1 引言

　　隨著科技的發(fā)展和自動化水平的提高,溫度的自動監(jiān)測已經成為各行各業(yè)進行安全生產和減少損失采取的重要措施之一[1.2.3]。特定場合下由于監(jiān)測分站比較分散、偏遠,采用傳統的溫度測量方式周期長、成本高,而且測量員必須到現場進行測量,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(jiān)測系統,采用美國Dallas公司生產的DSl8820數字溫度傳感器,通過現有的GSM網絡將監(jiān)測結果以短信方式發(fā)送至相應的監(jiān)控終端(如手機、PC機)。系統具有結構簡單、可靠性高、成本低等特點,可廣泛應用于橋梁混凝土測溫、油氣井場、電力電纜火災監(jiān)測、糧倉及物資倉庫溫度監(jiān)測。

2遠程溫度監(jiān)測系統硬件設計

2.1系統構成

　　系統分為監(jiān)測中心站和遠程監(jiān)測分站兩部分：監(jiān)測中心站主要由監(jiān)測中心站服務器、GSM無線通信模塊、數據庫系統及其應用軟件組成;遠程監(jiān)測分站主要由AT89C52單片機及外圍電路、溫度傳感器和GSM無線通信模塊(TC35i)組成。監(jiān)測中心控制GSM無線通信模塊收發(fā)短消息,接收各監(jiān)測分站采集的溫度數據,然后對數據進行顯示、處理和打印等。遠程監(jiān)測分站實現溫度數據的采集、處理和顯示。同時控制GSM無線通信模塊收發(fā)短消息。監(jiān)測中心站與遠程監(jiān)測分站之間通過GSM網絡實現無線遠程通信。實現了基于GSM網絡的遠程監(jiān)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、LED顯示電路及看門狗電路等,系統硬件電路原理圖如圖2所示。

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

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[2,3]。多個DSl8820可并聯至3或2根總線上．CPU只需1根端口線就能與多個DSl8820通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。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是西門子最新推出的無線通信模塊,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,向用戶提供標準的AT命令接口,為數據、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸,方便用戶的應用開發(fā)及設計[4,5]。TC35i有40個引腳,通過ZIF連接器引出。這些引腳可劃分為5類,即電源、數據輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制[3,4,5]。TC35i外圍電路圖如圖3所示。

　　1～14引腳為電源部分,其中l(wèi)～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引腳為語音接口用來接電話手柄。15、30、31和32引腳為控制部分,15引腳為啟動線IGT(Ignition)。當TC35i通電后必須給IGT一個大于100 mV的低電平,模塊才能啟動。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[6]。

　　電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。充電電池為整個系統提供3.6 V 工作電壓．同時產生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TC35i提供6V／500。mA的充電電源。

　　啟動電路由漏極開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且該信號下降沿時間小于1ms,啟動后15引腳應保持高電平。

　　數據通信電路主要實現短消息收發(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為核心實現電平轉換及串口通信。

3軟件設計

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

　　監(jiān)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