基于手機短信的溫度報警控制系統(tǒng)設計
摘要： GSM(GlobaI System for Mobile communication)系統(tǒng)是比較成熟完善，且應用最為廣泛的一種基于時分多址技術的移動通信系統(tǒng)。基于GSM的短信息服務(SMS Short Message Service)是一種在移動網絡上傳送簡短信息的無線應用，是一種信息在移動網絡上儲存和轉寄的過程。由于公共GSM網絡在全球范圍內都已實現(xiàn)了聯(lián)網和漫游，因此，建立上述系統(tǒng)不需再組建專用通信網絡，所以具有實時傳輸數(shù)據功能的短信應用得到了迅速普及。
Abstract：
Key words :
GSM(GlobaI System for Mobile communication)系統(tǒng)是比較成熟完善，且應用最為廣泛的一種基于時分多址技術的移動通信系統(tǒng)。基于GSM的短信息服務(SMS Short Message Service)是一種在移動網絡上傳送簡短信息的無線應用，是一種信息在移動網絡上儲存和轉寄的過程。由于公共GSM網絡在全球范圍內都已實現(xiàn)了聯(lián)網和漫游，因此，建立上述系統(tǒng)不需再組建專用通信網絡，所以具有實時傳輸數(shù)據功能的短信應用得到了迅速普及。
溫度報警監(jiān)控系統(tǒng)是由單片機控制多個溫度采集模塊，并采集多個點的數(shù)據，在進行相應的處理后，通過SMS上報。在實際應用中，有很多場合都需要對環(huán)境溫度進行監(jiān)控。
1 系統(tǒng)結構
手機短信溫度報警系統(tǒng)主要分為電源部分、GSM模塊、溫度采集和單片機四個部分。該系統(tǒng)可以監(jiān)控環(huán)境溫度是否在設定的范圍內，若超出范圍，即可通過SMS給設定的手機號碼發(fā)送報警短信。其系統(tǒng)結構如圖1所示。
本溫度采集部分采用AD590來采集溫度，采用精密電阻進行I／V轉換再放大，同時采用ADC0809進行模數(shù)轉換。電源部分通過變壓器將交流220V轉為直流24V再轉為5V用于給其他部分供電。單片機控制采用AT89C51ED2 單片機來采集數(shù)據并控制GSM模塊。GSM模塊采用Siemens的TC35T集成模塊。
2 硬件系統(tǒng)設計
2.1 TC35T模塊
TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，利用它可以快速、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據、語音傳輸、短消息服務(Short Message Service)和傳真。該模塊的工作電壓為3.3～6.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，其所在頻段的功耗分別為2W(900MHz)和1 W(1800 MHz)。該模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4 k，4.8 k，9.6 k的非透明模式。此外，該模塊還具有電話簿功能，可多方通話，并具有漫游檢測功能，其常用工作模式有省電模式和IDLE、TALK等模式。通過獨特的40 引腳的ZIF連接器可實現(xiàn)電源連接以及指令、數(shù)據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50 Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。
TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、 ZIF連接器、天線接口等六部分組成。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數(shù)據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音信道編碼。TC35的結構如圖2所示。
TC35T是SIEMENS公司推出的GSM專用調制解調器。TC35T已將TC35做到工業(yè)手機中，可在GSM網中完成語音、數(shù)據、短消息以及傳真的傳送。TC35T具有標準的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，因此使用非常簡單。TC35T的主要特點如下：
◇可工作于 GSM900／GSM1800雙頻段；
◇具有語音、數(shù)據、短信傳真?zhèn)魉凸δ埽?/div>
◇帶有模擬語音接口；
◇可以讀寫 SIM卡；
◇帶有標準RS232接口；
◇工作范圍電壓8～30 V；
◇支持 GSM phase2／2+；
◇支持AT命令。
2.2 AT89C51單片機
AT89C51ED2是 CMOS單片8位微控制器80C51的高性能CMOS FLASH版本。AT89C51ED2包含1個64-Kbyte FLASH存儲區(qū)，可用于存儲代碼和數(shù)據。該存儲區(qū)可用并行模式編程，也可通過ISP或者軟件用串行模式編程。編程電壓通過標準Vcc引腳由內部產生。 AT89C51ED2保留了Atmel 80C52的所有功能特性，包括256字節(jié)的內部RAM，1個9源4級中斷控制器和3個定時／計數(shù)器。AT89C51ED2提供有2048字節(jié)的 EEPROM，可用于數(shù)據的非易失性存儲。此外，AT89C51ED2還包含可編程的計時器陣列和1個1792字節(jié)的XRAM、1個硬件看門狗定時器、 SPI接口、鍵盤中斷以及1個更加通用的串行接口，以便于多處理器通信(EUART)和加速機制(X2 Mode)。
AT89C51ED2 的全靜態(tài)設計可減少系統(tǒng)功耗，它允許時鐘頻率降至任何數(shù)值(包括DC)，而不會導致數(shù)據損失。AT89C51ED2有兩種軟件可選的工作模式，故可降低8 位時鐘分頻器的活動狀態(tài)，進一步減少功耗。在空閑模式下，CPU被凍結，外設和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。而在掉電模式，RAM內容被保存，此時其他所有功能都無效。
從上述描述可以看出，AT89C51ED2能夠滿足此系統(tǒng)的要求。AT89C51ED2的其它特性如下：
◇兼容 80C52；
◇兼容8051指令系統(tǒng)；
◇有6個8位I／O口(64腳或68腳版)；
◇ 有4個8位I／O口(44腳版)；
◇有3個16位定時／計數(shù)器；
◇具有256 Bytes陜速緩存RAM；
◇具有9個中斷源，4級中斷優(yōu)先級；
2.3 AD590溫度傳感器
AD590 是一款2端口集成溫度傳感器，它可產生與絕對溫度成比例的輸出電流。在4～30 V的電源電壓范圍內，AD590以1μA／K的比例，可作為高阻抗的恒定電流調節(jié)器。AD590可用于150℃以下的溫度傳感應用中，這是目前常規(guī)電子溫度傳感器的工作范圍。單片集成電路的天生低成本，加上無需外圍支持電路，使得AD590成為許多溫度測量場合最具吸引力的選擇方案。此外，線性電路，精確電壓放大器，熱阻測量電路以及冷接點補償?shù)鹊入娐罚贏D590應用中都不再需要。AD590的特性如下：
◇線性電流輸出：1μA／K；
◇ 寬溫度范圍：-55℃～+150％；
◇電源電壓范圍為4～30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓；
◇ 具有高輸出阻抗，可以承受電源漂移和紋波；
◇具有多個精度可供選擇。
3 軟件設計
3.1 總體流程
開機上電后，首先由主程序進行單片機和GSM模塊的初始化。單片機的初始化包括設置串口工作方式、波特率，并可初始化變量參數(shù)和標志位。GSM模塊初始化包括重新啟動、關閉回顯、設置在TEXT模式下在返回值中不顯示詳細的頭信息、選擇短信格式為TEXT模式、開放串口中斷準備接收數(shù)據，然后啟動ADC采集溫度數(shù)據，再進行數(shù)據的處理，最后進行判斷是否報警。其系統(tǒng)總體軟件流程如圖3所示。
3.2 TC35T控制命令
SIEMENS公司的TC35T模塊均支持GSM07.05規(guī)定的AT指令集。利用其串行接口，單片機可以向模塊發(fā)送一系列的AT指令，從而達到控制該模塊發(fā)送SMS的目的。用單片機實現(xiàn)時，編程必須注意，它發(fā)送指令與接收到的響應都是字符的ASCII碼。用單片機控制GSM模塊收發(fā)短信息所涉及到的AT指令如表1所列。
GSM的短信息業(yè)務SMS主要利用信令信道傳輸，這是GSM通信網所特有的。它不用撥號建立連接，而只是把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短信息服務中心，經短信服務中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿。所以，當目的GSM終端沒開機時，一般信息都不會丟失。每個短信的信息量限制為160字節(jié)。通過單片機控制TC35T發(fā)送SMS的子程序流程圖如圖4所示。
4 結束語
本文著重介紹了利用GSM網絡的SMS來給出溫度報警的監(jiān)控系統(tǒng)，給出了具體的硬件和軟件實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)的溫度報警，更能利用GSM網絡來實現(xiàn)遠程報警和多點溫度監(jiān)控。在實際的生產生活中，很多場合都需要對溫度進行監(jiān)控，因此該系統(tǒng)有很好的應用前景。
此內容為AET網站原創(chuàng)，未經授權禁止轉載。