基于GPRS的淋浴车监测系统开发

2012-07-25陈晓东

微处理机 2012年4期

陈晓东

(西安工业大学，西安710032)

1 引言

淋浴车是专门为长时间在野外作业的工作人员提供洗浴而设计的一种车辆，车上设有淋浴间和整套洗浴设施。分布在不同地方的淋浴车工作时，要随时监测本车的水温、水压、油量等。同时，对出现的故障和油量不足的情况要及时报警并向监控中心申请维修，这就需要将各个淋浴车的油量及运行状态的数据传送给监控中心。监控中心根据各台淋浴车的运行状况，调派维修人员和加油车，使其在第一时间为淋浴车排除故障和补充油量，保证淋浴车的正常工作。

2 系统总体设计

本系统由三部分组成:监控中心、数据传输网络、淋浴车终端。监控中心服务器必须可以连接到Internet，并具有固定IP。监控中心和淋浴车之间采用GPRS技术实现无线通讯传输数据。GPRS可以接入基于 TCP/IP的外部网络，因此能够提供Internet网络的全球性无线接入［1］。需要维修和补充油量的淋浴车通过GPRS模块发送请求给监控中心，以便监控中心及时派人维修和补充油量，系统总体框架如图1所示。

3 终端系统硬件设计

淋浴车系统以LPC935为控制核心，辅以油量传感器、温度传感器、压力传感器、键盘显示模块、无线通讯模块、报警装置及燃烧器，各模块间的连接见图2。当淋浴系统启动时，通过温度传感器、压力传感器和油位传感器检测当前水温，水压和油量。系统启动5分钟后，水压达不到一定的要求，则水管可能漏水，启动后水压超过设定的最大值时水路可能堵塞。燃烧器通过P0.7口控制，P0.7口给高电平时，光藕导通，继电器吸合，燃烧器通电点火，燃烧器中装有火焰探测器，燃烧器通电后若未能点火，火焰探测器将输出高电平给P2.4口。出现漏水、管路堵塞和未能点火的情况时，单片机立即停止燃烧并且报警和请求监控中心及时维修。

3.1 控制器

控制器选用P89LPC935单片机，它是一款单片封装的微控制器，适合于本系统要求的高集成度、底成本的场合，可以满足多方面的性能要求。LPC935采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2-4个时钟周期，6倍于标准80C51，同时，LPC935集成了许多系统级功能，这样可大大减少元件的数目。该单片机内置2个4路输入的8位A/D转换器，不需再单独选用A/D转换器，简化了外围硬件电路。P89LPC935内部的看门狗电路及低电压掉电检测可在电源故障和受到强电磁干扰时使系统可靠复位，提高了系统的安全可靠性［2］。

图1 淋浴车监控系统总体方案

图2 淋浴车终端硬件电路图

3.2 温度传感器

选用DS18B20单线数字式温度传感器。其测量范围在-55℃ ～+125℃，支持“一线总线”接口，现场温度直接以数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。CPU对DS18b20的访问流程是:初始化后再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作和数据操作，每一步操作都要遵循严格的工作时序和通讯协议。系统加上拉电阻后将DS18b20信号端接入P2.0口。测得的温度如果大于设定高温时，关闭燃烧器，当温度低于设定的低温时，开启燃烧器，这样就保证水温在一定范围内恒定。

3.3 键盘显示模块

采用LED显示洗浴水温，通过键盘可设洗浴温度，当高于设定温度时，停止燃烧，低于设定的某一温度时，开启燃烧器。

3.4 油量监测

本系统采用CR-60612油位传感器测量油量。该传感器利用当油进入容器后引起传感器壳体和感应电极之间电容量的变化，这个变化量通过电路转换并进行精确的线性和温度补偿，将输出1-5V标准信号接入P0.0口，P0.0口通过端口配置可设定为A/D转换采集油量数据。

3.5 无线通讯模块

本系统选用西门子公司的MC55模块，该模块是目前最小的三频GSM/GPRS模块，具有很高的可靠性和易用性，很适合在移动终端中作无线通信模块。MC55提供了R IL/MUX软件包，同时内嵌了TCP/IP协议栈，在开发过程中无需对模块编写通信协议［3］。

3.5.1 MC55模块的开机和关机

MC55上电时，必须将IGT引脚电平拉低并持续大于100ms，模块才能开机;关机时将EMEROFF引脚拉低且维持3.2s，模块才能关机。本设计用单片机P0.5、P0.6口驱动上述两引脚，控制该模块的开机关机。模块正常工作时，SYNC输出脉宽600ms占空比为1:1的时钟信号，发光二极管VDO1均匀闪烁;登陆到GPRS网络时，VDO1长灭短亮［4］。

3.5.2 单片机和MC55之间的通信

MC55模块与微控制器之间通过串口 RXD、TXD来实现与TCP/IP网络通信，单片机通过AT指令来实现与MC55之间的命令和数据控制。

4 淋浴车终端软件设计

终端工作时，单片机不断检测MC55模块和故障报警状态，如无故障发生，则定时启动AD采集数据，定时通过串口发送给GPRS通信模块，最后通过AT指令控制通信模块把数据发送到Internet。如有燃烧器故障、水压故障等警情发生，则不等定时发送时间到来就将数据发送至中心服务器，监控人员了解到当前状态后，及时调派加油车给淋浴车补充油量或维修。软件流程如图3所示。

很多企业的内控制度并不健全，领导及员工的内部控制意识淡薄。这主要表现为：①有的企业没有设置内部控制制度。②有的企业虽然制定了内部控制制度，但该制度存在缺陷，缺乏可操作性。③有的企业设定了有效的内控制度，但是员工并没有按制度执行。

单片机对MC55的操作主要包括:MC55连接服务的建立和数据发送的建立。

GPRS上电后，通过AT命令向服务器发送连接请求，服务器帧听到请求后建立Socket连接。AT命令由ASCⅡ组成，基本设置如下［3］:

AT^SICS=0，CONTYPE，GPRS0 //选择的连接类型为GPRS0;

AT^SICS=0，USER，“shower” //用户名为shower;

AT^SICS=0，psssword，“123” //密码为123;

AT^SICS=0，apn，cmnet//GPRS 接入点 apn 为cmnet;

AT^SISS=1，srvType，sockek//服务类型为 socket;

AT^SISS=1，conId，1//ID 号为1;

AT^SISS=1，address，“socketcp://65.168.25.128:2000”//指定服务器IP和端口;

建立完连接模式及服务模式后开启Internet会话;

AT^SISO=1//开启socket服务;