摘  要： 主要介紹了單片機短信遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)以GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)作為遠程控制信號的通信平臺,，用戶可通過手機等設(shè)備向遠程控制系統(tǒng)發(fā)送特定的指令短信,，遠程控制系統(tǒng)可根據(jù)指令短信的內(nèi)容進行判斷并執(zhí)行設(shè)定的命令，控制繼電器開關(guān)的跳變,。該遠程控制系統(tǒng)有較好的研究價值和發(fā)展前景,。

　　關(guān)鍵詞： TC35；X5045,；初始化,；遠程控制

0 引言

　　隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)在當今人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,，尤其以GSM為代表的手機移動通信網(wǎng)絡(luò),，在工業(yè)控制和遙控領(lǐng)域有不斷擴大的趨勢?；诙绦诺倪h程控制是通過手機等設(shè)備將控制命令以短消息的方式發(fā)送至手機通信網(wǎng)絡(luò),，手機通信網(wǎng)絡(luò)即可將控制命令轉(zhuǎn)發(fā)到遠程控制器，而不需要進行撥號連接,，從而實現(xiàn)了對遠程設(shè)備的控制[1-2],。本文就是根據(jù)這個原理設(shè)計了一套基于短信模塊的遠程開關(guān)控制系統(tǒng)，使用的是西門子公司推出的無線通信GSM模塊——TC35，自主研發(fā)的外圍開關(guān)電路實際應用于一套海洋環(huán)境參數(shù)檢測系統(tǒng)的遠程復位開關(guān)的控制,。

1 TC35模塊

　　目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊種類較多,，常用的有Falcon的A2D系列,、Wavecome的WMO2系列、西門子的TC35系列,、愛立信的DM10/DM20系列,、中興的ZXGM18系列等。其中,，西門子推出的TC35系列模塊設(shè)計緊湊,，集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口,，兼容性強,，為數(shù)據(jù)、語音,、短消息等提供快速,、可靠、安全的傳輸,，方便用戶應用開發(fā)和設(shè)計,，因此其具有很高的性價比，并且已經(jīng)獲得國內(nèi)無線電設(shè)備入網(wǎng)證[3],。因此,，本設(shè)計選用西門子TC35系列的XC-TC35_V3.0 GSM模塊。

　　本設(shè)計中使用的GSM模塊是XC-TC35_V3.0（簡稱TC35）,，其實物如圖1所示,，圖中已經(jīng)就引腳資源做出了標記，后面會給予介紹,。

　　TC35工作在EGSM900和EGSM1800雙頻段,，電源范圍為直流3.3～4.8 V，SIM卡電壓為3 V/1.8 V,。

　　TC35的數(shù)據(jù)接口（UART CMOS電平）通過AT命令可以雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),。它支持Text和PDU格式的SMS短信，其中,，Text支持英文短信的格式,，PDU支持中文短信的格式[4-5]。

　　引腳資源參見圖1,。

　?。?）電源接頭：5.5×2.1接口輸入電壓7～12 V，實物中標配的是9 V電源。

　?。?）電源輸入電壓排陣接口：上正下負,，輸入電壓7～12 V。

　?。?）電源開關(guān)按鍵,。

　　（4）4 V電壓輸出排陣接口：上正下負,。

　?。?）手動/自動啟動設(shè)置：上面兩針相連為手動啟動，右邊兩針相連為自動啟動（詳見使用說明）,。本設(shè)計用于遠程控制,，所以使用自動啟動模式。

　?。?）通信模式設(shè)置：與PC通信時,，6針全裸；與單片機通信時,，上面4針兩兩上下連接,。本設(shè)計中是與STC89C52RC型單片機相連。

　?。?）DB9串口頭：接PC串口,，讓PC與TC35通信。

　?。?）手動啟動按鍵：手動啟動模式下使用,。

　　（9）串口TTL接口：直接連接單片機,，對應連接R—P3.0,、T—P3.1、GND—GND,。

　?。?0）語音接口。

　?。?1）網(wǎng)絡(luò)指示燈：尋找到網(wǎng)絡(luò)時指示燈為1亮3滅,；沒有網(wǎng)絡(luò)連接時1亮1滅。

　?。?2）來電指示燈：默認時常亮,，當有來電、短信時燈會閃爍,。

2 硬件電路設(shè)計

　　TC35使用的標配電源是9 V直流電源,，而單片機的電源是5 V直流電源,，為避免使用兩個電源，在電路中設(shè)計了電源模塊,。開關(guān)選用標準電壓為9 V的繼電器開關(guān),。因為設(shè)計的開關(guān)電路工作在海洋深處，不方便現(xiàn)場操作,，考慮到系統(tǒng)可能會出現(xiàn)死循環(huán)（死機）的情況,，所以在電路中使用了X5045芯片的看門狗功能，為系統(tǒng)提供硬件復位,。硬件電路設(shè)計原理圖如圖2所示。

　　電源模塊使用標準器件7805將9 V電壓轉(zhuǎn)換為5 V電壓,。單片機選用STC89C52RC,，本設(shè)計中選用P1.7引腳控制繼電器。

　　X5045是一種三合一功能監(jiān)控芯片,，本文中使用其看門狗復位功能,。用SPI總線與處理器通信，是兼有存儲監(jiān)測的單片機系統(tǒng)的最佳選擇,。X5045的引腳封裝圖如圖3所示,，其接口說明如下[6]：1為CS/WDI，使能及看門狗復位輸入,；2為SO,，數(shù)據(jù)輸出（可與SI復用）；3為WP,，寫保護（低電平有效）,；4為Vss，參考0電位,；5為SI,，數(shù)據(jù)輸入；6為SCK,，時鐘輸入,；7為RESET，復位信號輸出（必須接上拉電阻）,；8為VCC,，電源電壓。

　　X5045與單片機接口電路如圖3所示,，因該電路中只需要看門狗功能,，所以沒有對芯片進行寫保護，直接將WP引腳接上高電平,。另外復位信號引腳RESET與單片機的復位引腳相連,，而且必須加上拉電阻。其他4個引腳與單片機I/O接口相連即可，可根據(jù)設(shè)定電路方便地選擇合適的I/O接口連接,。

　　X5045在每一次通信之前,，都必須輸入2 B的操作數(shù)據(jù)。其中有9 bit是操作地址,，3 bit功能選擇位,。地址結(jié)構(gòu)如下[6]：

　　0 0 0 0 A8 M2 M1 M0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0（A為地址，M為功能）

　　其第一個字節(jié)定義了不同的功能,，功能選擇表如表1所示,。

　　X5045內(nèi)置一個狀態(tài)寄存器，其為8 bit數(shù)據(jù),，有單獨的功能操作數(shù)據(jù),，用于設(shè)置看門狗和數(shù)據(jù)鎖存。當讀寫狀態(tài)寄存器時,，地址位數(shù)據(jù)就成為狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)鏡像,。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表2[6]所示。

　　其中,，7,、6兩位必須是0，WD1,、WD0是看門狗定時器復位時間選擇,，WD1、WD0和定時器復位時間選擇的關(guān)系如表3所示,。

　　BL1,、BL0是數(shù)據(jù)分區(qū)保護選擇，本設(shè)計中只用到看門狗功能,，所以設(shè)置BL1BL0=00,，沒有對數(shù)據(jù)分區(qū)選擇保護；WEL是寫保護位,，0為禁寫,，1為可寫，且運行一次芯片讀寫操作后此位自動置0,，所以編程中每運行一次都要將該位置1,；WIP是芯片讀忙位，0為就緒,，1為芯片忙,，進行讀寫操作前做好先讀此位。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計

　　程序設(shè)計過程中,，看門狗電路是在系統(tǒng)發(fā)生錯誤時才會被觸發(fā),，從而復位電路,。在程序開始，會在初始化中先對X5045進行初始化,，這樣看門狗就開始工作了,。在后續(xù)的程序中，需要算好時間,，在規(guī)定的時間內(nèi)去“喂狗”,，這樣就可以保證系統(tǒng)程序的正常工作了。程序設(shè)計流程圖如圖4所示,。

　　程序設(shè)計開始時要對設(shè)備進行初始化,，包括初始化串口、TC35和X5045,。初始化串口即是對單片機串口的初始化,，不做具體介紹。下面介紹TC35和X5045的初始化過程,。

　　3.1 TC35初始化

　　前面已經(jīng)提到，TC35模塊支持Text和PDU兩種格式的SMS短信,，并且提供了標準的AT命令接口,。所以，先向TC35發(fā)送標準的AT命令,，做簡單詢問,，然后設(shè)定波特率，指令為“AT+IPR=4800”,。設(shè)定短信格式為Text格式,，“AT+CMGF=1”；設(shè)定字符集‘AT+CSCS=“GSM”’,。向TC35發(fā)送的每條指令,，其末尾都要有13、10,、0,，其中13表示回車；10表示換行,；0為筆者編程自定義的,，作為發(fā)送結(jié)束標志。TC35接收到以上發(fā)送來的AT指令,，均會響應：‘OK’,、13、10,，即命令有效,。

　　初始化之前,，需要設(shè)置幾個標志位：

　　r_OK bit 20H.0；收到TC35發(fā)來OK的標志

　　s_RAM bit 20H.3,；1代表令串口輸出RAM數(shù)據(jù)

　　s_OVER bit 20H.4,；1代表串口輸出完畢RAM數(shù)據(jù)

　　在本文設(shè)計的程序中，TC35初始化和讀短信程序中反復調(diào)用串口中斷程序,。程序中所有的發(fā)送指令（數(shù)據(jù)）和響應指令接收數(shù)據(jù)都在調(diào)用中斷程序中執(zhí)行完成,，大大減少了編程的復雜性，提高了編程和執(zhí)行效率,。

　　3.2 X5045初始化

　　X5045作為一個獨立芯片,，要使用其看門狗復位功能，就需要對其內(nèi)部的狀態(tài)寄存器進行初始化設(shè)置,。主要是先對芯片的讀寫功能進行設(shè)置,，然后再設(shè)置狀態(tài)寄存器的值。下面是部分初始化程序：

　　X5045_INIT：

　　CALL WRITE_ABLE//調(diào)用寫允許子程序

　　CALL READ_STATUS//調(diào)用讀當前寄存器狀態(tài)子程序

　　MOV B,， A

　　MOV A,， 40H

　　MOV C， ACC.4

　　MOV B.2,，C

　　MOV C,，ACC.5

　　MOV B.3，C

　　CLR SCK

　　CLR CS

　　MOV A,，#WREN_INST

　　CALL WRITE_EEPROM

　　MOV A,，B

　　CALL WRITE_EEPROM

　　CLR SCK

　　SETB CS

　　CALL READ_BUSY

　　RET

　　狀態(tài)寄存器最高位為1，設(shè)置看門狗的復位時間是1 400 ms,，設(shè)置WEL=1,，所以要在STATBYT存入?yún)?shù)82H。X5045初始化完成后,，看門狗開始工作,，在1.4 s內(nèi)要給予一次“喂狗”，保證電路正常工作,。當系統(tǒng)出現(xiàn)死機或死循環(huán)時,，1.4 s內(nèi)沒有“喂狗”，看門狗復位,，系統(tǒng)重啟,。

　　3.3 短信讀取與執(zhí)行

　　初始化完成后，單片機會向TC35發(fā)送讀短信指令,。根據(jù)TC35的響應,，將TC35發(fā)送回來的字符存入定義好的串口緩沖接收區(qū)，再對緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行分析,，判斷短信內(nèi)容是否符合設(shè)定的短信內(nèi)容,。如果短信內(nèi)容不符合設(shè)定內(nèi)容,，刪除本條短信，再去讀下一條短信,；如果符合設(shè)定短信內(nèi)容,，則執(zhí)行命令，然后刪除本條短信,，再去讀下一條短信,。如此單片機一直處在循環(huán)讀短信的狀態(tài)。在本設(shè)計中是對P1.7置0,，這樣會讓繼電器開關(guān)跳變,，從而達到遠程控制的目的。

　　短信內(nèi)容是特定的,，不是任意亂發(fā)的,，這樣可有一定的安全保證。本文設(shè)計的短信內(nèi)容為8個字符：DLXINX01,，前面6個是固定的,，代表本機發(fā)布命令，后面兩個是可以變化的,，00～99可以代表100種不同的命令,。因篇幅限制，這里僅給出程序中反復調(diào)用的核心中斷程序：

　　UART_INT：

　　PUSHACC

　　PUSHPSW

　　SETBRS0

　　JBTI,，$+5

　　AJMPRECV

　　CLRTI//+5發(fā)送中斷處理

　　MOVA，R3

　　JNBs_RAM,，$+7

　　MOVR0,，A

　　MOVA，@R0

　　JMPS_S

　　MOVCA,，@A+PC

　　S_S： JNZS_BUF//將ROM中的數(shù)據(jù)發(fā)送到TC35

　　SETB s_OVER//讀短信時,，A取到了0，送到了中,，

　　SBUF表示串口發(fā)送數(shù)據(jù)完畢

　　JMP$+5

　　S_BUF：MOV SBUF,，A

　　INCR3

　　CALLRESET_WTD

　　POPPSW；+5

　　POPACC

　　RETI

　??；------------------------------------

　　RECV：//TC35響應單片機

　　CLR RI

　　MOV @R1，SBUF//將TC35發(fā)來的字符存入緩沖

　　區(qū),，主程序開始,，已經(jīng)將緩沖區(qū)首地址地址存入R1

　　CJNE@R1，#10,，DY_HAO//10是串口通信的

　　最后一個字符,，即是TC35返回的字符串的最后一個字符

　　MOVA,，R1

　　MOVR0，A

　　DECR0

　　CJNE@R0,，#13,，DY_HAODECR0

　　CJNE@R0，#′K′,，DY_HAO

　　DECR0

　　CJNE@R0,，#′0′，DY_HAO

　　SETBr_OK//收到TC35發(fā)來的OK標志,，響應成功

　　JMPRE_SAVE//保存當前指針

　　DY_HAO：INCR1

　　CJNER1,，#0E8H，RE_EXIT

　　JMPRE_RST

　　RE_SAVE：MOVA,，R1

　　MOVR2,，A

　　RE_RST：MOVR1，#SMS_BF

　　RE_EXIT：CALLRESET_WTD

　　POPPSW

　　POPACC

　　RETI

4 設(shè)計結(jié)果

　　短信開關(guān)控制電路的實物如圖5所示,，圖5（a）是TC35模塊,，圖5（b）是本文設(shè)計的開關(guān)控制模塊，按照圖2的電路原理圖將對應的引腳連接好,。編譯好的程序是從PC中通過下載軟件下載安裝到單片機中的,。為了直觀地看到實驗效果，在繼電器控制引腳接上一個LED燈,，按圖5連接,，測試遠程監(jiān)控的實現(xiàn)狀態(tài)。繼電器下面設(shè)置4組跳針,，兩根連接常開狀態(tài),，兩根連接常閉狀態(tài)。將LED連接在常閉狀態(tài),，處于常亮狀態(tài),，如圖5（b）所示；僅當給TC35發(fā)送一條短信且短信內(nèi)容“DLXINX01”時,，會看到TC35接收短信的指示燈會熄滅一下（表示已經(jīng)接收到短信）,，然后聽到繼電器跳變的聲音，同時LED熄滅,，如圖5（a）所示,。等設(shè)定的延時時間過去，繼電器再跳變回來,，LED會重新點亮,，變成圖5（b）的狀態(tài)。以上過程已通過實驗驗證,，證明已經(jīng)實現(xiàn)了開關(guān)的短信遠程控制,。

　　5 結(jié)論

　　本設(shè)計是基于短信的遠程控制系統(tǒng)進行的,，采用的都是低功耗電子元器件，可以有很長的運行周期,，并且成本低,。使用的GSM信號模塊覆蓋范圍廣，因此應用范圍也十分廣泛,。當前設(shè)計主要是基礎(chǔ)階段,，僅考慮了手機的單方面控制，方便學習和掌握,。后期可以適當增加智能功能,，實現(xiàn)信號的雙向交互，控制的途徑也能更廣泛,，這有待進一步去優(yōu)化和完善,。值得一提的是，短消息在網(wǎng)絡(luò)流量較大時容易堵塞,，所以在實時控制方面有一定局限性,，但隨著3G和4G通信的發(fā)展，這一局限性也在逐步改善[2],。綜上所述,，基于短信的遠程控制系統(tǒng)具有良好的研究價值和應用前景。

　　參考文獻

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