移动通信系统实训报告.doc
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1、,.移动通信系统实训报告 指导老师: 硬件工程师: 软件工程师: 文档负责人: 专业班级: 通信11-1班 2014年 10 月 21 日,.摘 要GSM系统原是泛欧数字移动通信的简称,是欧洲邮电主管部门会议为开发数字蜂窝移动通信体统而在1982年成立的机构。移动通信实验平台涵盖了GSM网络搜寻,GSM话音功能的实现,GSM短信功能的实现等.本论文主要介绍了利用VB来开发一套实现拨打电话,短信息收发功能的信息系统,并给出了短信息发送系统的软、硬件及设计过程,以及当前无线控制的发展趋势,与目前无线通信的紧密连接。该系统基于GSM 原理利用手机通信的远程信息检视系统该系统利用了手机短信的远距离收发
2、与单片机的有效结合,最大特点是可实现安全远距离实时监控,并记录监控结果,由于利用了TC35模块,所以硬件相对简单,主要有PC机、TC35模块、单片机以及它们之间的串行接口,并进行编程来控制。PC机与TC35模块之间的通信协议采GSM通用通信协议,利用VB语言的MSC0MM控件实现两者之间的通信,单片机部分采用了上位机,使检测和检控在不同的地点,确保人员的安全,硬件看门狗使系统运行更可靠。关键词: GSM系统;SIM300C芯片;短信、电话接收;PCB;VB,.AbstractThe GSM system is the pan European digital mobile communicat
3、ions, is the European Telecommunications Department meeting for the development of digital cellular mobile communication system and in 1982 the establishment of the mechanism. The experimental platform for mobile communication coverage of GSM network search, GSM voice function, GSM short message fun
4、ction realization.This paper mainly introduces the use of VB to develop a set of information system implementation calls, SMS function, and gives the hardware and software, the design process of sending the short message system, and the current development trend of wireless control, close connection
5、 with current wireless mobile communication. The system of GSM by using the principle of remote information monitoring system based on mobile phone communications. This system makes use of the effective combination of remote and mobile phone short message and MCU, the biggest characteristic is to re
6、alize safe remote real-time monitoring, and record the monitoring results, because of the use of the TC35 module, so the hardware is relatively simple, mainly serial interface between PC, TC35 module, SCM and their, and programming to control. The communication protocol between PC and TC35 module. T
7、he GSM general communication protocol, to realize the communication between the use of VB language MSC0MM control, single chip microcomputer by PC, the detection and prosecution in the different place, ensuring the safety of personnel, hardware watchdog to make the system more reliable.Key Words: GS
8、M SIM300C ;To send and receive text messages; PCB ;VB,.目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论1第2章 GSM系统的介绍22.1简述22.2 移动通信技术22.3 GSM安全32.4 实验的目的及要求32.4.1设计目的32.4.2实验要求3第3章 模块设计53.1 模块设计思路53.2 SCH原理图的绘制53.3 PCB板的设计6第4章 软件设计74.1电路的设计74.2串口电路的设计74.3设计程序8第5章 Visusal Basic的编程环境115.1 VB软件介绍115.2 VB6.0的编程环境125.3 MSCOMM控件1
9、6第6章 实现系统功能的调试20第7章 结 论21参考文献22 第1章 绪论GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了漫游协定移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的,因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。基于GSM的短信信息服务,是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用,是一种信息在移动网络上存储和转寄的过程。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游,建议上述系统不
10、需再组建专用通信网络,所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。笔者开发设计的基于GSM网络的温度数据采集与无线传输系统正是借助该网络平台,利用短信息业务实现数据的自动双向传递。本系统由数据采集部分、数据接收和发送部分、终端处理部分三个模块组成。数据采集模块将采集到的温度数据存入存储器中。数据收发模块采用双单片机共用E2RPOM的方式,单片机2控制数据从存储器转存入E2PROM中;单片机负责将数据从E2PROM中读出,并经GSM模块借助GSM网络将数据发送出去。单片机不仅控制数据的发送,也控制数据的接收。在这里,E2PROM是温度数据临时存储和上传的中转站。终端处理模块负责将接收到的数
11、据交给计算机处理,并将处理后的结果存放到数据库中,以供查询。当终端处理模块需要向GSM模块发送控制命令时,GSM模块接收过程正好与上述过程相反,从而实现数据的自动双向传递。第2章 GSM系统的介绍2.1简述GSM是Global System For Mobile Communications的缩写。由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM是全球移动通信系统(Global System of Mobile communication) 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来,被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场
12、80%以上。 GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了漫游协定移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的,因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。 从用户观点出发,GSM的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和低费用的SMS之间作出选择。网络运营商的优势是他们可以不同的客户定制他们的设备配置,因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。这样,标准就允许网络运营商提供漫游
13、服务,用户就可以在全球使用他们的移动电话了。 GSM作为一个继续开发的标准,保持向後兼容原始的GSM电话,例如报文交换能力在Release 97版本的标准才被加入进来,也就是GPRS。高速数据交换也是在Release 99版标准才引入的,主要是EDGE和UMTS标准。2.2 移动通信技术GSM属于第2代(2G)蜂窝移动通信技术。2代的说法是相对于应用于80年代的模拟蜂窝移动通信技术以及目前正逐渐进入商用的宽带CDMA技术。模拟蜂窝技术被称为一代移动通信技术,宽带CDMA技术被称为三代移动通信技术,即3G。2.3 GSM安全GSM 被设计具有中等安全水平。系统设计使用共享密钥用户认证。用户与基站
14、之间的通讯可以被加密。The development of UMTS introduces an optional USIM, that 使用更长鉴别密钥保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。GSM只有网络到用户的验证(而且还不是 vica versa).虽然安全模块提供了保密和鉴别功能,但是鉴别能力有限而且可以伪造GSM为了安全使用多种加密算法。A5/1和A5/2两种串流密码用于保证在空中语音的保密性。A5/1是在欧洲范围使用的强力算法,而A5/2则是在其他国家使用的弱强度算法。在两种算法中严重漏洞都已经被发现,例如一个单一密文攻击可能实时的中断掉A5/2. 但是系统支持多个不同算法,这样
15、运营商就可以换一个安全等级更强的。 2.4 实验的目的及要求2.4.1设计目的本实训课程通过将计算机与商用GSM模块有效整合成一个系统,使我们通过多个模块的实训理解移动通信的各个实现和工作环节,了解语音通信在移动通信系统中的建立及实现过程,了解短信在移动通信系统中的建立及实现过程,以及中文短信编码方案,通过实训体会中国移动的GSM在实际应用中信号强度等参数的理论及实际含义。通过本实训课程加深我们对理论的理解又能用学习的理论指导实验,避免互相脱节的麻烦,获得理论与实践的双赢。2.4.2实验要求1.设计一个简单的手机系统,完成简单的主叫和被叫功能及短信收发功能。(其主要思想是利用SIM300C芯片
16、,配以MCU,液晶,键盘来设计一个移动通话系统)2.用绘图软件Cadence、Pads等完成系统的原理图及PCB图的设计,并用CAM350软件完成生产用的RS-274-X格式的GERBER文件的校验。3.用VB编写PC上位机操作软件界面,完成上位机直接操控GSM模块功能(语音拨号、来电应答、英文短信发送、英文短信接收。4.用WORD及VISIO编写移动通信系统的说明文档,要求对硬件原理及软件流程加以归纳说明。第3章 模块设计3.1 模块设计思路设计采用芯片如下:单片机主控芯片AT89C51,电平转化芯片MAX232,,移动通信芯片SIM300C,先通过电路图绘制,SCH图绘制,PCB板的设计,
17、PCB板印刷,整个模块焊接,来完成通信模块,然后通过PC机实现软件测试与模拟,最后通过单片机实现对短信电话收发的控制。3.2 SCH原理图的绘制在protel软件的设计平台之上,画出了SCH原理图,它分为显示模块,单片机最小系统模块。两个模块通过图形生成符号,再通过网络号映射的方法将其相连接。以下是SCH原理图:3-1原理图3.3 PCB板的设计在画好的SCH原理图的基础之上,通过菜单栏DESIGNCREAT NETLIST生成网络表文件,再在空白PCB中导入该网络表文件生成初始文件。然后先采用自动布线,再手动布线对部分线进行美观处理,调整好了之后,对PCB文件覆铜,最终生成的PCB板如下所示
18、:3-2未排线PCB图第4章 软件设计4.1电路的设计功能说明:首先完成M401模块硬件电路设计,其次通过AT命令的学习完成相关软件设计,设计结果是将M401模块插入柜机经过调试能实现语音通信和短信收发。 4.2串口电路的设计单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口,通信速度可设定,通常为19200bps。采用这种RSM232电缆方式进行连接时,数据传输的可靠性较好。RS232接口方式连接,通过串行接口集成电路和电平转换电路与GSM模块连接,电路比较简单,所涉及的芯片包括单片机89C52和电平转换芯片MAX232,是非常常见的接口电路。需要说明的是,该接口通过I2C总线扩展了一个E2PROM
19、存储器芯片AT24C64,它的主要作用是存储数据,而且断电信息也不会丢失,这些特性正是存储数据所必须的。注意事项如下:1、串口3线通讯,当实验中只用3跟线(RXD、TXD、GND)时,可以正常通AT命令,打电话,以及下载模块升级程序;2、在应用MCU+模块的情况下,单片机应禁止在模块加电瞬间(10S左右)通过串口与模块进行数据交互;3、本模块串口电平为2.8V,与外围串口电平有较大差异,需使用串口电平转换芯片进行隔离。4.3设计程序AT命令控制AT即Attention,AT命令集是从TE或DTE向AT或者DCE发送的。通过TA、TE发送AT命令来控制MS的功能,与GSM网络业务进行交互。通话功
20、能的实现:当模块收到呼叫来电时,设置RING信号并向用户发送“RING”,然后等待用户应答呼叫。用户输入ATA命令后,返回OK即完成应答。ATD(呼叫拨号):用于建立会话、数据业务或传真业务,也可以控制补充业务。对于数据或传真业务,向用户模块发送如ASCII字符:ATD为被叫号码。对于语音电话,用户向模块发送如下ASCII字符ATD为被叫号码。短信功能的实现:AT+CMGF(选择消息格式):选择消息为TEXT或PDU格式。用PDU格式,十六禁止表示数据单元,包括所有信息的短消息,以二进制方式传送(写成十六进制的格式)。用TEXT格式,命令和响应均为ASCII字符。AT+CMGS(发送短消息):
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