基于GSM和AVR单片机的智能家居控制系统样本.doc

基于AVR单片机和GSM短信网关成员：成星 鲁得泂 王龙 马向超学院： 物理学院 指引教师： 李茂奎 6月基于AVR单片机和GSM短信网关 物理学院 成星 鲁得泂 王龙 马向超摘要：本产品以AVR系列单片机ATMEGA16为控制核心，以GSM短信息发送与接受模块wavecome为辅助设备，来实现短信发送与接受功能，进而实现远程通信与控制。核心词：GSM ATMEGA16单片机 设计背景：随着3G网络浮现，以及3G手机普及，无线通讯技术已经发展到相称成熟水平，而无线控制也在各种场合极大发挥着作用。GSM模块与单片机通信是GSM模块应用一种核心技术。咱们所设计系统，运用单片机串行口知识，来实现与GSM模块通信，以对无线通讯和无线控制有一种更加清晰结识。一、系统设计目、用途及功能：目：运用单片机串口功能，实现与GSM模块通讯，进而实现短信发送功能。用途与功能：可实现远程无线通讯，也可增长扩展实现远程控制功能。二、硬件设计思想与原理图1.单片机接口咱们使用是Atmel公司AVR高速8位微控制器ATmega16 。ATmega16芯片为40个引脚,内部集成了1K字节RAM、512字节EEPROM、16K字节Flash以及2个UART串行接口等。由于采用了高性能MCU,省掉了大量外围器件,如外扩RAM、ROM存储器等,使硬件构造大大简化,提高了系统可靠性。它与51单片机、PIC单片机相比具备一系列长处：1：在相似系统时钟下AVR运营速度最快；2：芯片内部Flsah、EEPROM、SRAM容量较大；3：所有型号Flash、EEPROM都可以重复烧写、所有支持在线编程烧写(ISP)；4：各种频率内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以工作；5：每个IO口都可以以推换驱动方式输出高、低电平，驱动能力强；6：内部资源丰富，普通都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、I2C通信口、丰富中断源等。当前支持AVR单片机编译器语言重要有汇编语言、C语言、BASIC语言等。其中C编译器重要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等，C语言编译器由于它具备功能强大、运用灵活、代码小、运营速度快等先天性长处，使得它在专业程序设计上具备不可代替地位。ATmega16芯片引脚图如下：其中PD0即为RXD引脚（RXD是USART数据接受引脚），PD1即为TXD引脚（TXD是USART数据发送引脚），引脚11即为GND接地。2.Max232电平转换芯片接口Max232芯片是Maxim公司生产涉及2路接受器和驱动器，合用于各种EIA232C和v.28/v.24通信接口。Max232芯片内部有一种电源电压变换器，可以把输入+5伏电源电压变换成RS232C输出电平所需正负10v电压。此芯片工作电压为+5V。 3.GSM模块与单片机硬件接口连接咱们所用GSM模块具备数据引出与接受口，并且支持与GSM 短信息有关 AT 控制指令(GSM-SMS-AT 指令)，GSM模块通过数据口以串行方式接受指令并向外输出数据。硬件连接相称简朴，在数据口中找出RXD、TXD 和 GND 引脚与单片机串口相应连接即完毕了硬件接口。注：GSM模块数据线是专为连接PC 机9 针串口而设计，其信号电平为原则RS232 电平，而单片机信号电平为TTL电平， 因而只要通过电平转换，就可很以便与模块相接。这里可以用开发板上电平转换某些，也可以用Max232电平转换芯片。连接电路如图 1 所示。4.系统总体电路连接图三、软件设计系统1.GSM模块软件接口及控制技术在咱们设计系统中，采用是GSM通信模块为WAVECOM，该模块具备GSM无线通信所有功能,并提供原则USART串行接口,支持GSM 07.05所定义AT命令集指令。模块通讯所有采用AT+XXXX完毕。基本AT指令如下所述： 短消息格式 AT+CMGF 选取短消息支持格式（TEXT or PDU）显示TEXT参数 AT+CSDH 显示当前TEXT模式下成果代码新消息提示 AT+CNMI 选取当有新短消息来时系统提示方式读短消息 AT+CMGR 读取短消息列短消息 AT+CMGL 将存储短消息列表发送短消息 AT+CMGS 发送短消息设立TEXT参数 AT+CSMP 设立在TEXT模式下条件参数删除短消息 AT+CMGD 删除保存短消息依照GSM 07.05定义,SMS短信息发送和接受模式共有三种：Block模式、基于AT命令Text模式和基于AT命令PDU模式。其中发送和接受中文或中/英文混合短信息必要采用PDU模式，Text模式只支持传送英文及数字信息。由于Block模式有关资料较少，PDU模式编解码过程复杂，咱们选取Text模式作为咱们系统通讯模式。2. TEXT模式简介Text模式只支持传送英文及数字信息，但它编码要比PDU模式简朴诸多。 在Text Mode下，发送及接受到数据均以ASCII码形式来表达。TEXT模式在信息传送时通过串口传递是十六进制ASCII码。其USART通讯默认使用9600比特率，8位数据信息，无奇偶校验，有一位开始位和一位结束位。 例如，咱们要发送指令来读取第一条短信，使用命令：AT+CMGR=1；咱们只需要通过串口发送十六进制数码：0x41,0x54,0x2b,0x43,0x4d,0x47,0x52,0x3d,0x31,0x0d 即可。其中0x41是A相应ASCII码，0x54是T相应ASCII码，以此类推，只要将相应英文字母ASCII码以十六进制形式发送即可。3.GSM通讯模式阐明（在实验中得出某些结论）鉴于TEXT模式在运营中易操作性，咱们最后选取了这种模式作为咱们GSM模块与单片机之间通信方式。咱们一方面编写了一种串口通信程序，使数据能从单片机接口发送出来（运用串口调试助手观测）。下一步定义各种要用AT指令及短信内容，将这些指令通过串口传给GSM模块，经由模块辨认来发送短信内容。咱们通过重复测试，总结出来如下某些规律： 所有AT 指令指令符号、常数、TEXT 数据包等都是以ASCII 编码形式传送， 例如 “A ” ASCII 编码为41H，“T”ASCII 编码为54H，数字“0” ASCII编码为30H 等。 单片机控制GSM模块工作，必要把GSM模块短信息工作模式设立为TEXT（只发英文和数字）格式，即通过指令 AT+CMGF=1 完毕。指令可以写在程序里，也可通过电脑进行一次设立。后来使用时不需再次设立。 单片机向GSM模块发送每一条指令后，必要以回车符作为该条指令结束，回车ASCII 编码为0DH。例如，单片机向GSM模块发送“AT+CMGF=0” 这条指令，其ASCII编码序列为“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、3 0 H、0 D H”，最后一种字节0DH 就是回车符，表达该条指令结束，如果没有这个回车符，GSM模块将不辨认这条指令。指令在程序中定义方式为 char a=ATrn;GSM模块向单片机传送短信息内容时，其TEXT数据包内容是以十六进制表达数据， 但并不是直接向单片机传递十六进制数据，而依然是把每一位十六进制数以A S C I I 编码来发送。这样二个字节十六进制数就变成4 字节ASCII码。但是TEXT数据包中数据字节长度某些依然是实际字节长度，而不是变成ASCII码字节长度。GSM模块执行指令过程中，需要将短信内容凑够一定字符数才往外发送，并且中间有一定期间延时。4.软件设计思想与流程图本系统旨在完毕对SMS短信发送功能。软件流程图如下：单片机初始化GSM模块初始化发送AT联机指令Y设立短消息中心号码发送短信内容Y软件代码：/ICC-AVR application builder ：-5-20 11:21:23/ Target ：M16/ Crystal：7.3728Mhz#include #include char a=ATrn； /定义AT联机指令char b=AT+CMGS=rn； /设立接受手机号码char c=someone has broken into your house.someone has broken into your house.someone has broken into your house.someone has broken into your house.someone has broken into your house.rn； /定义短信内容void delay250(unsigned int k) /*延时函数*/unsigned int j,i;for (i=0;ik;i+)for(j=0;j25;j+);void port_init(void) /端口初始化 PORTA = 0xFF; DDRA = 0xFF; PORTB = 0x00; DDRB = 0x00; PORTC = 0x00；/m103 output only DDRC = 0x00; PORTD = 0x03; DDRD = 0x02； /PD0口接受数据，PD1口发送数据/UART0 initialize/ desired baud rate：9600/ actual：baud rate:9600 (0.0%)void uart0_init(void) UCSRB = 0x00；/disable while setting baud rate UCSRA = 0x00; UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06; UBRRL = 0x2F；/set baud rate lo UBRRH = 0x00；/set baud rate hi UCSRB = 0x98;void init_devices(void) /stop errant interrupts until set up CLI()；/disable all interrupts port_init(); uart0_init(); MCUCR = 0x00; GICR = 0x00; TIMSK = 0x00；/timer interrupt sources SEI()；/re-enable interrupts /all peripherals are now initializedvoid USART_TRANSMIT(char data) /发送数据函数while(!(UCSRA&(1UDRE);UDR=data;void main()int n,u,m;init_devices()； for(n=0;n4;n+)USART_TRANSMIT(an)； /发送AT指令delay250(0);for(u=0;u21;u+)USART_TRANSMIT(bu)； /设立接受手机号码delay250(0);for(m=0;m AT+CMGS=回车(目地址) 模块回应： AT+CMGS= 2： 输入短信息内容(只能是英文)：Test 回车下图为用PC机控制GSM过程（通过串口调试助手） 3. 将PC机输出控制命令转化成单片机输出指令1.先定义AT指令字符串。char a=ATrn;char b=AT+CMGS=rn;char c=someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.。someone has broken into your house.rn;2.串口通信程序void USART_TRANSMIT(char data) /发送数据函数while(!(UCSRA&(1UDRE);UDR=data;3.主函数void main()int n,u,m;init_devices();for(n=0;n4;n+)USART_TRANSMIT(an);delay250();for(u=0;u21;u+)USART_TRANSMIT(bu);delay250();for(m=0;m180;m+)USART_TRANSMIT(cm);3测试办法咱们按照如下思路完毕作品，由于单片机就是一种“微型化计算机”，它将计算机重要功能集成在一块芯片上，成为一种控制器。因而，咱们先用计算机代替单片机，最后再将计算机操作功能写进单片机，完毕系统设计。一方面是计算机与GSM模块通讯。此某些功能实现需要用到“串口调试助手”这块软件（这里强烈推荐一下这款软件，若要用到串口功能，这款软件是必不可少），这可以很直观看到究竟从串口传出了什么数据。其中这一某些内容要用到AT指令，详细用法与格式参看论文，这里不详述。另一方面是单片机与计算机通讯，将程序写进单片机后，将单片机串口与计算机串口相连，点击运营，就可以从串口调试助手中看到从单片机中与否串出数据，以及数据格式对的与否。最后，将单片机与GSM模块直接相连，通过串出指令控制模块发送短信，模块响应时间以及指令格式问题需要在程序中调节优化。4测试成果总结经实验验证，实现了通过单片机控制GSM Modem 进行短信息发送。在发送过程中，有时会浮现响应过慢或发送内容不全状况，后经修改程序中延时函数，以及对GSM 模块初始化后，问题解决，系统工作状况良好。四. 成员分工及完毕状况成星 程序编写与调试 论文修正鲁得泂 程序编写与调试 论文编写 开题报告与总结王龙 电路板焊接 硬件连接 ppt制作马向超 html网页 进度报告五. 课程设计使用资源Atmega16单片机，GSM模块，串口线，7.3728MHz外部晶振，导线若干。六参照文献1 WAVECOMAT COMMONDS2 AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 （马潮）3 AVR323数据手册