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GSM 与 8051 单片机的接口设计

移动通信是当今新兴的技术之一。GSM 是 Global System for Mobile Communication（全球移动通信系统）的缩写。GSM 模块是一种利用无线电波传输数据的无线调制解调器。GSM 的体系结构与手机体系结构类似。GSM 调制解调器广泛应用于许多电子应用中，因此需要与单片机进行接口设计。本文介绍了将 GSM 调制解调器与 AT89C51 单片机进行接口的方法。

另外，还可以了解如何将 GPS 与 8051 单片机进行接口。

1. GSM 与 8051 单片机接口电路原理​

该电路的主要原理是将 GSM 调制解调器与单片机进行接口。本文使用的单片机为 AT89C51。为了与 GSM 调制解调器进行通信，需要使用 AT 指令。单片机向 GSM 模块发送这些指令，从而激活 GSM 模块以执行所需的操作。

2. 常用 GSM 模块 AT 指令​

下表列出了常用的 AT 指令及其对应的操作功能：

指令操作功能
AT+CSMS选择消息服务
AT+CMGF设置短信格式
AT+CMGL列出短信
AT+CMGR读取短信
AT+CMGS发送短信
AT+CMGD删除短信
ATA接听电话
ATD拨打电话号码
ATDL拨打上一次拨出的号码
ATH挂断电话

3. GSM 调制解调器与 8051 单片机接口电路图​

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4. 电路元件​

  • MAX232 集成电路

  • AT89C51 单片机

  • GSM 调制解调器

  • 电容器 C1、C2、C3、C4、C5、C6

  • 晶体振荡器

  • 液晶显示屏（LCD）

  • 电位器

5. GSM 调制解调器与 AT89C51 单片机接口电路设计​

GSM 与 AT89C51 单片机接口电路主要由 GSM 模块和 8051 系列单片机构成。GSM 模块通过 RS232 接口进行串行通信。在 GSM 模块与单片机之间，连接了 MAX232 集成电路。

MAX232 集成电路用于电平转换。它将 GSM 模块的 RS232 电平转换为单片机的 TTL 电平。MAX232 是一款 16 引脚双驱动器集成电路，内部包含两个发送器和两个接收器。在 GSM 与 AT89C51 单片机接口中，只使用了其中一个发送器和一个接收器。

MAX232 的 T1IN（发送输入）引脚连接到单片机的 TX（发送）引脚。MAX232 的 R1OUT（接收输出）引脚连接到单片机的 RX（接收）引脚。MAX232 的 T1OUT（发送输出）引脚连接到 GSM 模块的 TX（发送）引脚。

MAX232 的 R1IN（接收输入）引脚连接到 GSM 模块的 RX（接收）引脚。电容 C1 和 C2（0.1μF）分别连接到 MAX232 的引脚 1、2 和 4、5。另一个 1μF 电容从引脚 6 接地，另一个电容从 MAX232 的第 2 引脚连接到 +5V 电源。

6. GSM 模块的使用​

本文使用的 GSM 模块为 SIM300。SIM300 模块可与单片机及其他设备进行通信。该模块具有 4 个 TTL 电平兼容引脚，可直接连接至单片机，也可通过 DB9 接口连接到单片机。

在本设计中，MAX232 的引脚连接至 GSM 模块。GSM 模块需要连接到 +5V 电源。GSM 模块内部带有 SIM 卡槽，类似于手机中的 SIM 卡，可以与移动通信网络进行交互。GSM 模块的激活需要使用 AT 指令，GSM 模块会对这些指令作出响应。

7. 液晶显示屏（LCD）接口设计​

液晶显示模块通过 PORT2 连接到单片机。本文使用 4 位 LCD 接口模式。LCD 模块的数据引脚 D4 至 D7 连接到单片机的 PORT2。为了调节 LCD 的显示亮度，在 LCD 上连接了一个电位器。LCD 用于显示接收到的短信内容。

8. 按键接口设计​

一个按钮连接到单片机的 PORTB。该按钮用于触发发送短信的功能。

9. 如何操作 GSM 与 8051 单片机接口电路​

  1. 按照原理图连接电路。

  2. 打开电源。

  3. 使用其他手机向 GSM 模块中的 SIM 卡发送短信。

  4. 当 GSM 模块接收到短信时，LCD 会显示该短信内容。

  5. 如果想要发送短信，按下连接到 PORTB 的 B1 按钮。

  6. 单片机将发送写入程序中的短信内容。

10. GSM 与 8051 单片机接口电路应用​

  • 可用于结合 GPS 的自动事故检测与报警系统

  • 可用于机器人控制

  • 可用于 GSM 基于的远程医疗系统

  • 可用于 ATM 防盗报警系统

  • 可用于 GSM 基于的电子投票系统

  • 可用于 GSM 基于的车辆安全系统

  • 可用于 GSM 基于的温室参数监测系统

11. 电路的局限性​

尽管 GSM 模块有许多优点，但也存在一些局限性。例如，该电路无法用于需要即时结果的应用，因为在信号不稳定或没有信号的情况下，GSM 模块可能无法工作。