AT89C52單片機與TC35i的遠程溫度監測系統設計

1 引言

隨著(zhù)科技的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，溫度的自動(dòng)監測已經(jīng)成為各行各業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)和減少損失采取的重要措施之一。特定場(chǎng)合下由于監測分站比較分散、偏遠，采用傳統的溫度測量方式周期長(cháng)、成本高，而且測量員必須到現場(chǎng)進(jìn)行測量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了基于GSM的遠程溫度監測系統，采用美國Dallas公司生產(chǎn)的DSl8820數字溫度傳感器，通過(guò)現有的GSM網(wǎng)絡(luò )將監測結果以短信方式發(fā)送至相應的監控終端(如手機、PC機)。系統具有結構簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，可廣泛應用于橋梁混凝土測溫、油氣井場(chǎng)、電力電纜火災監測、糧倉及物資倉庫溫度監測。

2 遠程溫度監測系統硬件設計

2.1系統構成

系統分為監測中心站和遠程監測分站兩部分：監測中心站主要由監測中心站服務(wù)器、GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊、數據庫系統及其應用軟件組成；遠程監測分站主要由AT89C52單片機及外圍電路、溫度傳感器和GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊(TC35i)組成。

監測中心控制GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊收發(fā)短消息，接收各監測分站采集的溫度數據,然后對數據進(jìn)行顯示、處理和打印等。遠程監測分站實(shí)現溫度數據的采集、處理和顯示。同時(shí)控制GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊收發(fā)短消息。監測中心站與遠程監測分站之間通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現無(wú)線(xiàn)遠程通信。實(shí)現了基于GSM網(wǎng)絡(luò )的遠程監測系統。系統總體結構如圖1所示。

2.2單片機外圍電路設計

該系統的MCU采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52單片機。它是一種低電壓、低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，片內含8 kB可反復擦寫(xiě)的程序存儲器和256 B的數據存儲器。單片機外圍電路除了包括單片機正常工作所必須的元件外，還包括鍵盤(pán)、LED顯示電路及看門(mén)狗電路等，系統硬件電路原理圖如圖2所示。

按鍵用于對終端進(jìn)行參數設置。4位LED顯示器可以顯示現場(chǎng)的溫度數據。方便相關(guān)人員現場(chǎng)讀取。為了實(shí)現可靠的復位信號，并且能在計算機受到干擾，程序不能正常運行時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生復位信號。設計溫度采集電路時(shí)應選用Dallas公司生產(chǎn)的微機監控電路DSl232(看門(mén)狗)。其主要功能為：產(chǎn)生上電復位和手動(dòng)復位；監視電源電平；監視軟件運行狀態(tài)；當程序運行出現飛車(chē)時(shí)，產(chǎn)生復位信號。

2.3溫度檢測電路

溫度檢測電路采用Dallas公司生產(chǎn)的1-Wire接口數字溫度傳感器DSl8820，它采用3引腳T0-92封裝：溫度測量范圍為-55℃～+125℃．編程設置9～12位分辨率?，F場(chǎng)溫度直接以1-Wire的數字方式傳輸。大大提高了系統的抗干擾性。多個(gè)DSl8820可并聯(lián)至3或2根總線(xiàn)上．CPU只需1根端口線(xiàn)就能與多個(gè)DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。溫度檢測電路原理圖如圖2所示，主機控制DSl8820實(shí)現溫度轉換，DSl8820采用外接電源方式，其VDD端采用3 v～5.5 V電源供電。

2.4 TC35i通信模塊

TC35i是西門(mén)子最新推出的無(wú)線(xiàn)通信模塊，功能與TC35兼容，設計緊湊。TC35i與GSM 2/2+兼容，雙頻(GSM900/GSMl800)工作，帶有RS232數據口。符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，且易于升級為GPRS模塊。

該模塊集射頻電路和基帶于一體，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，方便用戶(hù)的應用開(kāi)發(fā)及設計。TC35i有40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器引出。這些引腳可劃分為5類(lèi)，即電源、數據輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i外圍電路圖如圖3所示。

1～14引腳為電源部分，其中l～5引腳為電源電壓輸入端VBATT+6～10引腳為電源地GND，ll～12引腳為充電端，13引腳為對外輸出電壓(供外部電路使用)，14引腳ACCU/TEMP接負溫度系數的熱敏電阻；24～29引腳為SIM卡連接端；33～40引腳為語(yǔ)音接口用來(lái)接電話(huà)手柄。15、30、31和32引腳為控制部分，15引腳為啟動(dòng)線(xiàn)IGT(Ignition)。當TC35i通電后必須給IGT一個(gè)大于100 mV的低電平，模塊才能啟動(dòng)。30引腳為RTC back up；31引腳為掉電控制；32引腳為SYNC，16～23引腳為數據輸入/輸出端。

電源電路分為充電電池和穩壓電源模塊兩部分。充電電池為整個(gè)系統提供3.6 V 工作電壓．同時(shí)產(chǎn)生MAX232所需要的高電平：三端電源模塊LM7806將外部12 V直流電源轉換為6 v．連接至ZIF連接器的11、12引腳。在充電模式下可為T(mén)C35i提供6V/500。mA的充電電源。

啟動(dòng)電路由漏極開(kāi)路三極管和上電復位電路組成。模塊上電10ms后(電池電壓須大于3 V)，為使之正常工作，必須在15引腳(IGT)施加低電平信號，至少保持100 ms且該信號下降沿時(shí)間小于1ms，啟動(dòng)后15引腳應保持高電平。

數據通信電路主要實(shí)現短消息收發(fā)、與PC機通信、軟件控制等功能。TC35i的數據接口采用串行異步收發(fā)，符合RS-232接口電路標準。工作在CMOS電平(2.65 V)。數據通信電路以MAX232為核心實(shí)現電平轉換及串口通信。

3 軟件設計

系統主要的任務(wù)是監測被控對象的溫度．然后通過(guò)TC35i發(fā)送到監測中心。系統軟件設計的重點(diǎn)在于單片機的編程。通過(guò)向TC35i寫(xiě)入不同的AT指令完成多種功能。監測分站主程序流程如圖4所示。

監測軟件主要包括初始化程序、信號采集處理程序和短消息收發(fā)程序等。初始化程序包括硬件初始化、定時(shí)器和串口初始化：信號采集和處理主要完成外部采集的溫度轉換：接收短消息采用查詢(xún)方式．一旦短消息到達，調用串口接收程序解碼短消息內容并做出相應處理：發(fā)送溫度信號采用定時(shí)方式，將采集的溫度編碼為短消息。然后調用發(fā)送指令將短消息發(fā)送到監測中心。

4 結束語(yǔ)

本文對GSM遠程溫度監測系統硬件和軟件設計進(jìn)行說(shuō)明。溫度檢測采用DSl8820．非常適用于多點(diǎn)、惡劣環(huán)境下的溫度監測系統。GSM模塊利于系統集成，成本較低，運行穩定可靠，適用于遠距離監測，不受地形條件的限制，有著(zhù)廣泛的應用前景。