摘 要

随着移动通信的普及和移动通信技术的不断成熟，移动运营商推出的GSM网络被广大用户所熟知，也得到了普遍的应用，GSM系统所衍生的一系列应用也成了辅助我们生活的重要工具。嵌入式系统中GSM手机通信的应用更是扎根于我们生活的方方面面，对我们信息化的生活有重要的作用^[1]。

本文主要是以实现GSM手机通信中基本的语音功能为出发点，采用了单片机（STM32） 键盘 LED显示 SIM900的设计方案。系统采用模块化设计思路，分步骤实现各部分功能，最终整合一体，实现最终所需功能即基本的语音功能。首先是键盘部分，实现最基础的按键输入，并且实现按键的拨号功能设置、取消功能设置、存储功能设置；其次是LED显示部分，实现显示屏上基本的字幕提示设置、电话号码位数识别设置、拨出电话提示设置等；最后是SIM900打电话设置。

本文设计的嵌入式系统GSM手机通信，即能实现拨打任意号码的功能，也能实现被叫功能。SIM900模块的应用，简化了手机的配置，同时也简化了实现手机功能的设计过程，降低了设计成本。

关键词： GSM 单片机 SIM900 语音功能

Application of GSM mobile communication in embedded system

Abstract

With the popularity of mobile communication and the continuous maturity of mobile communication technology,Mobile operators launched GSM network is known by the majority of users, but also has been widely used, GSM system has become a series of applications and has become an important tool for our lives.The application of GSM mobile communication in embedded system is rooted in every aspect of our lives.

This paper is mainly to achieve the basic voice function of GSM mobile communication as the starting point, using a single chip (STM32) keyboard LED display SIM900 design.System uses the modular design ideas, steps to achieve the functions of each part, and eventually integrate into one, the ultimate realization of the required functions that basic voice functions.The first part is the key part of the keyboard to achieve the most basic key input, and the realization of the button to set the dial function, cancel the function settings, storage function settings;Followed by the LED display part, the realization of the basic display on the screen prompts the settings, the number of telephone number identification settings, set aside the phone prompts set, etc.;Finally is SIM900 phone settings.

In this paper, the design of embedded system GSM mobile phone communication, which can achieve the function of dialing any number, but also to achieve the called function.SIM900 module application, simplify the design process, reduce the design costs, but also to achieve the ultimate goal of the design.

Key words: GSM;Single chip microcomputer;SIM900;Voice function

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题设计背景和意义 1

1.1.1 GSM手机通信的重要性 1

1.1.2 课题研究的必要性 2

1.2 GSM的概述 2

1.2.1 GSM的基本原理与特点 2

1.2.2 GSM的发展 3

1.2.3 发展趋势 3

1.3 本课题的主要研究工作 4

1.4 文章结构 5

第三章 系统硬件设计 10

3.1 STM32最小单片机系统 10

3.1.1 stm32电源电路 10

3.1.2 stm32系统时钟电路 11

3.1.3 stm32串口电路 11

3.1.4 stm32SWD下载模式 12

3.2 GSM模块电路 12

3.3 键盘模块电路设计 14

3.4 液晶显示模块的硬件设计 15

3.4.1 LCD128*64显示屏 15

3.4.2 LCD12864的主要管脚特性说明 16

表3-1 LCD12864的管脚特性 16

3.4.3 LCD12864的外部配置以及模块电路 17

3.5 电源电路设计 18

第四章 系统软件设计 19

4.1 开发软件的介绍 19

4.2 软件设计模块 19

4.2.1 系统初始化 20

4.2.2 显示模块 22

4.2.3 键盘按键模块 22

4.2.4 sim900模块 24

第五章 软硬件测试 27

5.1软硬件调试 27

第六章 结 语 30

第一章 绪论

1.1 课题设计背景和意义

蜂窝系统的发展在一定阶段促成了GSM数字移动通信系统的发展。蜂窝系统的概念是20世纪60年代提出的，在发展相对成型的情况下，发展演变形成了极其复杂的控制系统，尤其是在实现移动台的控制技术上。并且，蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信史上的一次重大变革，也随着技术的不断进步，网络智能化实现的越区转接和漫游功能也逐步走向人们的生活，进一步扩大了客户的服务范围，真正实现了数字移动通信服务的个人化、企业化、全球化^[3]。

根据课题要求的在嵌入式系统中实现GSM手机通信，能够简单的实现基本的语音功能，并且要具备正常手机的电话拨出和电话接入功能，还要求键盘输入、液晶显示等辅助功能。这样的实验研究，可以加深我们对移动通信的理解，同时，让我们实际体验科学研究的魅力。本文设计的GSM手机通信可以用于个人实验与教学，既可以方便使用也节约了购买费用。

1.1.1 GSM手机通信的重要性

通信的快速发展，得益于全球移动通信系统在时代大潮下的不断革新，无论是对个人、企业发展还是国家未来建设都有着无可取代的作用。当然，尤其是手机通信的影响更为显著，手机移动通信行业也已经成为我国国民经济中新的增长点，通信工程对市场的影响也进一步扩大，占取了市场很大的份额^[5]，在现今的科技发展中，手机通信工程已经熟练地使用云技术和无线宽带技术，为人们提供了更便捷的网络通信服务，更好的推动了城市的通信网络发展，加快了城市化的建设^[7]。当人们通过手机玩互动游戏、手机观看电视节目、手机聊天时，这在一定程度上不仅提高了人民群众的生活质量，也是对城市信息化发展有了肯定，同时也提升了我国国内信息化的建设水平，对我国信息化产业的发展有重要的促进作用^[9]。

在信息化的新时期，我们要加强对通信工程技术在手机方向上的研究力度，力争做到通信技术世界第一，为改善我国在手机通信领域的地位做出更大贡献。

1.1.2 课题研究的必要性

GSM手机通信日益成为我们生活中不可分割的一部分，涉及了我们正常生活中的电话交流、短消息、上网等各个方面。我国自从1992年在嘉兴建立并开通第一个GSM演示系统后，并在1993年9月正式开放业务以来，全国各地所使用的移动通信系统都改头换面，采用GSM系统，使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有率最大的一种数字蜂窝系统^[8]。截至2015年11月，中国手机用户已有8亿，这样的一个数据说明了GSM手机通信的重要性，也决定了这样一个课题研究的必要性。

1.2 GSM的概述

GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。它的空中接口采用了一项非常成熟的技术--时分多址技术。GSM移动通信系统自90年代中期投入商业运行以来，GSM电话标准成为当前应用最为广泛的移动电话标准，被全球超过200个国家采用。GSM标准的移动通信设备也占据当前全球移动通信设备市场的90%以上。

GSM 在发展初期，是一个蜂窝网络，也就是移动电话的信号要连接附近搜索到的距离最短的蜂窝单元区域，而这种蜂窝单元尺寸主要有四种：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。随着覆盖面积环境的不同而有所不同。巨蜂窝是那些基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上，相对范围比较大；微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度，一般用于城市内部；微微蜂窝则是那种很小的范围只覆盖几十米的范围，主要用于家庭内部使用的无线路由网络等；伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，用来填补蜂窝之间的信号空白区域^[9]。

1.2.1 GSM的基本原理与特点

GSM系统被分成三个子系统：网络管理子系统（NMS）；基站子系统（BSS）;网络交换子系统。网络子系统NSS是整个GSM的核心，它对GSM移动用户之间及移动用户与其他通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收，无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。网络管理子系统NMS负责NSS和 BSS系统的维护管理工作^[12]。

GSM系统的特点：

• GSM系统由多个分系统构成，在系统通信过程中，可与各种公用通信网互联互通。各分系统之间、系统与各种公用网之间在接口定义的标准上必须具备一致性，即明确而又详细，保证任何厂商提供的GSM系统或子系统都能够互连互通。
• GSM系统能够提供国际自动漫游功能。
• GSM系统除提供电信业务（如语音业务和紧急呼叫等）外，还提供各种承载业务和丰富的补充业务。
• GSM系统具有更好的安全性和保密性，能够确保每个用户的信息安全、通信安全和网络安全。
• GSM系统抗干扰能力强，新的蜂窝系统采用数字技术代替模拟技术，在蜂窝系统的覆盖范围内通信质量较好。
• GSM用户终端设备体积小、使用便捷、重量轻、功能强、高容量；并采用机卡分离机制，为用户提供方便。

1.2.2 GSM的发展

上个世纪八十年代中期，当蜂窝移动通信系统投放市场时，并没有像预期发展的那么一帆风顺，但伴随几年移动公司的推广和发展，GSM系统在1991年于欧洲正式推广开，并首次开通运行网络。GSM发展成型后由三个部分组成：GSM900、DCS1800和PCS1900,其主要区别就是工作频段的差异。

GSM系统在我国的发展，从最开始在嘉兴建立开通第一个GSM演示系统后，让更多用户首次体会到其功能和魅力所在，并于来年9月开放了更多的业务，短时间内在全国得到普遍应用，发展至今数字蜂窝系统已成为我国最成熟和市场占有量最大的一种通信系统^[14]。

1.2.3 发展趋势

2G的发展越来越吸引人们目光，各种宽带技术层出不穷，3G、4G、5G等技术也已经呼之欲出。国内每一家公司也对3G、4G、5G准备了许久，做了大量试验和技术储备；在消费者中，由于媒体的热炒，3G、4G、5G也深入人心。一切都似乎预示着GSM要寿终正寝，迎接更快信息化网络时代的到来。另一方面，GSM在3G、4G技术逐渐成熟并投入商用的过程中，不但没有衰弱，反而在不断发展壮大甚至加速发展。开放的标准、全球漫游、较低的设备成本、丰富和低廉的终端，为GSM发展提供了强大的动力。全球的GSM和CDMA的发展证明，GSM的霸主地位仍牢不可破，无论是在亚太、拉美这些发达地区，还是在非洲这些落后的地区，GSM用户的数量仍以高速在增长^[15]。当然，中国在GSM网络发展方面也并没有落后，没有放缓的迹象，对这样一个急剧膨胀的市场，用户增长空间仍然巨大。GSM标准仍然在演进，在数据业务需求的驱动和不同制式技术竞争的推动下，将一些先进技术如3G技术引入GSM网络是GSM 网络的发展趋势。

1.3 本课题的主要研究工作

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