基于GSM短消息的远程温度监控系统的设计与实现

廖 雄， 罗正华， 唐毅谦， 喻 娜

(成都大学 信息科学与工程学院， 四川 成都 610106)

基于GSM短消息的远程温度监控系统的设计与实现

廖 雄， 罗正华， 唐毅谦， 喻 娜

(成都大学 信息科学与工程学院， 四川 成都 610106)

综合无线数据通信、数据采集与单片机等技术优点实现基于GSM短消息的远程温度监控功能.完成相关硬件设计(DS18B20温度采集电路、LCD显示电路及GSM模块等)和软件设计，并使用单片机通过串口发送AT指令控制GSM模块发送短消息，以实现温度的无线传输和远程监控.

GSM；温度远程监控；单片机；AT指令

0 引 言

在远程监控方面，系统通信的连接方式大多基于有线电缆，其在运行过程中会受到环境及距离的限制.而无线通信方式往往受到地形地貌的影响及频率资源的限制，同时其成本高，维护工作繁重.因此，直接利用成熟的GSM网络实现远程监控是监控技术发展的新方向.随着移动通信技术的发展，GSM网络已成为十分成熟的无线通信网络，正逐步应用于无线通信系统的监控领域，同时其网络覆盖区域性能稳定，通信误差极小[1].利用GSM网络作为远程监控系统的信息传输平台是一种有效的方法，其原理简单，安全保密性高，不需要组建专用维护网络.GSM的短消息业务通过无线控制信道进行传输，为GSM数字蜂窝移动通信网络提供主要的电信业务，是GSM通信网络所特有的，所以选用GSM的短消息业务来实现远程无线数据传输控制是可行的[2].本研究基于GSM短消息所设计的远程温度监控系统具有高效率、高性能和低功耗的优点,且操作简单易行，实用性强.

1 系统方案设计

基于GSM短消息的远程温度监控系统将温度作为监控对象，并在LCD上显示实时监控的温度.当温度超过设定的报警温度值时，系统自动发送短消息到指定的终端(手机)上，以实现数据的远程传输和远程监控.通过GSM模块向终端(手机)通过GSM网络发送短消息，掌握AT指令及其协议和串口编程来控制GSM模块.此方法的程序代码编写容易，硬件电路设计简单，只需熟悉AT指令和串口编程即可[3]，且对硬件需求不高，并能够自动收发短消息，对于自动采集数据后发送检测数据的智能监控系统来说，该方法简单易行.

本系统选用STC89C52单片机和GSM模块.系统设计的主要流程是温度传感器采集好温度，存入STC89C52单片机，单片机通过使用I/O口来控制LCD显示屏显示，以控制报警电路.单片机通过RS232串口与GSM模块联机，进而使用串口发送AT指令来控制GSM模块发送短消息[4].基于GSM短消息的远程温度监控系统总体框架图如图1所示.

图1 远程监控系统总体框架图

2 系统硬件与软件设计

本远程温度监控系统硬件电路主要由单片机及外围电路、温度采集电路、显示电路LCD、串行通信电路及GSM无线通信模块电路组成.

2.1 温度采集电路

在三针插孔中插入DS18B20芯片，通过STC89C52单片机实现对温度的控制.单片机通过对芯片二管脚的读写时序控制，来开启温度转换和写入温度的峰值及读出温度转换值等一系列操作.温度采集电路图如图2所示.

图2 温度采集电路图

温度采集电路主要程序代码如下，

void DS18B20-RomCmd(int8u romCmd)

{ switch(romCmd)

{ case 0xcc:

OneWire-WriteByte(0xcc);

break;

default:

break;

}

}

2.2 LCD显示电路

LCD12864模块可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形的显示，同时还具有低电压、低功耗、操作简单易行的特点等.LCD12864插槽引脚图如图3所示.

图3 LCD12864插槽引脚图

LCD显示电路主要程序代码如下，

void v-Lcd12864SendData-f(unsigned char byData)//发送数据

{ v-Lcd12864CheckBusy-f();

SET-DATA;

SET-WRITE;

CLR-EN;

io-LCD12864-DATAPORT=byData;

-nop-();

-nop-();

SET-EN;

-nop-();

-nop-();

CLR-EN;

SET-READ;

SET-INC;

}

void v-DelayMs-f(unsigned int nDelay)//延时

{

unsigned int i;

for(;nDelay>0;nDelay--)

{

for(i=225;i>0;i--);

}

}

2.3 串行通信电路

使用MAX232作为串行通信的电平转换电路，实现数据的串行通信功能.硬件电路通过9针串口和GSM模块联机实现通信.MAX232是标准串行总线，是常用的串行接口标准，用来实现设备之间的数据通信[5].

2.4 GSM模块电路

本研究直接采用GSM开发板，其集成了GSM模块(TC35)、GSM天线、+5 V开关电源，自带RS232通信接口,可方便地与PC机、单片机联机通信，能快速安全可靠地实现系统方案中的远程温度监控短消息通信服务.

GSM模块是传统调制解调器与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备.单片机与GSM模块通过一个TTL转RS232电平电路连接到串口,另一端连接到GSM模块串口.GSM模块结构主要由MS、NSS、BSS和OSS 4部分组成(见图4).

图4 GSM模块电路图

GSM模块电路主要程序代码如下：

void Init-GSM(void)

{

clearBuff();

Print-Str(″AT&F ″);

led(0x02);

while(strstr(GsmRcv,″OK″)==NULL)

{ led(0x02);

clearBuff(); Print-Str(″AT&F ″);

delay(1000);

}

led(0x04);

while(1)

{

clearBuff();

Print-Str(″AT+CREG? ″);

led(0x08);

if((strstr(GsmRcv,″+CREG:0,1″)‖strstr(GsmRcv,

″+CREG:0,5″)))

{

clearBuff();

led(0x10);

break;

}

else

{

clearBuff();

led(0x08);

}

}

while(!Hand(″OK″))

{

Print-Str(″AT+CMGD=1 ″);

delay(1000);

}

clearBuff();

while(!Hand(″OK″))

{

Print-Str(″AT+CNMI=2,1 ″);

delay(1000);

}

clearBuff();

while(!Hand(″OK″))

{

Print-Str(″AT+CMGF=1 ″);

delay(1000);

}

clearBuff();

}

2.5 特殊器件介绍

TC35模块.该模块是Siemens推出的最新一代GSM模块，与GSM phase 2/2+兼容，有双频(GSM900/GSM1800)、RS232数据口，符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，而且容易升级成GPRS模块.该模块射频电路与基带于一体，向用户提供了标准的AT命令接口，为数据、语音、传真和短消息提供快速、安全、可靠的传输，方便了用户的应用.

3 系统测试

测试过程中，通过使用Keil uvision4软件进行程序的编辑与编译，生成后缀名为.hex的可执行文件，再使用stc-isp软件进行程序文件的下载，最后通过GSM串口调试专用工具进行短消息的收发，进而实现基于GSM短消息的远程温度控制.测试操作图如图5所示.

图5 测试操作图

4 结 语

本研究采用模块化设计思想，对系统先进行总的框架布局，然后再做模块化划分，对各个模块进行分析与实现.通过理论分析、程序编写和硬件调试，最终实现了基于GSM短消息的远程温度监控系统.目前，基于GSM短消息的远程温度监控系统正逐步广泛被使用，尤其是使用在网络覆盖面较广、危险系数较大，需要实时监控且监控点频繁移动的行业中，所以本研究设计的监控系统具有一定的实用价值.

[1]谢维成,杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京:清华大学出版社,2014.

[2]皮波，姚振东，廖政炯，等.基于GSM通信技术的远程监控系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2015，15(10)：76-79.

[3]李群芳,肖看,张士军.单片微型计算机与接口技术[M].北京:电子工业出版社,2012.

[4]马明.基于DS18B20的温度采集平台设计[J].江苏科技信息,2011，28(7):54-56.

[5]吕俊霞，孙自发.短信收发模块TC35i在小规模安全监控通报系统中的应用[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2010，6(4)：360-362.

Design and Implementation of Remote Temperature Monitoring System Based on GSM Short Message

LIAOXiong,LUOZhenghua,TANGYiqian,YUNa

(School of Information Science and Engineering， Chengdu University， Chengdu 610106， China)

Technological advantages of wireless data communication,data acquisition and the MCU are all integrated to realize remote monitoring.The specific work of the research is to complete the relevant hardware design(DS18B20 temperature acquisition circuit,LCD display circuit,GSM module etc.) and software design,and then use MCU to send AT instructions through the serial port to control GSM module for sending short messages so as to achieve the wireless transmission of the temperature as well as remote monitoring.

GSM;temperature remote monitoring;MCU;AT instruction

1004-5422(2017)01-070-03

2016-12-29.

廖 雄(1993 — )， 男， 硕士研究生， 从事计算机通信与信息系统研究.

TP872；TN929.532

A