移动通信网环境检测系统
在无线通信技术日益发展的今天，远程检测技术已经广泛应用，且其本身也随着通信技术的发展而经历着一次次变革，基于移动通信网的远程检测逐渐成为主流。 HM000061
本文介绍了一种基于移动通信网的环境检测系统的设计。该系统以单片机为控制器，TC35和DS18B20作为GSM和检测模块的核心，实现短消息的收发，用户信息号码的识别，以及温度采集等功能。用户向检测终端发送短消息查询当前温度，检测终端在收到信息后识别信息并提取用户号码，以短消息的方式将实时温度信息回复给用户。经试验运行，各项性能指标已经基本达到了设计的要求。 查看完整请+Q:351916072获取
本文由六章内容组成。第一章主要论述设计的背景、意义和目的，设计方案的形成，并简要介绍GSM网络和SMS系统的基本知识。第二章对方案的选择进行论证。第三章重点介绍系统硬件设计，从控制、GSM、检测三个模块分别论述。第四章介绍了系统软件设计，第五章介绍了各模块和整机的调试过程以及结果展示。第六章总结整个毕业设计过程和存在的不足，并对系统的功能拓展进行了展望。
关键词：远程检测；GSM；单片机；TC35；DS18B20
1.1.2 移动通信的发展
移动通信技术可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M·G·马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海哩。而现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。35年前，谁也无法想象有一天每个人身上都有一部电话，被连接到这个世界。如今，人们可以通过手机进行通讯，智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过3G等移动通讯网络实现无线网络接入后，可以方便的实现个人信息管理及查阅股票、新闻、天气、交通、商品信息、应用程序下载、音乐图片下载等。以下让我们来回顾一下移动通信网络技术的发展简史[2]。
1.第一阶段
第一阶段从上世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。
在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz，可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。
2.第二阶段
第二阶段从上世纪40年代中期至60年代初期。
在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、 法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。
3.第三阶段
第三阶段从上世纪60年代中期至70年代中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。
4.第四阶段
第四阶段从上世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。
1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动通讯技术），主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。
这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。以AMPS和TACS为代表的第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，比如容量有限、制式太多、互不兼容、话音质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。
5.第五阶段
第五阶段从上世纪80年代中期开始。这是数码移动通信系统发展和成熟时期。 该阶段可以再分为2G、2.5G、3G、4G等。
（1）2G
2G是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信SMS（Short Message Service）在2G的某些规格中能够被执行。主要采用的是数码的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是全球主要有GSM和CDMA两种体制。
（2）2.5G 查看完整请+Q:351916072获取
2.5G是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所以3G手机牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。2.5G功能通常与GPRS技术有关，GPRS技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。较2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。
（3）3G
3G是英文3rd Generation的缩写，是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。
相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般而言，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。是基于移动互联网技术的终端设备，3G手机完全是通信业和计算器工业相融合的产物，和此前的手机相比差别实在是太大了，因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为“个人通信终端”。即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：第三代手机都有一个超大的彩色显示屏，往往还是触摸式的。3G手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台计算机，或从计算机中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；将有不少型号的3G手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行计算机会议，甚至替代数码相机。
（4）4G
4G是第四代移动通信及其技术的简称[3]，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
正当LTE(Long Term Evolution,长期演进)和WiMAX在全球电信业大力推进时，前者（LTE）也是最强大的4G移动通讯主导技术IBM数据显示，67%运营商正考虑使用LTE，因为这是他们未来市场的主要来源。上述消息也证实了IBM的这一说法。而只有8%的运营商考虑使用WiMAX。尽管WiMAX 可以给其客户提供市场上传输速度最快的网络，但仍然不是LTE技术的竞争对手。LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到启动状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到启动状态的迁移时间小于100ms。 查看完整请+Q:351916072获取
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.1.1 远程检测的现状 1
1.1.2 移动通信的发展 2
1.1.3 SMS系统的概述 6
1.2 课题意义 8
1.3 课题目标 9
第2章 系统方案的论证 10
2.1 无线通信的选择 10
2.2 数据传输方式的选择 11
2.3 功能模块的选择 12
第3章 系统硬件设计 13
3.1 硬件总体设计 13
3.2 硬件模块设计 13
3.2.1 GSM模块 15
3.2.2 控制模块 18
3.2.3 检测模块 20
3.2.4 电源模块 22
3.3 本章小结 23
第4章 系统软件设计 24
4.1 软件流程设计 24
4.2 软件模块设计 25
4.2.1 GSM模块的软件设计 25
4.2.2 检测模块的软件设计 30
4.3 本章小结 32
第5章 调试及功能展示 33
5.1 软件流程设计 33
5.1.1 Keil调试 33
5.1.2 Proteus仿真 33
5.1.3 检测模块硬件调试 34
5.2 GSM模块的调试 35
5.2.1 GSM模块串口助手调试 35
5.2.2 单片机系统下的调试 38
5.3 整机调试 39
5.4 本章小结 39
第6章 总结与展望 40
参考文献 41
致 谢 42
附 录 43 查看完整请+Q:351916072获取
本文介绍了一种基于移动通信网的环境检测系统的设计。该系统以单片机为控制器，TC35和DS18B20作为GSM和检测模块的核心，实现短消息的收发，用户信息号码的识别，以及温度采集等功能。用户向检测终端发送短消息查询当前温度，检测终端在收到信息后识别信息并提取用户号码，以短消息的方式将实时温度信息回复给用户。经试验运行，各项性能指标已经基本达到了设计的要求。 查看完整请+Q:351916072获取
本文由六章内容组成。第一章主要论述设计的背景、意义和目的，设计方案的形成，并简要介绍GSM网络和SMS系统的基本知识。第二章对方案的选择进行论证。第三章重点介绍系统硬件设计，从控制、GSM、检测三个模块分别论述。第四章介绍了系统软件设计，第五章介绍了各模块和整机的调试过程以及结果展示。第六章总结整个毕业设计过程和存在的不足，并对系统的功能拓展进行了展望。
关键词：远程检测；GSM；单片机；TC35；DS18B20
1.1.2 移动通信的发展
移动通信技术可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M·G·马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海哩。而现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。35年前，谁也无法想象有一天每个人身上都有一部电话，被连接到这个世界。如今，人们可以通过手机进行通讯，智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过3G等移动通讯网络实现无线网络接入后，可以方便的实现个人信息管理及查阅股票、新闻、天气、交通、商品信息、应用程序下载、音乐图片下载等。以下让我们来回顾一下移动通信网络技术的发展简史[2]。
1.第一阶段
第一阶段从上世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。
在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz，可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。
2.第二阶段
第二阶段从上世纪40年代中期至60年代初期。
在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、 法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。
3.第三阶段
第三阶段从上世纪60年代中期至70年代中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。
4.第四阶段
第四阶段从上世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。
1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动通讯技术），主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。
这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。以AMPS和TACS为代表的第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，比如容量有限、制式太多、互不兼容、话音质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。
5.第五阶段
第五阶段从上世纪80年代中期开始。这是数码移动通信系统发展和成熟时期。 该阶段可以再分为2G、2.5G、3G、4G等。
（1）2G
2G是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信SMS（Short Message Service）在2G的某些规格中能够被执行。主要采用的是数码的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是全球主要有GSM和CDMA两种体制。
（2）2.5G 查看完整请+Q:351916072获取
2.5G是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所以3G手机牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。2.5G功能通常与GPRS技术有关，GPRS技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。较2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。
（3）3G
3G是英文3rd Generation的缩写，是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。
相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般而言，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。是基于移动互联网技术的终端设备，3G手机完全是通信业和计算器工业相融合的产物，和此前的手机相比差别实在是太大了，因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为“个人通信终端”。即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：第三代手机都有一个超大的彩色显示屏，往往还是触摸式的。3G手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台计算机，或从计算机中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；将有不少型号的3G手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行计算机会议，甚至替代数码相机。
（4）4G
4G是第四代移动通信及其技术的简称[3]，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
正当LTE(Long Term Evolution,长期演进)和WiMAX在全球电信业大力推进时，前者（LTE）也是最强大的4G移动通讯主导技术IBM数据显示，67%运营商正考虑使用LTE，因为这是他们未来市场的主要来源。上述消息也证实了IBM的这一说法。而只有8%的运营商考虑使用WiMAX。尽管WiMAX 可以给其客户提供市场上传输速度最快的网络，但仍然不是LTE技术的竞争对手。LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到启动状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到启动状态的迁移时间小于100ms。 查看完整请+Q:351916072获取
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.1.1 远程检测的现状 1
1.1.2 移动通信的发展 2
1.1.3 SMS系统的概述 6
1.2 课题意义 8
1.3 课题目标 9
第2章 系统方案的论证 10
2.1 无线通信的选择 10
2.2 数据传输方式的选择 11
2.3 功能模块的选择 12
第3章 系统硬件设计 13
3.1 硬件总体设计 13
3.2 硬件模块设计 13
3.2.1 GSM模块 15
3.2.2 控制模块 18
3.2.3 检测模块 20
3.2.4 电源模块 22
3.3 本章小结 23
第4章 系统软件设计 24
4.1 软件流程设计 24
4.2 软件模块设计 25
4.2.1 GSM模块的软件设计 25
4.2.2 检测模块的软件设计 30
4.3 本章小结 32
第5章 调试及功能展示 33
5.1 软件流程设计 33
5.1.1 Keil调试 33
5.1.2 Proteus仿真 33
5.1.3 检测模块硬件调试 34
5.2 GSM模块的调试 35
5.2.1 GSM模块串口助手调试 35
5.2.2 单片机系统下的调试 38
5.3 整机调试 39
5.4 本章小结 39
第6章 总结与展望 40
参考文献 41
致 谢 42
附 录 43 查看完整请+Q:351916072获取
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