基于GSM模块的TC35i外围电路设计.doc

本文由寻找绵绵贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 15卷第 6期 2010年 12月 新 余 高 专 学 报 JOURNA L O F X I NYU COLLEGE V o . 15, NO. 6 l Dec 2010 . 基于 GSM 模块的 TC35 i外围电路设计 胡文麒 (新余市人民防空办公室, 江西 新余 338000) 摘 要: 围绕 ! 基于 GSM 模块的 T C35 i外围电路设计 ?这一课题, 阐述了相应 的设计思路和电路介绍。在设计中利 用了 M CS- 8051单片机来控制启动电路, 利用 MAX 3238电平转换芯片完成与 PC机 数据的传输和 S iem ens公司 的 G SM 模块 TC35 i实现一款具有短信收发和语音通信功能的 G S M odem 原型。利用此 M ode 原 型, 可以在 PC 和应用系统之间以 M m 此 M ode 和 GSM 网络为纽带, 实现远程数据的传输。 m 关键 词: G S TC35;i 单片机 M; 中图 分类号: TP 368 文献标识码: A 文章编号: 1008- 6765( 2010) 06- 0083- 03 1 设计目的 设计一个基于 GSM 模块的 TC35 i外围电路, 使 模块可以 实现无线短信的收发 以及数 据传输 和语音 通信等 功能, 其系 统框图见图 1。 中会有电压损失, 所以 要确 保 V BATT + 电压 必须 在 3. 3V 以 上。任何情况下了的电压损失不能超过 400mV。要 注意如果 超过这一限度, TC35 i将 会停止 工作 。所以 输入 电压 VBATT + 要由 TC35 i中一个监测管脚时时监控。 ( 3) 6 10脚: 为电源地 GND。 ( 4) 11、 12脚: 为充电引 脚 ( POW ER )。 11 、12 脚作为 锂电 池的充 电控 制管 脚, 由 三向 稳压 电源 LM 7806提供 6V 的电压。 ( 5) 13管脚: 为对外输出电压 (供外电路使用 )。 ( 6) 14 管 脚: 为 ACCU - TEM P 接 负温 度 系数 的 热敏 电 阻。 由于 TC35 i中的干电池的充电和放电很 大程度上 取决于 电池的温度, 所以干电 池中必 须要有 一个温 控电阻 (即 14脚 所接的热敏电阻 )。如果 这个电阻 没在电 池内则 必须跟 它相 连。这个电阻必须位于 BATT 和 地之间。温控电 阻所要 求的 特性是: 10k # 5 25? 。 B ( 25 /85) = 3435k # 3% (自 动 % 接受: 10 + 或 - 2 25? , B= 3370k+ 3% )。对充 电来说 % 一个温控电阻是必不可少的。如果没有温控电阻充电 过程将 没法完成。 ( 6) 16 23脚 : 为数据输入 /输出 (数据传输电路 )。 TC35 i的数据输入 /输出 接口 实 际上 是一 个 串行 异步 收 发器, 符合 I - T RS232 接口 标准。 它有 固定 的参 数: 8 位 TU 数据位和 1位停止 位, 无校 验位, 波 特率 在 300bps 115kbps 之间可 选, 硬 件 握 手 信 号 用 RTS0 /CT S0, 软 件 流 量 控 制 用 XON /XOFF CM O S电平, 支持标准的 AT 命令集。 , TC35 i模块设计用来做一 个数据 通讯设 备。基于数 据传 输和数据终端的连接, 它使用下列信 号来与客户端进行通讯。 TXD 端口发送数据到模块 TXDO 端。 RXD 端口从模块的 RXDO 端口接收信息。 ( 7) 24 29脚 : 为 SI 卡引脚 ( SI 卡电路 )。 M M 分别为 CCI N、CCRST、 I CCCLK、 CC O、 CCV CC和 CCGND。 基带处理器集成了一个与 ISO 7816- 3 IC C ard标准兼容 图 1 系统框图 2 TC35 i外围电路设计 2. 1 电路介绍 ( 1) 电路 主 要 由 一个 40个 管 脚 插 座 (可 通 过 一个 Z IF ( Z ero Insertion Force) , 零 阻 力插 座 连 接 器 引 出 ); M AX 3238 ( 主要用来进行电 平转换 ); 一 个 8051 单片 机; 音频 设备 (麦 克风, 耳机 ); 和一些小电路组成。 ( 2)电源电路 分为 充电 电池 和稳 压电 源模 块两 部分: 充 电电 池 主 要 为整 个 系 统 提供 3. 6V 工 作 电电 压, 同 时 产生 M AX 3238所需要的高电平; 三 端电源 模块 LM 7806将 外部 + 12V 直流电源转换为 + 6V, 连到 Z IF 连接器 的 11、 引脚, 在 12 充电模式下, 为 TC35i提供 + 6V、 500mA 的充电电压。 2. 2 各部分电路设计 2. 2 1 40管脚 (主要电路 ) . T C35 i有 40个引脚, 这 40个引 脚可以 划分 为 5类, 即电 源、 数据输入 /输出、SI 卡、 M 音频接口和控制。 ( 1)第 1 14脚为电源部分: (电源电路 )。 ( 2) 1 5脚: 为电源电压输入端 V BATT + 为 GSM 模块提 供电 压 的 V BATT + 的 电压 范 围从 3. 3V 到 4. 8V 之间, 传输电流必 须小于 2A。由 于在模 块工 作过程 收稿日期: 2010- 10- 11 作者简介: ( 1984- ), 男 , 江西新余人, 助理工程师。 83 第 6期 新 余 高 专 学 报 2010(第 15卷 ) 的 SI 接口。为了适合外部的 SI 接口, 该 接口连 接到主接 M M 口 ( Z IF 连接器 )。在 G SM 11 11为 SI 卡预 留 5个 引脚的基 . M 础上, TC35 i在 Z IF 连接器上 为 SI 卡接口 预留了 6个 引脚, M 所添加的 CCIN 引 脚用 来 检 测 SI 卡 支 架 中 是否 插 有 SI M M 卡。当插入 S I 卡, 该引脚置为高电平, 系统方可进入正常工 M 作状态。 ( 8) 33 40脚: 为语音接口 (语音通信电路 ) 。 由于 TC35 i 的 G SM 基 带 处 理 器 内 集 成 了 音 频 滤 波、 ADC、 DAC、 语音合成等部 分, 所以模 块语 音接 口的 外围 电路 连接相对简 单。 TC35 i有两 个语 音接 口, 每个 接口 均有 模拟 麦克输入和模拟耳 机输出。为 了适合 不同 的外设, 模 块共有 6种语音模式, 可 通过指 令 AT SN FS选 择。第一 个语 音接口 的默认配 置为 V o tron ic HH - SI- 30 3 /V 1 1 /0手 持话 筒, 语 . . 音模式为 1(默认 )、 , 其 中模 式 1参 数固 定。第二 个语音 4、5 接口为头戴式耳机和 麦克设置, 语音模式为 2、 6 3、。 为了防止从麦克风和耳机 导线引入高频 干扰, 影响 T C35 的正常运行。设计电路 时, 在麦克 风、 耳机、 以及 手持 听筒的 插孔处都接有电感。此外, 考虑到静电保护的因素, 所有语音 信号输入端都通过电 容与 GN D 耦合。 在电路设计上, 我将语 音通道的 几个 信号直 接连 接了话 筒与麦克风。关于这 点我特意 跑过一 次电 子市场, 看 到了好 几款自带功 率放 大的 话筒 和麦 克风, 并 且询 问 了相 关人 员。 所以我才直接将这 几个信 号与话 筒和麦 克风 相连。所 以说, 这个方案应该是可行 的。 ( 9) 15、 、 30 31和 32脚: 为控 制部分 (控制电路 )。 15管脚: 为启动脚, 加上大 于 100m s的低电 平实现 启动, 启动完成后须置高电 平。 TC35 i的 15 脚接单 片机 15脚 ( P1. 3), 单片 机 16脚 ( P1 4) 接一个 按钮, 按 钮按下 时 P1. 4为高 . 电平, 为模块的启动按钮。 (在后面的单片机电路中 再做更详 细的说明 )。 30管脚: 为 VDDLP 脚。 VDDL P管 脚能使 RTC 管脚从内 部一个电容或一个无论是否充 好电的电池中启动。这个电容 可由 TC35 i模块中的 BATT + 电 源来充 电。如果 提供 电压的 V BATT + 与 RTC 断接的话, 则可 由这个电 容来供 电。当没电 压供给时, 电容容 量 的大 小能 够确 定供 电的 长 短, 容量 越大 T C35 i保存时间日期的时间越 长。 31管脚: EM ERGOFF 管脚。这个管脚是紧急 关闭电源管 脚, 只有在特殊情 况下 使用 (比 如软 件系 统超 过 5 秒的 没响 应 )。 32管脚: SYNC 管脚。 由于 SYN C 管脚 能用 来 控制 一个 发光二极管的状态。而这个二 极管的状态可以 反映 T C35 i的 状态。所以在电 路设计 中, 用一 个三极 管的 基极与 SYN C相 连, 当 SYNC 置高时, 发光二极管发 亮, 反之变灭。 2. 3 2 数据通信电路 . ( 1)设计思路 利用 MAX 3238电平转换芯片完成与 PC机数据的传输。 ( 2)电路介绍 据通信电路主要 完成短消息 收发、 PC机 通信的 功能。 与 T C35 i的数据接口采用 串行异 步收 发, 符合 ITU - T R S- 232 接口电路标准, 工 作在 CM O S电 平 ( 2 65V )。数据 接口 配置 . 为 8 位 数 据 位、1 位 停 止 位、 校 验 位, 可 以 在 300bps 无 115kbps的 波 特率 下 运行, 支 持的 自 动波 特 率为 4. 8kbps 115kbps( 14 4kbps 和 28. 8kbps 除 外 )。 TC35 i模 块 还 支 持 . RT S0 /CTS0的硬件握手和 XON /XOFF 的软件流控制。 数据通信电路 以 T I公 司的 M AX3238 芯片 为核 心, 实现 84 电平转换及串口通信功能。 T I公 司 的 M AX 3238 芯 片 供 电 电 压 为 3 5. 5V, 符 合 T I /E I - 232- F 和 ITU v. 28 标准。具有 独特的 # 15KV 人 A A 体静电保护措施, 兼容 5V 逻辑输入, 内含 3路 接收、 路发送 5 串行通信接口, 最大 数据传 输速 率可达 250 kbps 。该 芯片 的 最大特点是, 在串行口无数据输入的 情况下, 可以灵活 的进行 电源管理, 即当 FORCEON ( 13脚 )为 低电平、/FORCEO FF ( 14 脚 )为高电平时, A uto - P o erdown P lus功 能有效 。在正 常运 w 行模式下, 约 30秒事件内若芯 片在接收和发送引脚没 有检测 到有效信号, 将自动 进入 Pow erdo n模式, 此时耗电 1uA。如 w 果 FORCEON 和 /FORCEOFF 引脚 均 为 高 电平, 那 么 A uto P o erdown P lus功能 失 效。在 A uto - Pow erdown P lus 功能 有 w 效的时, 如果检测到接收或发送引脚 有信号输入, 该芯 片自动 被激活, 转入正常工 作状态。如 果任一 接收通 道的 输入 电压 高于 2 7V 或小于 - 2. 7V, 或者位 于 - 0 3V 0 3V 的时 间小 . . . 于 30uS, 则 / I NVAL ID ( 15脚 ) 引脚为 高电 平 ( 数据 有效 )。如 果所有接收通道的输入 电压位于 - 0 3V 0. 3V 的 时间 大于 . 30uS 则 / I , NVAL ID ( 15脚 )引脚为低电平 ( 数据无效 )。 该芯片的以上特 性, 满足了 TC35 i作 为移 动终 端的 3路 接收、 5路发送电路连 接要求。 在 M AX 3238与 Z IF 连接 器相 应引脚连接 时, 要 注意 发 送、 接收 引 脚连 接 正确。 M AX3238 还需要连接 4个 0 1uF 的电容配合, 才能完成电 平转换功 能。 . TC35模 块通 过 RS - 232 接 口 各 引脚 输 出 的 信号 有 RxD 0、 CT S0、 SR0、 D DCD0、 I 0 R NG , 输入的信号为 T xD0、 RTS0 DTR 0。 、 由于 TC35的接 口电 路使 用了 9 针串 口的 全 部引 脚, 使 TC35可以获得 DTR 0 DSR 0 DCD 0和 R ING 0控制信号。信号 、 、 R I 0用 来 向蜂 窝 设 备 指示 接 收 到 U nso licited R esult Code NG ( URC) 。通过 AT 指令, 可以设置 TC35的不同运行模式。 2. 3. 3 单片机电路 ( 1)设计思路 在所设计的电路中, 我们 采用了 M CS- 8051单 片机。主 要完成对 TC35 i模块启动, 来电振铃及单片机复位功能。 ( 2)电路介绍 P1. 3脚: 通过一个三级管与 TC35 i的 15脚相连。涉及管 脚: TC35 i的 15脚。 15为点火线 I ( Ign ition)。 15脚 为启动 GT 脚, 加上大于 100m s的低电平实现启动, 启动完成后 需置高电 平。当 P1. 3置高时 15脚置低。低电平持续时间的控 制是由 晶振的大小和单片机内部程序来控制的。 P1. 4脚: 单片机 16脚 ( P1. 4)设计接一个按 钮, 按 钮按下 时 ( P1 4) 为高电平 (通 过软件 实现 与 P1. 3 同电 位 ), 为 模块 . 的启动按钮。 P1. 5脚: 与 TC35 i的 17 脚相连, 17为 R I 0( 17脚 为铃 NG 声指示 )。正常状态为高, 信号触 发后置 低。 (通 过软件 实现 与 P 1 6同电位, 实现来电振铃功能 ) . P1. 6脚: 单片机的这个管脚是电 铃声触 发脚。在电 路设 计中, 我采用的是低电平触发。当 P1. 6为低时, 蜂鸣器导 通, 开始发声。 (这里说明一下, 就是关于振铃的停振的问题。在 电路设计中, 笔者是将 P1. 6信号直接通过一个三级管 来控制 蜂鸣器, 至于怎么停振, 是通过单片机的控制程序实现的。) X1和 X 2 管脚: 外接 石英 晶 体 (或 陶瓷 谐 振器 ) 及电 容 C1. C2接在放大器的反馈回路中构成并 联振荡电路。 虽然对 外接电容 C1和 C2虽然没有十分严 格的要 求, 但 电容容 量的 大小会轻微影响振荡频率的高低, 振 荡器工作的稳定性, 起振 的难易程度 及温度稳定 性。在电路设 计中我采 用两个 22 pF 2010(第 15卷 ) 胡文麒: 基于 G S 模块的 TC35 i外围电路设计 M 第 6期 的电容, 晶振为 12M。 R ESET 脚 : 由于采用的是 上电复 位, 所 以在设 计时, 该管 脚采用与一开关相连然后与电 源 V cc相连。可达到合上开关 即可复位的功能。断开时通过 一电阻接地, 保证其为低电平。 3 结论 笔者在设计中利 用 M CS- 8051单 片机来控 制启动 电路, 利用 MAX 3238电平转换芯片完成与 PC机数据的 传输和 S ie m ens公司的 GSM 模块 TC35 i实现 一款具 有短信 收发 和语音 通信功能的 GSM M ode 原型。 利用 此 M ode 原型, 可 以在 m m PC和应用系统 之间以此 M odem 和 G SM 网 络为纽带, 实现远 程数据的传输。 参考文献: 1韩斌杰. GSM 原理及 其网 络优化 M . 北京: 机 械工业 出 版社, 2001: 1- 26 . 2丁元杰. 单片 机微 机原 理及 应用 M . 北 京: 机械 工业 出 版社, 2005: 1- 30 . 3潘斌, 郭红霞. 短信收发模块 TC35i的 外围电 路设计 J. 单片机与嵌入式系统应用, 2004, ( 7): 1- 12. ( 责任编校: 任 华) TC 35 i peripheral circu it design based on G S module M HU W en- qi ( People s A ir D efence O ffice of X inyu C ity , X inyu 338000 China) Abstrac t Th is paper introduces T C 35 i per ipheral c ircuit des ign based on GSM m odule In the design, M CS- 8051 s ing le ch ip m icro : . compu ter isused to contro l the starting circu it M AX 3238 lev el shifter ch ip comp le tes the transm ission o f data o f PC wh ile GSM m odule . T C35 i produced by S ie ens realizes G S M oder proto type w ith the function o f rece iv ing and send ing and vo ice co m M m mmunication. By m eans of th isM oder pro totype the trans ission of distance data is rea lized between PC and application syste w ithM oder and GSM m , m m m netwo rk as the tie . K ey word s G S : M; TC35 ; s ing le ch ip m icro computer i ( 上接第 74页 ) Supervision research into FRP - OFBG in telligence steel strand when the structure breaks ZHONG X in ( G uangx iT echno logy Institute , L iuzhou 545006 Ch ina) Abs