基于短信的远程测量系统设计设想

2012-12-28漆健宗

中国新技术新产品 2012年20期

漆健宗

（佛山市南海飞宇电力电气安装有限公司，广东佛山 528000）

本设计使用的8051为内核的8位单片机芯片集成化高的同时，减少了功耗，提高了速度，缩小了芯片，也更好地满足了客户的要求。

使用单片机开发应用系统，传统的开发方式要先对系统的硬件电路进行设计，完成后,再制作成实物的电路板,最后结合单片机仿真器进行软硬件的联合调试。假如设计中需要修改,往往需要对电路板重新制板后再调试,但这么一来系统功能的验证得不到及时反映。为此，本设计使用Proteus仿真软件，Proteus仿真软件是一个可以在单片机应用系统仿真研发上应用的EDA软件。

本设计的信息传送使用GSM短信模块。由于GSM网络信号覆盖面积广、无需布线、网络接入灵活，不受距离限制，所以可以实现全国甚至全球的漫游监控。而短信息(SMS)是利用信令信道传输，把需要发送的信息内容加上目的地址直接发送到短信息服务中心，然后再由服务中心发给终端（即目的地址）。使用GSM短信还有一个好处，它可以确保信息被准确接收。假设短信息传送失败，直至检测到对方收信正常之前，该短信息会保留在网络中端，对方收信正常时信息才会被重新发送，这样短信息就不会丢失了。由于短信息的传输具有实现简单、通信成本低的优点，它广泛的被应用于非连续性和实时性要求不太高的传输场合。

利用Proteus仿真单片机，单片机的指令控制测量温度与压力的数据显示与发送，在定时的控制下发送指令到GSM短信模块促使它发出GSM短信。用户可以通过短信息获取其所需的信息并对测量数据进行人为的认知判断以及采取相应的应对方法。对于上述方法所描述的系统，能够在多种场合使用，方便监测环境的温度与压力，可以远程监测且准确性较高；而且使用到的实际硬件少，一台配备相应软件的电脑、一个GSM短信模块以及一条RS-232串口线，便可实现该系统的正常运行，有利于各种普通场合的投入使用。GSM短信息的无线通讯技术具有传送及时、作用距离远、正确率高、成本低等的优点。现在的GSM网络对用户的数量没有限制并且已经覆盖全国的范围，可以实现联网和漫游；也因此用户在使用时不需要重新组网，节省了昂贵的建网费用和维护费用的同时，极大限度地提高了网络的覆盖面。总的来说，它克服了传统的专网通信系统网络监控的覆盖范围和用户数量受到限制、投资成本高、维护费用大的缺点

1 系统的逻辑运作

1.1 短信息的发送

要设计一个温度压力采集的系统，并将其信息通过串口利用无线模块以短信息的形式发送到用户。短信的无线通信多数采用TC35，但由于在实际应用中，TC35的运用需要外加外围驱动电路，使用很不方便。所以在市场上出现了集成的GSM（全球移动通讯系统）短信模块，只需要知晓指令并懂得简单的输入格式，便能够控制短信模块实现收发短信等其他各项的功能。实际设计中只需熟悉需使用到的指令，并了解GSM短信模块读取指令的格式就足以达到目的。

1.2 通过DS18B20读取温度

针对于温度采集，分为模拟量和数字量的输出。市面上有数字量数据采集卡、模拟量数据采集卡以及各种温度测量的原件。由于本设计需要将温度数据通过单片机的命令及控制将其进行下一步的处理，所以首选是数字量输出的温度元件。因为采用数字量输出的温度元件，其输出的温度可以直接传送给单片机，不需转换，避免了转换过程中的数据丢失，保证了温度数据的正确性；此外，采用数字量输出的元件，能降低设计的复杂程度，略去温度转换的硬件或软件操作。为了单片机与DS18B20之间建立正确的数据通信关系，单片机接口必须要严格遵守DS18B20的操作协议和操作时序。DS18B20的工作流程也很简单，只需要在开始的时候对其进行初始化，接着检查是否存在或存在多个DS18B20，再发送跳过ROM指令，再设计进行温度转换，最后就是测温读取温度。

1.3 通过MPX4115获取压力

本设计采用MPX4115是因为在Proteus仿真软件里面只能够使用这一个压力传感器。单片机进行连接的时候需要外加一定的辅助电路，因为压力计测出的是非电信号，所以连接时要将其转换成数字信号才可被单片机识别。MPX4115的输出是电流或电压的信号，所以要将这些模拟的电流或电压信号转换成数字信号还需要进行A/D转换，这样才能够使数据被单片机使用。数据由MPX4115采集以后，会被送入ADC0832模数转换器，最后进入单片机。在控制MPX4115的时候，要处理好下降沿，在接收数据的时候，则要控制好脉冲。在每次控制接收完毕之后复位一次。

1.4 通过LCD将读出的温度、压力数据的显示

用LCD将温度的上下限值以及压力的数值显示出来，当输入目标手机号码时，LCD屏幕会转换为显示已输入数字的界面。作为一个应用性的系统，要考虑到用户的使用要求。本设计在实时通信的基础上添加LCD显示，方便现场人员对系统的观测与操作，即系统的使用不仅面向单个手机用户，而是面向该环境的人员，令系统的应用效果更为明显。除使用更方便以外，还可以提高准确性，在输入用户的目标手机号码时，如能用单片机编程实现显示已按下的数字，则可以避免错误输入。

1.5 键盘输入设计

键盘是为了方便设计中更改目标手机号码，键盘包括"显示转换"、"号码确认"、"返回"、"发送"以及数字键。当单片机检测到"显示转换"，LCD屏幕转换显示，并进入准备接受数字的状态；按下数字键，输入正确的手机号码，错误输入时按"返回"撤销一位数字，屏幕会显示已输入数字；按下"号码确认"以后，屏幕显示号码，代表号码已经输入；然后按下"发送"，即执行短信的发送功能。

1.6 系统工作流程简述

用单片机编程控制系统的运行，通过按键能够输入用户的手机号码，功能按键能够促使系统的发送/定时发送短信息功能。

首先要对LCD进行初始化。其初始化的设置包括数据位数、显示行数、点阵大小、移动方式、光标闪烁与否、屏幕的开启与关闭等。再对串口进行初始化，包括串口工作方式、数据位数、接收与否、定时器的启用、定时器的模式、波特率、串行口中断开启等。键盘的初始化设置是使其输入默认为无按键按下的状态。

至此，所有的初始化设置工作已经做好了，可以开始各功能的逐个实现。首先从设计好的温度读取文件中读取温度的值，再将温度数据进行软件转换以及将温度上下限值进行转换；再显示温度值及温度上下限；有按键按下时根据按键的定义实行相应的操作。通过发送短信按键触发短信息发送及实现定时发送短信，这就实现了本设计的初始设计目标。