基于手机短信的温度报警控制系统设计

2010-07-11 06:05:27来源: 电子元器件应用

  0  引言

  GSM(GlobaI System for Mobile communicaTIon)系统是比较成熟完善,且应用最为广泛的一种基于时分多址技术的移动通信系统。基于GSM的短信息服务(SMS Short Message Service)是一种在移动网络上传送简信息的无线应用,是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程。由于公共GSM网络在全球范围内都已实现了联网和漫游,因此,建立上述系统不需再组建专用通信网络,所以具有实时传输数据功能的短信应用得到了迅速普及。

  温度报警监控系统是由单片机控制多个温度采集模块,并采集多个点的数据,在进行相应的处理后,通过SMS上报。在实际应用中,有很多场合都需要对环境温度进行监控。

  1  系统结构

  手机短信温度报警系统主要分为电源部分、GSM模块、温度采集和单片机四个部分。该系统可以监控环境温度是否在设定的范围内,若超出范围,即可通过SMS给设定的手机号码发送报警短信。其系统结构如图1所示。

系统结构

  本温度采集部分采用AD590来采集温度,采用精密电阻进行I/V转换再放大,同时采用ADC0809进行模数转换。电源部分通过变压器将交流220V转为直流24V再转为5V用于给其他部分供电。单片机控制采用AT89C51ED2 单片机来采集数据并控制GSM模块。GSM模块采用Siemens的TC35T集成模块。

  2 硬件系统设计

  2.1 TC35T模块

  TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块,利用它可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。该模块的工作电压为3.3~6.5 V,可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段,其所在频段的功耗分别为2W(900MHz)和1 W(1800 MHz)。该模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4 k,4.8 k,9.6 k的非透明模式。此外,该模块还具有电话簿功能,可多方通话,并具有漫游检测功能,其常用工作模式有省电模式和IDLE、TALK等模式。通过独特的40 引脚的ZIF连接器可实现电源连接以及指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50 Ω天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。

  TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、 ZIF连接器、天线接口等六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。TC35的结构如图2所示。

TC35的结构

  TC35T是SIEMENS公司推出的GSM专用调制解调器。TC35T已将TC35做到工业手机中,可在GSM网中完成语音、数据、短消息以及传真的传送。TC35T具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器,因此使用非常简单。TC35T的主要特点如下:

◇可工作于 GSM900/GSM1800双频段;

◇具有语音、数据、短信传真传送功能;

◇带有模拟语音接口;

◇可以读写 SIM卡;
  
◇带有标准RS232接口
  
◇工作范围电压8~30 V;
  
◇支持 GSM phase2/2+;

◇支持AT命令。

  2.2 AT89C51单片机

  AT89C51ED2是 CMOS单片8位微控制器80C51的高性能CMOS FLASH版本。AT89C51ED2包含1个64-Kbyte FLASH存储区,可用于存储代码和数据。该存储区可用并行模式编程,也可通过ISP或者软件用串行模式编程。编程电压通过标准Vcc引脚由内部产生。 AT89C51ED2保留了Atmel 80C52的所有功能特性,包括256字节的内部RAM,1个9源4级中断控制器和3个定时/计数器。AT89C51ED2提供有2048字节的 EEPROM,可用于数据的非易失性存储。此外,AT89C51ED2还包含可编程的计时器阵列和1个1792字节的XRAM、1个硬件看门狗定时器、 SPI接口、键盘中断以及1个更加通用的串行接口,以便于多处理器通信(EUART)和加速机制(X2 Mode)。

   AT89C51ED2 的全静态设计可减少系统功耗,它允许时钟频率降至任何数值(包括DC),而不会导致数据损失。AT89C51ED2有两种软件可选的工作模式,故可降低8 位时钟分频器的活动状态,进一步减少功耗。在空闲模式下,CPU被冻结,外设和中断系统继续工作。而在掉电模式,RAM内容被保存,此时其他所有功能都无效。

  从上述描述可以看出,AT89C51ED2能够满足此系统的要求。AT89C51ED2的其它特性如下:

◇兼容 80C52;
  
◇兼容8051指令系统
  
◇有6个8位I/O口(64脚或68脚版);
  
◇ 有4个8位I/O口(44脚版);
  
◇有3个16位定时/计数器;
  
◇具有256 Bytes陕速缓存RAM;

◇具有9个中断源,4级中断优先级;

  2.3 AD590温度传感器

  AD590 是一款2端口集成温度传感器,它可产生与绝对温度成比例的输出电流。在4~30 V的电源电压范围内,AD590以1μA/K的比例,可作为高阻抗的恒定电流调节器。AD590可用于150℃以下的温度传感应用中,这是目前常规电子温度传感器的工作范围。单片集成电路的天生低成本,加上无需外围支持电路,使得AD590成为许多温度测量场合最具吸引力的选择方案。此外,线性电路,精确电压放大器,热阻测量电路以及冷接点补偿等等电路,在AD590应用中都不再需要。AD590的特性如下:

  ◇线性电流输出:1μA/K;

  ◇ 宽温度范围:-55℃~+150%;

  ◇电源电压范围为4~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压;  

  ◇ 具有高输出阻抗,可以承受电源漂移和纹波;

  ◇具有多个精度可供选择。

  3  软件设计

  3.1  总体流程

  开机上电后,首先由主程序进行单片机和GSM模块的初始化。单片机的初始化包括设置串口工作方式、波特率,并可初始化变量参数和标志位。GSM模块初始化包括重新启动、关闭回显、设置在TEXT模式下在返回值中不显示详细的头信息、选择短信格式为TEXT模式、开放串口中断准备接收数据,然后启动ADC采集温度数据,再进行数据的处理,最后进行判断是否报警。其系统总体软件流程如图3所示。

系统总体软件流程

  3.2  TC35T控制命令

  SIEMENS公司的TC35T模块均支持GSM07.05规定的AT指令集。利用其串行接口,单片机可以向模块发送一系列的AT指令,从而达到控制该模块发送SMS的目的。用单片机实现时,编程必须注意,它发送指令与接收到的响应都是字符的ASCII码。用单片机控制GSM模块收发短信息所涉及到的AT指令如表1所列。

AT指令

  GSM的短信息业务SMS主要利用信令信道传输,这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接,而只是把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心,经短信服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以,当目的GSM终端没开机时,一般信息都不会丢失。每个短信的信息量限制为160字节。通过单片机控制TC35T发送SMS的子程序流程图如图4所示。

子程序流程图

  4 结束语

  本文着重介绍了利用GSM网络的SMS来给出温度报警的监控系统,给出了具体的硬件和软件实现方法。该系统不仅能实现传统的温度报警,更能利用GSM网络来实现远程报警和多点温度监控。在实际的生产生活中,很多场合都需要对温度进行监控,因此该系统有很好的应用前景。

关键字:单片机  SMS  手机短信  温度报警监控  TC  监控系统  单片机控制  短信息  

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2010/0711/article_3155.html
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