基于GSM網(wǎng)絡(luò )的智能監控模塊設計
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摘要：利用GSM網(wǎng)絡(luò )作為無(wú)線(xiàn)智能監控模塊的信息傳輸平臺是一種很有效的方法。其原理簡(jiǎn)單，安全保密性高，又不需要組建專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )和維護網(wǎng)絡(luò )，加上GSM網(wǎng)絡(luò )覆蓋面廣，可實(shí)現全球無(wú)縫覆蓋，與傳統的監控系統相比有著(zhù)獨特的優(yōu)勢。給出相應的硬件結構原理和軟件工作流程。整個(gè)智能模塊主要由89C52型微控制器、外圍電路和TC35型無(wú)線(xiàn)模塊構成，可廣泛用于智能家居防盜、遠程監控、無(wú)人值守設備的維護及現代自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的監控等領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：智能監控；TC35； GSM； 單片機；89C52
引言
隨著(zhù)計算機與通信技術(shù)的高速發(fā)展，新技術(shù)和智能設備層出不窮，使得無(wú)線(xiàn)方式智能監控的實(shí)現成為可能。筆者設計了一種運用GSM（全球移動(dòng)通信系統）網(wǎng)絡(luò )短消息進(jìn)行通信的通用智能監控模塊，可廣泛地應用在智能家居防盜、遠程監控、無(wú)人值守設備的維護及現代自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的監控等領(lǐng)域。傳統的監控系統通常都是一個(gè)以計算機為中心的監測控制與調度自動(dòng)化系統，而本文所闡述的智能監控模塊是以一種通用模塊的形式來(lái)設計的，不僅可以用一般的PC作為監控調度中心，而且可直接使用手機作為監控中心，這樣就無(wú)需編寫(xiě)監控中心的軟件，而是通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )短消息便可完成對智能模塊的通信和設置，從而達到監控的目的；智能監控模塊的通信采用無(wú)線(xiàn)方式，由于GSM網(wǎng)絡(luò )已在全球范圍內實(shí)現了聯(lián)網(wǎng)和漫游，而且安全保密性高，因此建立上述系統不需要組建專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )，也不需要維護網(wǎng)絡(luò )。
1 設計原理
整個(gè)智能監控系統由GSM網(wǎng)絡(luò )、智能監控模塊和監控者(手機)組成，系統原理如圖1所示。智能模塊采用89C52型單片機并結合外圍電路實(shí)現對8路模擬輸入量的數據采集和監控，采集數據經(jīng)過(guò)單片機處理后，通過(guò)RS-232異步串行通信寫(xiě)入TC35型無(wú)線(xiàn)模塊，通過(guò)AT命令，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )的短消息中心以短消息的形式與監控者進(jìn)行通信，監控者也可用短信息的命令形式去設置以單片機為核心的智能模塊，以及發(fā)送短消息查詢(xún)命令查詢(xún)其監控情況，從而達到無(wú)線(xiàn)監控的目的。同時(shí)利用89C52的外部中斷功能對外界的8路數字輸入量的突發(fā)事件進(jìn)行監測。如果發(fā)生突發(fā)事件，中斷源立即產(chǎn)生中斷，89C52就會(huì )執行相應的報警程序。報警信息以AT命令的形式寫(xiě)入TC35并通過(guò)短消息發(fā)送到監控者手機上，以便用戶(hù)采取相應的處理措施。對于特別緊急的事件可以直接撥打報警電話(huà)。因為短消息的發(fā)送有可能會(huì )延遲。為了確保監控系統的可靠性，應在發(fā)送完短消息報警后再通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊給監控者撥打電話(huà)，并由89C52控制ISD4004型語(yǔ)音電路播放預先存儲在語(yǔ)音電路的報警信息。
2 硬件設計
TC35型無(wú)線(xiàn)模塊是德國Siemens公司研制的，該模塊集射頻和基帶電路于一體，向用戶(hù)提供標準的AT命令接口，為數據、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，以方便用戶(hù)的應用開(kāi)發(fā)及設計。TC35的正常運行需要相應的外圍電路與其配合。TC35有40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器分別與電源電路、啟動(dòng)與關(guān)機電路、數據通信電路、語(yǔ)音通信電路、SIM：卡電路等連接。
89C52與TC35之間通過(guò)異步串行接口進(jìn)行通信，通信速率為9600b／s,具有1位起始位、8位數據位、1位停止位，無(wú)奇偶校驗。由于TC35的數據接口工作在CMOS電平,接口電平為3.3V～5.5V，而89C52單片機串口工作在TTL電平，工作電壓范圍一般比TC35寬，故應在89C52和TC35之間加電平轉換電路和電平限制電路。若無(wú)電平轉換，則有可能使智能模塊的性能不太穩定。ZIF連接器給SIM卡接口提供6個(gè)引腳，其中CCIN用來(lái)檢測SIM卡是否插好，其他5個(gè)引腳分別為ccvcc(電源，2．9v)、CCGND(地)、CCRST(復位)、CCCLK(時(shí)鐘)和CCIO(數據)。ZIF連接器的SYNC腳控制燈的狀態(tài)，以此判斷TC35的工作狀態(tài)。系統加電后，為使TC35進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給IGT加一延時(shí)大于100ms的低脈沖，電平下降持續時(shí)間不可超過(guò)lms；啟動(dòng)后，IGT應保持高電平(3.3V)：驅動(dòng)IGT時(shí)，TC35的供電電壓不能低于3.3V．否則TC35不能被激活。
智能監控模塊的硬件結構如圖2所示，它具有以下特點(diǎn)：
(1)89C52內有8K E2PROM、256B RAM、4個(gè)8位并行口、3個(gè)16位定時(shí)計數器、1個(gè)串行全雙工異步接口、6個(gè)中斷源，這些資源基本上能夠滿(mǎn)足一般中型監控軟件的開(kāi)發(fā)要求，如果存儲器資源不夠，還可通過(guò)74HC373型鎖存器擴展外部數據和程序存儲器。
(2)模擬量輸入由89C52外接一個(gè)ADl674型12位MD轉換器來(lái)實(shí)現。ADl674自帶采樣保持器，可直接與被轉換的模擬信號相連，而且轉換精度高、速度快、性?xún)r(jià)比高。將該電路的狀態(tài)信號線(xiàn)接至89C52的P3.3，供89C52查詢(xún)A/D轉換狀態(tài)。另外，在A(yíng)Dl674的信號輸入端接一個(gè)AD7501型8選l的多路模擬開(kāi)關(guān)，將模擬信號的輸入擴展為8路，從而實(shí)現8路模擬信號的采集。
(3)89C52通過(guò)8251和MAX232型電平轉換器為智能模塊擴展了一個(gè)串口給用戶(hù)，通過(guò)擴展串口可以與其他嵌入式系統或PC機進(jìn)行數據交換。
(4)監控軟件固化在89C52的E2PROM中,為保證智能模塊能夠對監控對象的突發(fā)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，89C52的P1口8根口線(xiàn)通過(guò)4078型或非門(mén)接至中斷源INT0；這樣，這8個(gè)I／0口一旦有信號輸入則會(huì )引起中斷，從而通過(guò)中斷服務(wù)程序實(shí)現實(shí)時(shí)處理，同時(shí)還可通過(guò)P2口控制8路數字開(kāi)關(guān)量的輸出。以對監控對象的突發(fā)情況進(jìn)行反控制，比如切斷電源等。外部監控的數字開(kāi)關(guān)量較多時(shí)，可以在原硬件電路上擴展一個(gè)或多個(gè)8259，8259可對8級中斷請求實(shí)行優(yōu)先級管理，若外設中斷請求數目多于8個(gè)，則可使用多個(gè)8259。
3 軟件設計
監控軟件在平時(shí)不斷檢測各報警點(diǎn)的信號，當有異常情況時(shí)，智能模塊自動(dòng)發(fā)出報警信息和撥打報警電話(huà)進(jìn)行語(yǔ)音報警，當然也可接收監控者的控制指令。軟件流程如圖3所示，其中89C52的初始化包括通訊串口初始化、A／D通道初始化、外部控制標志位的初始化等。
TC35采用AT命令，89C52可以通過(guò)正確的AT指令對TC35進(jìn)行初始化和短消息的接收與發(fā)送。對短消息的控制有三種模式：Block模式、PDU模式和Text模式。使用Block模式需要手機生產(chǎn)廠(chǎng)家提供驅動(dòng)支持，目前已被PDU模式所取代；Text模式比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現數字和字符的直接收發(fā)，但Text模式不支持中文；PDU模式是將GB2312的中文編碼轉換為Unicode編碼，容易實(shí)現中文編解碼。本設計主要傳送中文信息，為了編程方便，使用PDU模式進(jìn)行短消息的接收和發(fā)送。
4 結束語(yǔ)
以上介紹的智能監控模塊是利用GSM短消息進(jìn)行監控，具有投資少、成本低、可靠性高等特點(diǎn)，在一些對操作和監控的實(shí)時(shí)性要求不特別苛刻的情況下具有很高的性?xún)r(jià)比，再加上應用范圍廣，開(kāi)發(fā)周期短，因而應用前景十分廣闊。
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