GSM短信选课系统

刘凤秋，赵有以，刘 昊，王建民

（哈尔滨理工大学 应用科学学院，哈尔滨 150080）

随着计算机和网络技术的不断发展与进步，网络选课系统已经在国内高校得到普遍应用，逐渐成为高等院校安排教学必不可少的工具[1-4]。然而，由于学校选课时间集中，选课人数巨大，出现用户无法登录系统选课或者网络访问速度慢的现象，在相对集中的时间内大量用户同时访问网络服务器进行选课，使得选课效率非常低，严重时致使学校网络瘫痪，影响正常的工作。

文中提出一种基于GSM网络的短信选课系统，该系统能够接收选课用户通过移动终端发送的选课信息，并进行相应的处理，同时具有一定的存储功能，避免频繁访问服务器，实现在选课高峰时对选课用户的分流，缓解选课高峰对于网络和数据库访问的压力。

1 需求分析

针对高等学校选课时间相对集中，选课人数众多的需求，同时考虑到GSM网络通信的特点，GSM短信选课系统应该具备如下功能：1）接收用户（学生）通过手机短信向指定的号码发送含有学号、密码、课程代号等内容的短信；2）对接收的短信内容解码，判断接收信息是否符合规定的协议格式。如果短信内容有效，返回选课有效提示给用户。否则返回选课无效提示给用户；3）系统具有一定的信息存储功能，用于存储用户的选课信息，避免频繁访问数据库；4）具备友好的人机交互界面；5）实现通信接口与主机（上位机）进行信息交互；6）上电以及连接故障自检功能；7）支持飞信、人机交互等其它功能。

2 系统设计

GSM短信选课系统功能框架如图1所示，包括多个用户终端、GSM短信选课系统以及上位机。用户终端指选课学生、任课教师或教务处工作人员所使用的手机，不同用户具有不同的权限，通过手机短信进行选课或者对选课情况进行查询、删除等操作。GSM短信系统是整个系统核心，负责接收、处理、保存移动终端发送的选课请求，根据处理结果向用户终端和上位机发送确认信息。上位机负责接收来自GSM短信选课系统信息，并对数据库进行写入、删除等操作。

图1 选课系统功能框图Fig.1 Structure diagram of elective system

3 系统硬件设计

GSM短信选课系统的硬件结构如图2所示，主要包括主控制器、GSM短信模块、USB通信接口、人际交互模块和存储模块等模块。主控制器用于短信的解码与编码以及控制系统其它的外设；GSM短信模块主要用于短信息的接收与发送；USB通信模块为上位机通信提供USB接口；人机交互模块主要包括TFT彩色触摸屏和声音提示模块，用于用户输入信息以及有关信息的显示等；存储模块用于暂时储存选课数据。

图2 GSM短信选课系统硬件结构框Fig.2 Structure diagram of the hardware system

1）主控制器 主控制器选用STM32F103增强型单片机，STM32系列单片机是意法半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品，其主频能达到72 MHz，在同类产品中性能最高的产品，本系统中用于对接收到的短信进行解码，并通过USB接口向上位机发送解码结果，同时控制TFT彩色液晶屏显示、时钟正常运行和SD存储卡对选课信息的记录。

2）GSM短信收发模块 选用SIMENS公司生产的新一代GSM/GPRS模块TC35i，实现接收选课信息与发送选课状态信息等任务。

3）触摸屏模块 本系统选用8寸TFT工业串口屏代替键盘和点阵液晶，实现了通过触摸对系统进行控制操作，并在彩色液晶上显示时间、选课用户的号码及选课人数等信息，提供了更人性化的便捷操作。

4）存储模块 选用SD卡作为存储模块，用于存储和记录选课信息，为后期进行人员筛选做好充分准备，以确保选课可以更安全、更可靠地完成。

5）电源模块 为系统提供不同电压电流的电源需求，由外接7 V电源经LM1086-ADJ降压到4.2 V后为TC35i短信模块提供标准的工作电压，同时经LM1086-3.3 V降压到3.3 V后为单片机系统和存储模块提供工作电压，经LM1086-5.0 V降压到5.0 V后为TFT触摸屏提供工作电压。

4 系统软件设计

系统软件采用Keil MDK编写，Keil MDK为德国著名软件公司Keil出品的一款C编译器，具有操作简单、界面友好及代码效率高等特点。

为了提高系统的可读性以及代码效率，软件采用状态机思想设计，图3所示为系统的状态转换图。系统上电复位后进入IDLE空闲状态，若检测到短信标志CMTI则进入RECEIVE状态接收短信并进行解码，如果ERROR不为0即不符合协议，则进入SEND状态直接回复用户不符协议的提示信息，否则进入ACCRORD状态。此状态下开启定时器并检测上位机是否有回复信息，如果在3秒内收到回复信息则进入REPLY状态并根据上位机回复内容确定需要发送给用户的短消息，否则认为是上位机处理错误，最后程序进入SEND状态发送短信选课的结果，并返回到IDLE状态。

图3 软件状态转换图Fig.3 State transition diagram of the software

系统上电后首先完成对单片机外设的初始化，并检测TC35i模块硬件及网络的连接是否正常。如果系统工作正常，则检测是否有新的短消息。如果有，系统要对其进行读取、删除并对短消息进行解码，判断短信内容是否符合事先确定的选课短信协议。如果符合，则对短信内容进行编码，并通过USB端口发送到上位机。否则，回复给用户相应的提示信息，具体流程如图4所示。

5 调试与实验

完成设计后，对GSM短信选课系统进行了大量的调试和实验。在进行测试时，打开下位机，并通过USB连接线将下位机与上位机相连。待下位机网络搜索完成后，运行该测试的应用软件，输入授权码，并进行相应端口号及通信速率的设置。设置完成后，通过手机短信、飞信等终端向系统发送符合协议要求及不符合协议要求的测试短信。通信协议的具体的格式为：学号+密码+课程号，如学号为0907010118的学生密码为 0907010118，要选的课程号为 123456789，则符合协议的发送内容为09070101180907010118123456789。实际测试结果表明，系统能够按照设计的要求对发送内容进行正确处理。测试界面如图5所示。大量测试实验表明，系统运行稳定、可靠，具备实际应用的前景。

6 结束语

文中阐述了GSM短信选课系统的设计和实现过程，并对其中所涉及关键问题进行了详细的讨论。针对高校网络选课拥堵而引起的现代高校学生选课难的问题，提出了一种有效的解决途径。推行这种技术是缓解网络选课效率低下的有效方法之一，同时可为参与选课人员提供更简单更人性化操作平台。

图4 软件流程图Fig.4 Flow chart of the software

图5 GSM短信选课系统实物以及上位机界面Fig.5 Elective sytem based on GSM message and software GUI on the host

[1]张小灵，胡其图，张超，等.基于WEB的物理实验选课系统的设计与实现[J].物理与工程，2004，14（1）:28-31.

ZHANG Xiao-ling，HU Qi-tu，ZHANG Chao，et al.A Webbased physics experiment course selection system[J].Physics and Engineering，2004，14（1）:28-31.

[2]李淑堃.基于GSM MODEM的高校选课辅助系统设计与开发[J].计算机应用与软件，2012，29（4）:203-205.

LI Shu-kun.Design and developing the auxiliary system for courses selection in colleges based on GSM model[J].Computer Applications and Software，2012，29（4）:203-205.

[3]于伟，徐冉，朱世松，等.基于手机短信服务的网上选课系统设计[J].计算机工程与设计，2007，28（11）:2748-2750.

YU Wei，XU Ran，ZHU Shi-song，et al.Design of elective system based on GSM short message service[J].Computer Engineering and Design，2007，28（11）:2748-2750.

[4]朱艺红，陈岭.北京体育大学选课管理系统软件的开发与应用[J].北京体育大学学报，2002，25（5）:667-669.

ZHU Yi-hong，CHEN Ling.Development and application of administration software for selecting courses[J].Beijing University of Physical Education，2002，25（5）:667-669.

[5]杨东风.志愿选课算法分析与优化研究[J].电子设计工程.2011， 19（5）:108-110.

YANG Dong-feng.Volunteers course algorithm analysis and optimization research[J].Electronic Design Engineering，2011，19（5）:108-110.

[6]黄新林，王钢，刘春刚.有限状态机在单片机编程中的应用[J].哈尔滨理工大学学报，2008，13（4）:7-9.

HUANG Xin-lin，WANG Gang，LIU Chun-gang， Application offinite state machine in single chip microcomputer programming[J].Joumal of Harbin University of Technology，2008，13（4）:7-9.