基于GSM短消息的溫室環(huán)境監測系統

1 引言
溫室環(huán)境的各項參數是否符合規定要求需進(jìn)行檢測得知，而科技的發(fā)展為溫室環(huán)境的監測自動(dòng)化、高效化提供了重要條件。GSM短信息以其覆蓋區域廣、快捷、高效、準確、費用低廉、受環(huán)境影響小等特點(diǎn)．逐步應用于工業(yè)控制、移動(dòng)作業(yè)環(huán)境、遠程數據采集和監控中?？呻S時(shí)隨地通過(guò)GSM模塊以短消息方式發(fā)送和接收現場(chǎng)采集到的數據，具有實(shí)時(shí)性強、精度高的優(yōu)點(diǎn)，便于數據信息的集中管理和遠程控制。采用 MSP430F149單片機和TC35i作為核心器件，系統實(shí)現了對環(huán)境中溫度、濕度、光照強度、CO2濃度等參數的實(shí)時(shí)監測。并將測得數據定時(shí)以GSM 短消息的方式發(fā)送到手機、遠程監控中心，也可設置標準環(huán)境參數。當環(huán)境參數不符合環(huán)境要求時(shí)向手機發(fā)送警報。因此，該系統是一種低成本、體積小、可移動(dòng)、方便操作的新型環(huán)境監測儀。

2 系統結構和工作原理
該系統主要由兩大部分組成：環(huán)境數據采集部分和數據監測終端。環(huán)境數據采集部分主要由環(huán)境數據采集傳感器、單片機MSP430F149和GSM無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等組成。其中環(huán)境數據采集傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器，主要完成環(huán)境信息的采集。MSP430F149是一款超低功耗單片機，能夠在1．8～3．6V電壓、1 MHz的時(shí)鐘下運行，具有5種節電模式；具有強大的處理能力和豐富的片內外設，主要控制環(huán)境數據采集傳感器和GSM無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊兩者有序工作，它是數據采集系統的核心部分，一方面進(jìn)行用戶(hù)鑒權，另一方面將獲得的數據轉換成GSM短信模式，并控制TC35i收發(fā)模塊發(fā)送數據。GSM無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊即 TC35i，負責發(fā)送和接收短信，它可以向用戶(hù)監測終端發(fā)送檢測到的實(shí)時(shí)環(huán)境數據，同時(shí)也接收用戶(hù)監測終端發(fā)來(lái)的命令短信。數據監測終端可以是手機終端或計算機監控中心。
圖1為系統整體框圖，整個(gè)電路采用MSP430F149結合外同電路實(shí)現對溫濕度、光照強度和CO2濃度的數據采集和監控。系統循環(huán)監控環(huán)境，若出現問(wèn)題，單機片立即通過(guò)AT命令RS232異步串行接口與GSM收發(fā)模塊進(jìn)行通信，并利用該模塊向手機終端或計算機監控中心發(fā)送短信息。監測者可用短信命令設置智能模塊，或發(fā)送短消息查詢(xún)命令查詢(xún)其監控情況，從實(shí)現到無(wú)線(xiàn)監測。該方式無(wú)需撥號，短信收發(fā)模塊直接把傳輸的內容和終端號碼傳送給SMSC，再由 SMSC發(fā)送給接收終端。如果發(fā)送失敗，網(wǎng)絡(luò )保留消息重新發(fā)送。

3 系統硬件設計
3．1 GSM收發(fā)模塊TC35i
TC35i是一款工業(yè)級GSM模塊，集成有射頻單元和基帶處理器，可工作于900 MHz和1 800 MHz兩個(gè)頻段，支持數據、語(yǔ)音、短消息和傳真功能。TC35i模塊的正常運行需要相應外圍電路的配合。TC35i共有40個(gè)引腳，通過(guò)零阻插座ZIF (Zero Insertion Force)連接器分別與電源、啟動(dòng)與關(guān)機、數據通信、語(yǔ)音通信、SIM卡、指示燈等電路連接。啟動(dòng)電路由開(kāi)漏極三極管和上電復位電路組成。TC35i上電1Oms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在引腳IGT加時(shí)長(cháng)至少為100 ms的低電平信號，且該信號下降沿的時(shí)間小于1 ms。啟動(dòng)后，該引腳信號應保持高電平。TC35i的數據接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T，RS232接口電路標準，工作在CMO電平(2165 V]，數據接口配置為8位數據位、1位停止位、無(wú)校驗位，可以在300 b／s～115 Kb／s的波特率下運行。支持的自動(dòng)波特率為418～115 Kb／s。TC35i模塊還支持RTSO／CTSO的硬件握手和Xon／Xoff的軟件流控制，串口RS232通信采用MAX3238器件實(shí)現電平轉換。
3．2 數據采集傳感器
數據采集傳感器是整個(gè)監測系統的重要組成部分，采集處理環(huán)境參數，將環(huán)境中的溫濕度、光照強度、CO2濃度信號轉化為電信號。系統將采集到的數據存人存儲器，系統對采集的數據帶有有線(xiàn)傳輸方式，通過(guò)RS232對數據現場(chǎng)采集與調試。