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使用GSM的无线电子公告板

我们知道公告板在火车站、汽车站和机场等公共场所的重要性。但是，每天更换公告是一项困难的任务。本文将向您解释如何使用GSM技术设计无线电子公告板。该项目能够在LCD上显示我们从手机发送的数据。

无线通信技术有很多，比如蓝牙、RF通信、ZigBee等，但基于GSM技术的通信可以实现远距离、可靠且安全的通信。

1. 使用GSM的无线电子公告板​

该无线电子公告板项目，顾名思义，是基于GSM技术构建的，因为使用GSM技术进行通信的手机已经非常普及、便宜且易于使用。

注意：我们需要一部手机来发送消息（公告），还需要一个GSM调制解调器（GSM MODEM）来接收该公告。

2. 电路原理​

当我们从手机发送消息时，连接到单片机和显示单元的GSM调制解调器会接收消息。此时，单片机会从GSM调制解调器读取消息，并将其显示在LCD上。

当用户从手机发送消息时，GSM调制解调器会串行发送以下命令，表示收到了新消息：

+CMTI: "SM",3

在上述命令中，数字“3”表示新消息的位置，即该消息是收件箱中的第3条消息。此时，我们需要读取这条未读消息并在LCD上显示。读取GSM调制解调器中消息的命令如下：

AT+CMGR=3

其中，数字“3”表示要读取的消息的位置。在向GSM模块发送此命令后，GSM模块将串行发送以下命令：

+CMGR: "REC UNREAD","MD-WAYSMS",,"13/05/20,15:31:48+34"

在上述命令中：

  • “REC UNREAD” 表示消息为未读消息
  • “MD-WAYSMS” 表示发送者的手机号码或姓名
  • “13/05/20” 表示日期
  • “15:31” 表示时间
  • “Electronics Hub”是消息内容

我们需要从上述命令中提取用户发送的消息（例如Electronics Hub），并在公告板（LCD）上显示。

3. 使用GSM的无线电子公告板电路图​

无线电子公告板GSM电路图如下所示。

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4. 无线电子公告板的硬件需求​

(1) 硬件需求​

  • 8051单片机（AT89C51）
  • 8051编程板（带下载线的编程器）
  • 8051开发板
  • SIM900A GSM调制解调器（GSM模块）
  • SIM卡（插入GSM调制解调器）
  • 一部插入SIM卡的手机
  • 16x2 LCD显示屏
  • 10 KΩ电位器
  • 连接线
  • 电源

如果没有8051开发板，则需要以下元件：

  • 2 x 10 KΩ 电阻（1/4W）
  • 2 x 33pF 陶瓷电容
  • 按键开关
  • 10µF / 16V 电解电容（极性）
  • 0592 MHz 石英晶振

(2) 软件需求​

  • Keil µVision IDE（用于编写程序并生成.hex文件）

  • Willar软件（用于将.hex文件烧录到单片机）

  • Proteus（用于绘制电路图和仿真）

5. 电路设计​

上述无线电子公告板GSM电路包括8051单片机、GSM模块（调制解调器）和16x2 LCD。 在此，16x2 LCD用于显示消息，并以8位模式工作，这意味着我们需要8条数据线来显示数据。LCD的数据线连接到PORT1引脚，LCD的控制引脚RS、RW和E分别连接到P3.6、GND和P3.7。

GSM模块直接连接到单片机，因为GSM调制解调器与单片机的逻辑电平在GSM模块板上已经匹配。如果开发板上没有电平转换器，则需要使用MAX232电平转换器作为单片机与GSM之间的数据传输媒介。

了解更多关于MAX232的细节，请参考 MAX232数据手册。

为了与GSM调制解调器通信，我们需要使用串口通信（UART协议）发送一些AT命令。这里使用的是GSM SIM900A模块，该模块的通信速率为9600波特率。

了解更多GSM详情，请参考 GSM与8051单片机接口。

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6. 电路算法​

  1. 初始化LCD和UART协议

  2. 检查是否接收到 +CMTI: "SM",3 命令（其中数字表示新消息位置）

  3. 如果接收到该命令，则存储消息位置号

  4. 读取该位置的消息并提取消息正文

  5. 在LCD上显示消息

7. 无线显示LCD消息的示例代码​

while (rx_data() != 0x0d);
while (rx_data() != 0x0a);
if (rx_data() == '+')
{
    if (rx_data() == 'C')
    {
        if (rx_data() == 'M')
        {
            if (rx_data() == 'T')
            {
                if(rx_data() == 'I')
                {
                    while (rx_data() != ',');
                    a = rx_data();
                    delay_ms(10);
                    tx_string("at");
                    tx_data(0x0d);
                    tx_data(0x0a);
                    tx_string("at + cmgf =1");
                    tx_data(0x0d);
                    tx_data(0x0a);
                    tx_string("at + cmgr =");
                    tx_data(a);
                    tx_data(0x0d);
                    tx_data(0x0a);
                    while (rx_data() != 0x0a);
                    while (rx_data() != 0x0a);
                    while (rx_data() != 0x0a);
                    for (i=0; i<15; i++)
                    {
                        read[i] = rx_data();
                    }
                    lcd_stringxy(1,0,read);
                    delay_ms(5000);
                }
            }
        }
    }
}

8. 无线电子公告板的操作步骤​

  1. 使用Keil软件编写无线电子公告板程序

  2. 通过硬件编程器和Willar软件将程序烧录到单片机

  3. 按照电路图进行接线

  4. 使用电源电路为单片机提供5V直流电压

  5. 将SIM卡插入GSM模块

  6. 打开电源

  7. 使用另一部手机向GSM模块发送短信

  8. LCD上将显示相同的消息

9. 电路优点​

  • 无需复杂的布线即可在LCD上显示消息，因为是无线通信

  • 功耗低，操作简单

  • 电路便携性高

10. 电路应用​

  • 可用于公交车站、火车站、公园等场所进行无线信息显示

  • 本项目也可用于高校、公司和组织

11. 电路局限性​

  • 显示单元必须有网络信号才能接收无线消息
  • 由于没有设置密码，任何人都可以发送消息进行显示