工程GSM短消息遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

黃顯澍

(哈爾濱安天科技股份有限公司，哈爾濱150001)

1 引言

現(xiàn)有的電話監(jiān)控裝置采用DTMF(雙音多頻)信號的編解碼來實(shí)現(xiàn)，依靠用戶在撥通電話監(jiān)控器后，按用戶電話機(jī)上的按鍵發(fā)送DTMF信號給電話監(jiān)控器，監(jiān)控器接收到信號，經(jīng)解碼后根據(jù)按鍵代表的意義來執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。執(zhí)行結(jié)果后依靠監(jiān)控器發(fā)出的聲音或語音提示反饋給用戶。其缺點(diǎn)是因?yàn)殡娫挋C(jī)只有數(shù)字鍵，所以對設(shè)備的控制必須依賴編號。也就是用戶只能對設(shè)備進(jìn)行編號操作，例如對3號設(shè)備進(jìn)行操作，但是3號設(shè)備是什么，用戶必須牢記在心，一旦遺忘，只有查看系統(tǒng)幫助文件才能知道。另外，由于是采用打電話的方式，打一次電話，至少計(jì)一次市內(nèi)電話費(fèi)，如果是長途，則話費(fèi)就更貴了。

由于目前GSM網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國，GSM手機(jī)已經(jīng)到了普及的程度，手機(jī)在全國收發(fā)短消息的費(fèi)用為0.1元/條或更低，而且手機(jī)有漢字顯示和輸入功能。因此，利用GSM手機(jī)的短消息收發(fā)功能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工程GSM短消息遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由西門子的GSM通信模塊TC35，單片機(jī)電路，八路數(shù)據(jù)采集接口，溫度檢測模塊，濕度檢測模塊，電壓采集模塊等構(gòu)成。主控模塊的單片機(jī)電路通過AT指令與GSM通信模塊TC35進(jìn)行短消息的收發(fā)，單片機(jī)電路解釋短消息指令并通過八路數(shù)據(jù)采集接口對各模塊進(jìn)行控制。通過這個(gè)接口可以實(shí)現(xiàn)對工程要求的溫度、濕度，以及電壓等八路數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

GSM中文短消息是按照PDU(Protocol Data Unit)格式進(jìn)行收發(fā)的，最多70個(gè)漢字字符，中文字符按照UNICODE進(jìn)行編碼，這與計(jì)算機(jī)的漢字編碼不同。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

PDU相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)包，它由構(gòu)成消息(SMS)的信息組成。作為一種數(shù)據(jù)單元，它必須包含源/目的地址、保護(hù)(有效)時(shí)間、數(shù)據(jù)格式、協(xié)議類型和正文，正文長度可達(dá)140字節(jié)，它們都以十六進(jìn)制表示。PDU結(jié)構(gòu)根據(jù)短消息由移動(dòng)終端發(fā)起或以移動(dòng)終端為目的而不同。

當(dāng)由移動(dòng)終端發(fā)起時(shí)，PDU的格式為:

SMSC PDU類型 MR DA PID DCS VP UDL UD(0～140octed)

當(dāng)以移動(dòng)終端為目的時(shí)，PDU的格式為:

SMSC PDU類型 OA PID DCS SCTS UDL UD(0～140octed)

其中，SMSC為短消息業(yè)務(wù)中心地址，DA/OA為源/目的地址，PID為協(xié)議識別，DCS為數(shù)據(jù)編碼，UDL為用戶數(shù)據(jù)長度，UD為用戶數(shù)據(jù)，VP為有效時(shí)間，MR指明是發(fā)出信息，SCTS指明短消息到達(dá)業(yè)務(wù)中心的時(shí)間。

因此只要軟件上接照PDU格式解讀或編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式即可接收或發(fā)送短消息。關(guān)于短消息的詳細(xì)內(nèi)容見參考文獻(xiàn)1，關(guān)于AT指令的詳細(xì)操作見參考文獻(xiàn)2。下面分別給出發(fā)送和接收的例子:

例1發(fā)送:SMSC號碼是+8613800250500，對方號碼是 13851872468，消息內(nèi)容是“hellohello”。從手機(jī)發(fā)出的PDU串可以是

08 91 68 31 08 20 05 05 F0 11 00 0D 91 68 31 58 81 27 64 F8 00 00 00 06 E8 32 9B FD 46 97 D9 EC 37

對照規(guī)范，具體分析如下表:

表1 短信發(fā)送PDU字符串對照表

例2接收:SMSC號碼是+8613800250500，對方號碼是13851872468，消息內(nèi)容是“你好!”。手機(jī)接收到的PDU串可以是

08 91 68 31 08 20 05 05 F0 84 0D 91 68 31 58 81 27 64 F8 00 08 30?30 21 80 63 54 80 06 4F 60 59 7D 00 21

對照規(guī)范，具體分析如表2所示。

若基本參數(shù)的最高位(TP－RP)為0，則沒有回復(fù)地址的三個(gè)段。從Internet上發(fā)出的短消息常常是這種情形。注意號碼和時(shí)間的表示方法，不是按正常順序順著來的，而且要以‘F’將奇數(shù)補(bǔ)成偶數(shù)。

系統(tǒng)主控模塊電路結(jié)構(gòu)框圖見圖2，采用51系列的AT89C51為CPU與GSM通信模塊TC35、并行AD器件ADC0809、看門狗和串行EEPROM 24C02相連.系統(tǒng)的設(shè)置信息等保存在串行EEPROM中，而且被采集的模塊數(shù)量不超過8個(gè)。系統(tǒng)對用戶控制短消息進(jìn)行處理后，通過并行AD讀取各模塊的數(shù)據(jù)，并通過GSM通信模塊TC35將各路數(shù)據(jù)以中文短消息的形式發(fā)送到用戶的手機(jī)中。這就完成了用戶對數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程控制。

GSM通信模塊安裝了SIM卡，這就是本系統(tǒng)的號碼。

溫度、濕度檢測模塊以及電壓采集模塊給主控模塊提供了數(shù)據(jù)采集接口，濕度傳感器采用KT－HM1，溫度傳感器采用價(jià)格低廉的一線制傳感器DS18B20。

表2 短信接收PDU字符串對照表

圖2 主控模塊結(jié)構(gòu)框圖

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件結(jié)構(gòu)比較簡單，單片機(jī)電路與模塊的通信采用傳統(tǒng)的主從式通信。軟件的關(guān)鍵是做好GSM通信模塊與單片機(jī)的接口以及可靠的數(shù)據(jù)采集。同時(shí)也可根據(jù)需要做出PC機(jī)的監(jiān)控程序，明了的顯示各路數(shù)據(jù)的采集狀況。當(dāng)然這需要配以相關(guān)的硬件，但這也主要是COMS電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，只要應(yīng)用MAX232就可以實(shí)現(xiàn)，這里就不再敘述了。

4 使用方法

在系統(tǒng)安裝完成后，首先需要對八路數(shù)據(jù)采集模塊的地址編號進(jìn)行設(shè)定，不能有沖突。然后采用GSM手機(jī)發(fā)送短信到系統(tǒng)進(jìn)行密碼的修改。最后，用戶通過短消息對各路采集模塊的地址進(jìn)行漢字名稱定義，以便將來監(jiān)控。例如編號是1號的模塊是溫度檢測模塊，測量的是環(huán)境溫度。2號的模塊是濕度檢測模塊，測量的是環(huán)境濕度。則發(fā)送短消息“數(shù)據(jù)采集，設(shè)置，1溫度，2濕度”到系統(tǒng)，則系統(tǒng)記錄1號模塊是環(huán)境溫度檢測模塊，2號模塊是環(huán)境濕度檢測模塊。以后，如果用戶希望查看環(huán)境的溫度與濕度，則用GSM手機(jī)發(fā)送短消息“數(shù)據(jù)采集，溫度，濕度”給系統(tǒng)即可執(zhí)行相應(yīng)的操作。用戶也可以發(fā)送查詢指令對八路數(shù)據(jù)采集進(jìn)行檢測。

5 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

·TC35 在實(shí)際工作時(shí)，峰值電流很大且對電源紋波的要求很高，因此建議供電電源采用高質(zhì)量的電源。否則極易造成TC35 工作不穩(wěn)定和單片機(jī)電路的不穩(wěn)定。

·在有的地區(qū)，不同的GSM網(wǎng)絡(luò)間傳送短消息不是很滿意，有延遲甚至有丟失短消息的現(xiàn)象。

6 總結(jié)

本設(shè)計(jì)新穎實(shí)用，操作簡單，人機(jī)界面友好，符合我國國情。但由于現(xiàn)在GSM通信模塊的價(jià)格目前比較高，所以它的使用受到了一定的限制。

［1］馬崇良.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用［M］.北京:中國紡織出版社，1996.

［2］胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用沒計(jì)［M］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［3］潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

［4］SIEMENS.SIEMENS AG Developer`s Guide SMS with the sms PDU － mode［EB/OL］.SIEMENS，1997.http://w1.siemens.com/entry/cc/en/.

［5］SIEMENS.SIEMENS AT －Commands for GSM －Engine TC35 Version 1.0 ［EB/OL］.SIEMENS，2001.http://w1.siemens.com/entry/cc/en/.