基于GSM雙音多頻信號控制的小車(chē)設計

摘要 當人們無(wú)法在一些危險場(chǎng)所進(jìn)行現場(chǎng)作業(yè)或控制時(shí)，智能小車(chē)可得到應用。近年來(lái)，雙音多頻信號技術(shù)使撥號速率提高，并應用在交互式控制中，更可組成有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的通信系統?？紤]到項目要求的實(shí)時(shí)遠程控制和成本等因素，使用基于GSM網(wǎng)絡(luò )的雙音多頻信號來(lái)控制由步進(jìn)電機驅動(dòng)的小車(chē)，使小車(chē)能被準確和實(shí)時(shí)地遠程控制，進(jìn)而完成所需的移動(dòng)任務(wù)。
關(guān)鍵詞 雙音多頻信號；GSM；步進(jìn)電機

智能小車(chē)在遠程控制中的應用，可在一些危險場(chǎng)所，人們無(wú)法現場(chǎng)作業(yè)或進(jìn)行控制，如農場(chǎng)儲水池、洞穴、有害或放射性實(shí)驗室等。準確和實(shí)時(shí)地遠程控制，是遙控和智能控制的一個(gè)研究方向。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應用，如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WiFi、藍牙、ZigBee、2．4 GHz無(wú)線(xiàn)通信等。其中雙音多頻信號(Dual Tone Multiple Frequency，DTMF)用于長(cháng)距離的數據傳輸時(shí)，無(wú)需專(zhuān)用數據傳輸線(xiàn)且可靠性高，可用于自動(dòng)控制系統。近年來(lái)，雙音多頻信號應用在交互式控制中，使撥號的速率提高。把雙音多頻信號的發(fā)送電路用于主控系統，接收電路用于被控系統，便可組成有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信系統。GSM(Global System for Mobile communications，GSM)技術(shù)應用廣泛，可通過(guò)手機或固話(huà)機作終端，通過(guò)雙音多頻信號的GSM網(wǎng)絡(luò )通信方式無(wú)線(xiàn)控制小車(chē)的移動(dòng)，具體由終端上的5個(gè)數字按鍵(2、4、6、8、5)控制，使小車(chē)按照指令驅動(dòng)步進(jìn)電機完成移動(dòng)任務(wù)。

1 系統分析與設計
設計了基于GSM模塊的雙音多頻信號控制的小車(chē)。如圖1所示，小車(chē)系統主要由CMOS的PIC18F452微控制器作為控制主機，外接GSM調制解調器、雙音多頻解碼器、步進(jìn)電機、以及40 MHz晶振和+5 V電源。此系統結構簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強、適用范圍廣，并且易于擴展。通過(guò)一系列設計規則要求實(shí)現各模塊之間的有效通信。GSM調制解調器向用戶(hù)提供標準的AT命令接口，為數據、語(yǔ)音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。它與PIC微控制器之間以ASCII字符形式傳輸AT指令串。步進(jìn)電機也根據AT指令控制線(xiàn)圈的電流方向，使轉軸轉動(dòng)控制小車(chē)完成任何方向和旋轉移動(dòng)，以配合小車(chē)的全方位運動(dòng)規劃。電機轉速、停止位置都取決于脈沖信號的頻率和脈沖數。PIC微控制器提供的控制信息序列，是通過(guò)雙音多頻信號解碼轉換為數字形式而得到控制步進(jìn)電機脈沖信號的頻率和脈沖數。

1．1 GSM調制解調器
GSM通過(guò)相鄰基站的互連構成通信網(wǎng)絡(luò )，并使用900 MHz或1 800 MHz作為傳輸的工作頻段。項目選擇雙頻段的GSM調制解調器GSM100T，支持熱插拔功能，并以RS232串口連接計算機操作系統或單片機進(jìn)行通信，其硬件控制設置通常為每秒115．2 kbit，8位有效數據，1停止位，不使用校驗位。根據GSM相關(guān)事件與服務(wù)響應，在應用程序中進(jìn)行AT指令交換，并且AT指令分為數據模式和控制模式。在控制模式中，包括網(wǎng)絡(luò )注冊檢查、接收信號強度、接撥號、掛斷、信號中斷、占線(xiàn)等，程序在指令寄存器的物理地址直接調用控制指令，如S7=60，表示設寄存器寄存器#7的數值為十進(jìn)制60。那么，PIC微控制器通過(guò)AT指令對GSM調制解調器進(jìn)行基本的控制操作。