GSM模塊單片機創新實驗設計實踐范文

本站小編為你精心準備了GSM模塊單片機創新實驗設計實踐參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:提高學生的創新素質和實踐能力是當今高校的迫切需求，設置單片機創新實驗符合創新性教學的理念。以學號151003142為負責人的創新小組選取“gsm通信”設計任務，以共享儲物箱為應用背景，設置了基于單片機與GSM模塊的儲物箱終端控制系統，經過仿真實驗和實物調試，實現了物品存取、短信通知等功能。經過教學實踐證明，基于GSM模塊的單片機創新實驗，既夯實了學生的理論知識，提升了學生的創新實踐能力，也有助于創新創業實驗室的建設。

關鍵詞:創新實驗;GSM;單片機

創新性實驗是普通高等學校教學質量與改革工程的重要組成部分。其目的是通過真實的工程驗證幫助學生消化所學課堂內容，提升實踐能力，拓展知識結構和思維意識，讓創新反哺教學。因此，在專業向應用型轉變和國家實施創新驅動發展的戰略背景下，課題組將“單片機與接口技術實驗”進行課程改革。將傳統的以驗證性為主、綜合性為輔的實驗教學架構，轉變為基礎驗證性、仿真綜合性和應用創新性三類共存的單片機實驗教學模式。其中，單片機應用創新性實驗是讓學生通過硬件設計、程序編寫、運行調試等實現單片機創新實踐設計，是新模式的難點和重點。單片機應用創新性實驗實現教學的實踐性、創新性和開放性，符合創新性教學理念，代表著科研、實踐與教學的有機結合［1－3］。同時，課題組結合單片機應用創新性實驗建設了遼寧大學創新創業實踐平臺，學生的創新設計轉化為教學資源。總之，創新性實驗的建設，對于提高學生的應用能力和創新精神、夯實知識空間有著非常重要的意義。

1創新實驗設計

課題組設置的單片機應用創新性實驗，是學生通過查閱資料、設計硬件電路、編寫程序、安裝調試等環節，完成一個涉及單片機多種資源應用并具有綜合功能的小系統目標板的設計與編程應用［4－6］。目的是使學生不但能夠將課堂上學到的理論知識與實際應用結合起來，而且在軟件編程、排錯調試、焊接技術、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高;使學生增進對單片機的感性認識，強化單片機應用電路的設計與分析能力，提高學生在單片機應用方面的實踐技能和科學作風。課題組設置“GSM通信”、“電機控制”、“紅外檢測”等單元，以設計任務的形式，由學生創新實驗小組自選或抽選。創新性實驗為3人一組，自選組長，其中組長占團隊成績的40%，組員分別占總成績的30%;需要團隊提交設計實物、成果演示視頻、設計報告等。每組抽選實驗內容，并領取實驗耗材，規定時間內遞交實驗成果。學生可利用實驗室提供的實驗裝置和實驗模塊，根據各組學生的構思來動手實踐形成一個具備實現設計任務的單片機應用系統，各組成績的高低取決于所設計和實現系統的功能。

2內容設計

本文以“GSM通信”單元為例，設計任務要求以某一應用為背景，實現GSM模塊的自主收發信息［7－9］。課題組對所需的實驗耗材提供多種方案，創新實驗小組可根據設計內容自主選取;對特殊種類耗材或未在提供范圍內的耗材，創新實驗小組可申請經費自行采購。課題組提供“GSM通信”單元有如下幾種固定模塊方案。

2．1主控模塊

在選取主控模塊時，考慮其操作簡單與價格優勢的特性，課題組提供了三種選擇方案:方案一是ATMEL公司的AT89S52芯片;這是以89C51單片機的結構和指令為基礎的，是一款標準的高性能單片機，同時也是與專業的單片機理論課程講解內容一致。方案二是宏晶公司的STC12C5A08S2芯片;這是具有1個時鐘/機器周期、8通道10位高速A/D轉換、寬工作電壓，具備超強抗干擾能力、超低功耗、高可靠性，管腳直接兼容傳統89C52的新一代芯片。方案三是基于Cortex處理器內核的STM32;其融合了高性能、實時性、低功耗、低電壓、數字信號處理于一身，同時保持高集成度和開發簡易的特點，但其模塊知識超出了學生課堂所學。

2．2鍵盤模塊

在選取鍵盤輸入模塊時，課題組考慮其鏈接簡易與按鍵符合需求的特性，提供了三種選擇方案。方案一:獨立式鍵盤。獨立式鍵盤特點是各按鍵相互獨立，每個按鍵占用一根I/O口線。通過檢測電平狀態，很容易判斷哪個按鍵被按下。這種按鍵軟件程序簡單，但占用I/O口線較多。方案二:矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，常用于按鍵數目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點上。與獨立式鍵盤相比，單片機口線資源利用率大幅提高了。方案三:編碼鍵盤HD7279模塊。其芯片功能強，具有一定的抗干擾能力，與單片機間采用串行連接，可控制并驅動8位LED數碼管以及實現8*8的鍵盤管理。

2．3顯示模塊

課題組提供顯示模塊時，考慮其顯示清晰和功能符合需求的特性，共有三種選擇方案。方案一:LED數碼管。優點是操作簡單，可實現動態掃描;缺點是操作接線時非常繁瑣，同樣編程會更加繁瑣。方案二:8*8點陣式顯示器。點陣式顯示器是由發光二極管按矩陣方式排列而成，其應用廣泛，公共場合隨處可見，但缺點是顯示不夠直觀。方案三:LCD1602液晶顯示模塊。與數碼管的顯示相比，無論視覺的直觀性還是畫面的清晰性都有非常強的優勢，同樣非常大眾化。

2．4GSM通信模塊

考慮到短信發送的穩定性和安全性，短信發送單元利用GSM電路模塊完成。GSM模塊是一個類似于手機的通訊模塊，可以發送短消息、語音等等，信號穩定，且通訊距離不受周圍環境影響［10］。課題組推薦了SIM900A芯片和TC35i作為GSM模塊的選擇。SIM900A是SIMCom公司生產的一個2頻GSM模塊，其體積小，通過串行控制SIM900A模塊采用PC實現的發送和接收的短消息的功能，幾乎能滿足在空間尺寸要求的應用所有用戶。芯片TC35i是SIEMENS公司專為GSM通信設計的專用模塊。具有語音、數據、傳真和點對點短信功能，在3．5～4．8V范圍內均能正常工作。對ATCommandsInterfaceVersion所定義的主要指令都能很好地執行，另有擴展指令20多條。

3實驗結果與分析

對于單片機應用創新實驗，課題組只是規定了設計目標和必須完成的任務，而具體的設計和實現由各組學生自由發揮。成績的評判標準以單片機應用設計的功能決定。下面選擇“學號151003142為負責人”的實驗小組為例，其以共享儲物箱為應用背景，設置了儲物箱終端控制系統，主要完成物品的暫存和自主寄取。給出該組創新實驗設計結果。學號151003142為負責人的創新實驗小組，對主控模塊、鍵盤模塊、顯示模塊和GSM模塊等進行了研究和設計。根據設計方案的需要和自身的實際情況，選取了STC12C5A08S2芯片作為主控模塊、矩陣式鍵盤為輸入模塊、LCD1602液晶模塊為顯示模塊、SIM900A為GSM通信模塊、蜂鳴器為實時報警單元。同時，利用Protues軟件進行仿真驗證，驗證結果如圖1所示，實驗模擬電路成功運行了程序，實現了設計的功能。提交作業考核時，課題組在實驗室內對儲物箱的實際功能進行測試，基本實現了如下功能驟。第一步:開機后顯示WELCOME界面，LCD提示輸入取件人手機號碼。第二步:快遞員按鍵盤上的*號鍵并輸入原始密碼123456打開快遞箱，如圖2所示。第三步:快遞員將快遞放入快遞箱后，快遞箱自動關閉顯示。同時，單片機按照程序繼續運行自動發送短信到第一步中輸入的電話號碼。第四步:用戶收到短信“請取快遞驗證碼＊＊＊＊＊＊”，按A鍵后并輸入短信中的驗證碼，按#號鍵確認。確認成功后，快遞箱提示輸入正確并打開。

4結語

基于GSM模塊的儲物箱創新實驗是由學號151003142等學生在單片機應用創新實驗中設計并實現的。該組同學在閱讀有關文獻的基礎上，提出基于GSM模塊的儲物箱設計方案。儲物箱可以通過矩陣鍵盤輸入模塊進行開鎖，并且通過矩陣鍵盤設置用戶的手機號，通過SM900A模塊發送GSM通知短信給收件人;用戶收到驗證碼后，可以通過按鍵輸入驗證碼進行取件，同時操作時輸入信息可以在LCD1602顯示屏上進行顯示。經過仿真實驗和實物調試，驗證了以上一系列動作可實現快件存取、短信通知等功能，實現了基于單片機與GSM模塊的儲物箱設計。同時，課題組將單片機應用創新實驗與學校的創新創業實踐平臺結合，經過學生和教師的實踐運行得以證明其可行性。實踐表明:這種將本科學生的創新實驗與實驗室建設相結合，既可讓學生有機會參與具體的工程實踐，同時學生的優秀設計又可以服務于實驗室建設，更為以后的教學和學生實驗實踐提供參考，使實驗資源得以充分利用。

作者：許超 閆袁琳 徐文想 龍躍 單位：遼寧大學