单片机控制GSM模块通信

(内蒙古师范大学 物理与电子信息学院，内蒙古 呼和浩特 010022)
摘 要：文章 介绍了基于GSM(Global System for Mobile Communication)网络的短消息业务，采用wism0 2c GSM模块和AT89S52单片机组成 系统的工作原理，说明了单片机与GSM模块之间的通信以及利用AT指令控制GSM模块发送短消 息的具体方法。
关键词：GSM模块；AT指令；AT89c51；短消息
中图分类号：TP2  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2010)02—0087—02

传统的通信方式主 要有短波通信、卫星通信和超短波通信［1］。短波通信由于其固有缺 点且受气候的影响大，在实时采集数据传输系统用中很少采用。卫星通信的传输质量好，传 输距离不受限制，覆盖面积大，受地形、气候的影响小，组网灵活，但目前运行费用偏高。 超短波通信的信号传输比较稳定，质量较好，又具有一定的绕射能力，是我国目前应用最多 、技术上也比较成熟的通信方式，但属于视距传输，且受地形限制，在山地通信时需要设置 中继站，这样会增加成本。

实时采集数据传输频率较高，但数据信息量小。GSM(Global System for Mobile Commu nications)网络当中的短消息服务（SMS，Short Messaging Service）适合于实时采集数据 的传输。目前一条短消息的信息量限制为140个字节［2］，短消息业务可以被认为 是GSM 系统 中最为简单和方便的数据通讯方式，它无需附加庞大和昂贵的数据终端设备，仅使用GSM模 块就可以达到互相进行通信的目的。再一个优点就是由于利用了现有的网络，用户无需另外 组网，所以节省了昂贵的组建网费用和维护费用，同时，对用户的数量没有任何限制。
1 硬件电路及工作原理

GSM模块采用WAVECOM公司推出的wism02c，支持AT指令。单片机采用AT89C51。

GSM模块数据线是专为连接PC机9针串口而设计的，①信号电平为标准的RS232电平， 只要单片机的串口也转换为RS232电平，就可直接连接。②9针串口的引脚定义是固定的， 即2脚为TXD(GSM模块发送)、3脚为RXD(GSM模块接收)、5脚为GND。这样直接连接这几个线也 可以。单片机输出的是TTL电平，即0～+5v的电压，而RS232输出的是-20V～20V的电压。所 以不能直接连接，需要一个电压转换芯片MAX232。如图1所示。

单片机利用AT指令控制GSM模块，将数据传送出去。AT指令按照GSM模块支持的AT指令 格式书写，通过单片机的串口发送出去。

2 SMS

短消息(Short Message ,SM)是GSM网络系统的主要增值业务之一，短消息接收和发送的 业务代码分别为T21和T22。申请了短消息服务的用户，在手机上设置短消息中心号码后即可 发送短消息，接收短消息无需任何设置。一条短消息的最大长度可为160个英文字符(7位编 码)或70个汉字(16位编码)。短消息是通过控制信道传输的，不占业务信道，在通话的同时 也可以接收短消息。

按短消息发送的方式可分为：块模式（Block Mode）、文本模式（Text Mode）和pdu  模式。
2.1 块模式(BLOCK Mode)

块模式是一个二进制协议，用于移动台和SMSC之间的 短消息传输的PDU(Protocol Description Unit)封装。
2.2 文本模式(TEXT Mode)

文本模式是在为GSM修改的AT指令集的基础上定义的基于字符的 协议。适合非智能终端或终端仿真器。应用软件把纯文本消息传给GSM模块，由GSM模块来构 造TPDU（Transfer Protocol Data Unit ，传输协议数据单元）。文本模式提供的功能比块 模式和PDU模式提供的功能少。在文本模式下，短消息对扩展字符的能力是有限的。
2.3 PDU模式(PDU Mode)

PDU模式和文本模式很相似，主要的区别是它将组装短消息的任务 留给应用系统完成。该模式使AT指令集能方便地组构更多复杂的PDU，例如既可以传递二进 制数据又可以传送字符数据。这种模式给AT指令集带来了方便。

本系统可发送文本模式和pdu模式的短消息。
3 AT指令

AT命令集是从TE（Terminal Equipment，终端设备）或DTE（Data Terminal .Equipmen t，数据终端设备）向TA（Terminal Adapter，终端适配器 ）或DCE（Data Circuit Termin ating Equipment）发送的。通过TA、TE发送AT 命令来控制MS（Mobile Station，移动基 站）的功能与GSM网络业务进行交互［5］。短消息相关的主要AT指令有［6］：

* AT+CMGF：选择短消息信息格式：0-PDU;1-文本

* AT+CMGS：发送短消息

* AT+CMGD：删除SIM卡内存的短消息

* AT+CMGR：读短消息

以下是发送AT指令的步骤（发送的数据都应该采用ASCII码）：
3.1 选择短消息格式

AT+CMGF=1<CR><LF>

1为选择text  mode；0为选择PDU mode；
3.2 以文本模式发送短消息

AT+CMGS=<手机号码><CR><LF<短信内容><0X1A>；

例如：对方号码是13947178096，消息内容是：123

则AT指令串是："A","T","+","C","M","G","S","=",0X22,0X31,0X33,0X39,0X34,0X37 ,0X31,0X37,0X38,

0X30,0X39,0X36,0X22,0X0D,0X0A,0x31,0x32,0x33,0x1a
3.3 以pdu模式发送短消息

SMSC（短信中心）号码是+8613800471500，对方号码是13947178096，消息内容是：“ 水位”。则手机发送的PDU串是08 91 68 31 08 40 17 05 F0 11 00 0D 91 68 31 49 17 87  90 F6 00 08 00 06 6C344F4D。
4 软件仿真
4.1 keil c 与proteus的连接［4］

①检测TCP/IP（该协议一般没有问题，只要网络连接正确即可）。

②复制Proteus安装目录下MODELS文件夹里的vdm51.dll到keil c/c51/BIN目录下。

③修改Keil/c51/TOOLS中［c51］的内容，添加：TDRV4=BIN\ VDM51.DLL(“PROTEUS VSM MO NITOR 51 DRIVER”)。

④在keil c中选择proteus仿真器。

⑤在proteus中选择Debug下的Use Remote Debug Monitor。
4.2 单片机串口通信

单片机晶振频率为11.0592MHz,选择串行模式1，所以波特率为9600Kbit/s［7］。单片机 采用查询的方式发送数据，如果AT指令格式正确，GSM模块返回应答信息给单片机。将程序 绕录到单片机之前，可以利用超级终端和GSM模块的通信确定AT指令的格式。
4.3 发送短信仿真图

图3为用文本模式发送内容“123”到手机号码13947178096的仿真图。

图4为用pdu模式发送短信“水位”到手机号码13947178096的仿真图。

单片机与GSM之间的通信调试成功。
5 结束语

利用GSM网络的短消息业务实现实时采集数据的传输也存在一些不足之处。由于用户发 出的短消息经信令信道传输至短消息服务中心，再由短消息中心按照先后顺序发送出去，所 以遇到短消息高峰或覆盖站点的GSM基站分配的频点较小时，会产生测站信息不能及时发出 ，出现延迟现象。
［参考文献］
［1］ 李铁山．GSM短消息业务在水情自动测报系统中的应用［J］．云南水利发电， 2005.
［2］ 付强，赵捷．基于GSM短消息业务的无线监控系统的开发设计［D］．山东师范 大学，2003.
［3］ 车朝雄,赵彦敏．基于串口的手机收发短信的设计方法［J］．福建电脑,2006 ，(2):49～50.
［4］ 林志琦，郎建军，李会杰．基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真［M］．北 京：北京航空航天大学出版社，2006.
［5］ GSM AT命令手册［Z］．南京：南京傲屹电子有限公司.
［6］ 余锡存，曹国华等．单片机原理及接口技术［M］．西安：西安电子科技大学 出版社，2004.
［7］ 郭梯云，邬国扬，李建东．移动通信［M］．西安：西安电子科技大学出版社 ，2003.
［8］ 陈光东．单片微型计算机原理及其C语言程序设计［M］．武汉：华中科技大学 出版社，2004.
［9］ 沙占友，王彦朋，孟志永．单片机外围电路设计［M］．北京：电子工业出版 社，2003.
［10］ 孙家，欧阳民，陈文科．C语言程序设计［M］．北京：北京大学出版社，199 8.

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