信提问，并将其插入数据库上传网络。在网络显示端，信息被显示在网站上，并支持浏览及注册用户的回复，生成水晶报表，对提交问题进行数据重查，返回符合查找条件的问题；在后台管理端，进行与数据维护相关的工作，如删除恶意提问及回复、提供统计辅助等动能。
2.2 功能需求
根据系统的业务需求，总结出系统相应的功能需求。因为基于GSM短消息的教学辅助平台系软硬件结合的应用系统，因此，系统的功能需求分系统软件和系统硬件两方面。
1、系统软件
（1） 信息浏览：网页浏览、回复浏览。
（2） 短信服务：短信的接收、发送、删除、查找、计数等。
（3） 网页服务：信息发布、回复发布、个人中心功能、访问统计功能、提供水晶报表打印、对提交问题进行描述，根据其描述，返回符合相同描述查找条件的问题、防止恶意请求堵塞等。
（4） 系统管理：维护系统数据、统计辅助服务、退出系统等。
2、系统硬件
系统硬件需要实现与PC机联机通信进行数据传输，以短消息作为信息交互的媒介，因此该硬件需要支持AT指令，考虑到系统的安全性、稳定性与时效性，选择西门子公司生产的TC35通信模块。
2.3 使用范围
1、管理人员
（1）用来进行数据管理，接收、回复、删除短信；
（2）统计网站数据。
2、注册人员
（1）可以以网页或短信的形式发布信息；
（2）浏览及回复网页内容；
（3）修改个人信息；
（4）打印报表；
3、非注册人员
（1）可以以短信形式发布信息（系统检测该用户是否存在，如不存在则注册新用户）；
（2）浏览网页内容；
2.4 性能需求
教学辅助平台系统的运行和开发对运行环境还有一些要求。
（1）硬件平台：支持SMS服务的GSM模块；
（2）操作系统：Windows XP、Windows Sever 2003、Windows Vista、Windows7；
（3）数据库软件：SQL 2008 R2；
（4）软件平台：.NET Framework 3.5以上；
（5）网页设计软件：Microsoft Visual Studio 2010；
（6）开发语言：C#。
2.5 安全需求
教学辅助平台顾名思义主要用于学术交流，那么网页所发布的信息就要有所筛选，考虑到本系统的安全性，系统应具备以下几点要求。
（1）每个用户都需要单独的用户名；
（2）系统分前台显示与后台管理。
前台显示，用户可以进行一些简单的操作，如通知浏览、发布信息、回复信息、帮助信息等。
后台管理，管理人员用来管理数据、删除垃圾信息、维护系统功能等。考虑到网站极易受到攻击，安全性相对较差，因此除必须在网站上进行的数据操作外，将与数据库相关的大部分操作放在控制台即后台进行操作。
第3章 系统设计方案
本章讨论系统软件设计方案，首先简要介绍了系统框图，其次着重介绍系统软件的设计。
3.1 系统框图
短消息教学辅助平台系统主要由三个部分组成：学生老师的手持GSM无线控制终端、GSM 无线Modem TC35模块和计算机软件，系统框图如下图所示：
图3.1 系统结构框图
系统软件框图如图3.2所示，系统软件平台包括了用户界面、后台管理、数据库、GSM模块四个部分。GSM网络为整个系统的底层通信平台。系统软件通过串口连接与GSM模块TC35共同工作。其中，利用AT指令来控制TC35模块进行收发短信等操作。
图3.2 系统软件框图
3.2 结构设计
图3.3所示为系统功能结构框图。如图所示，系统分为后台管理和网站两大部分。在后台管理中进行短信的收发、删除、计数、数据库的维护和统计辅助等操作。
描述软件系统的总体逻辑结构按照不同的设计方法，有不同的总体逻辑结构。因为本系统采用面向功能或面向数据的设计方法，总体逻辑结构为一树形的功能模块结构图。
图3.3 系统功能结构
其中，网站功能如图3.4所示，在计算机上运行网页服务，主页显示所有问题的发布，点击可以浏览问题及相关回复。若要提交信息则需判断当前用户是否登陆。网页上会显示当前访问人数，当用户提交问题时，会自动在数据库中对该问题进行描述，查找与该描述相关的记录，并返回相符合项的信息。
图3.4 网站功能结构图
3.3 系统软件设计
3.3.1 系统软件流程图
在统软件设计的过程中，遵循系统软件设计原则，对短消息教学辅助平台进行软件设计。系统主要分为后台管理跟前台网页显示服务两部分。
（一）后台管理。如图3.5所示，在计算机上运行后台管理软件，需要设置串口参数并连接串口，串口连接成功，等待TC35模块进入正常工作状态后，系统才能开始的收发短信，执行各种功能，同时将收到的数据存入数据库。
图3.5 后台管理流程图
其中系统功能包括短信计数、发送短信、接收短信、删除短信、统计辅助等功能。如图3.6所示。
图3.6 系统功能框图
关于数据存储模块，在接收短信的过程中，经过PDU解码，会得到一条短信的详细信息，如接收时间、发送号码、短信内容等，系统会根据收到数据中提取出的手机号（注册项非空且唯一）来验证该用户是否注册过，如未注册过，系统会自动新添用户，将该条记录添加到BBSUser表中，并将提取出的短信内容记录存入BBSTopic表中。其流程如图3.7所示：
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