基于短信的遠程測量系統(tǒng)設計設想

漆健宗

（佛山市南海飛宇電力電氣安裝有限公司，廣東 佛山 528000）

本設計使用的8051為內(nèi)核的8位單片機芯片集成化高的同時，減少了功耗，提高了速度，縮小了芯片，也更好地滿足了客戶的要求。

使用單片機開發(fā)應用系統(tǒng)，傳統(tǒng)的開發(fā)方式要先對系統(tǒng)的硬件電路進行設計，完成后,再制作成實物的電路板,最后結(jié)合單片機仿真器進行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。假如設計中需要修改,往往需要對電路板重新制板后再調(diào)試,但這么一來系統(tǒng)功能的驗證得不到及時反映。為此，本設計使用Proteus仿真軟件，Proteus仿真軟件是一個可以在單片機應用系統(tǒng)仿真研發(fā)上應用的EDA軟件。

本設計的信息傳送使用GSM短信模塊。由于GSM網(wǎng)絡信號覆蓋面積廣、無需布線、網(wǎng)絡接入靈活，不受距離限制，所以可以實現(xiàn)全國甚至全球的漫游監(jiān)控。而短信息(SMS)是利用信令信道傳輸，把需要發(fā)送的信息內(nèi)容加上目的地址直接發(fā)送到短信息服務中心，然后再由服務中心發(fā)給終端（即目的地址）。使用GSM短信還有一個好處，它可以確保信息被準確接收。假設短信息傳送失敗，直至檢測到對方收信正常之前，該短信息會保留在網(wǎng)絡中端，對方收信正常時信息才會被重新發(fā)送，這樣短信息就不會丟失了。由于短信息的傳輸具有實現(xiàn)簡單、通信成本低的優(yōu)點，它廣泛的被應用于非連續(xù)性和實時性要求不太高的傳輸場合。

利用Proteus仿真單片機，單片機的指令控制測量溫度與壓力的數(shù)據(jù)顯示與發(fā)送，在定時的控制下發(fā)送指令到GSM短信模塊促使它發(fā)出GSM短信。用戶可以通過短信息獲取其所需的信息并對測量數(shù)據(jù)進行人為的認知判斷以及采取相應的應對方法。對于上述方法所描述的系統(tǒng)，能夠在多種場合使用，方便監(jiān)測環(huán)境的溫度與壓力，可以遠程監(jiān)測且準確性較高；而且使用到的實際硬件少，一臺配備相應軟件的電腦、一個GSM短信模塊以及一條RS-232串口線，便可實現(xiàn)該系統(tǒng)的正常運行，有利于各種普通場合的投入使用。GSM短信息的無線通訊技術(shù)具有傳送及時、作用距離遠、正確率高、成本低等的優(yōu)點?，F(xiàn)在的GSM網(wǎng)絡對用戶的數(shù)量沒有限制并且已經(jīng)覆蓋全國的范圍，可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和漫游；也因此用戶在使用時不需要重新組網(wǎng)，節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護費用的同時，極大限度地提高了網(wǎng)絡的覆蓋面。總的來說，它克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量受到限制、投資成本高、維護費用大的缺點

1 系統(tǒng)的邏輯運作

1.1 短信息的發(fā)送

要設計一個溫度壓力采集的系統(tǒng)，并將其信息通過串口利用無線模塊以短信息的形式發(fā)送到用戶。短信的無線通信多數(shù)采用TC35，但由于在實際應用中，TC35的運用需要外加外圍驅(qū)動電路，使用很不方便。所以在市場上出現(xiàn)了集成的GSM（全球移動通訊系統(tǒng)）短信模塊，只需要知曉指令并懂得簡單的輸入格式，便能夠控制短信模塊實現(xiàn)收發(fā)短信等其他各項的功能。實際設計中只需熟悉需使用到的指令，并了解GSM短信模塊讀取指令的格式就足以達到目的。

1.2 通過DS18B20讀取溫度

針對于溫度采集，分為模擬量和數(shù)字量的輸出。市面上有數(shù)字量數(shù)據(jù)采集卡、模擬量數(shù)據(jù)采集卡以及各種溫度測量的原件。由于本設計需要將溫度數(shù)據(jù)通過單片機的命令及控制將其進行下一步的處理，所以首選是數(shù)字量輸出的溫度元件。因為采用數(shù)字量輸出的溫度元件，其輸出的溫度可以直接傳送給單片機，不需轉(zhuǎn)換，避免了轉(zhuǎn)換過程中的數(shù)據(jù)丟失，保證了溫度數(shù)據(jù)的正確性；此外，采用數(shù)字量輸出的元件，能降低設計的復雜程度，略去溫度轉(zhuǎn)換的硬件或軟件操作。為了單片機與DS18B20之間建立正確的數(shù)據(jù)通信關系，單片機接口必須要嚴格遵守DS18B20的操作協(xié)議和操作時序。DS18B20的工作流程也很簡單，只需要在開始的時候?qū)ζ溥M行初始化，接著檢查是否存在或存在多個DS18B20，再發(fā)送跳過ROM指令，再設計進行溫度轉(zhuǎn)換，最后就是測溫讀取溫度。

1.3 通過MPX4115獲取壓力

本設計采用MPX4115是因為在Proteus仿真軟件里面只能夠使用這一個壓力傳感器。單片機進行連接的時候需要外加一定的輔助電路，因為壓力計測出的是非電信號，所以連接時要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才可被單片機識別。MPX4115的輸出是電流或電壓的信號，所以要將這些模擬的電流或電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號還需要進行A/D轉(zhuǎn)換，這樣才能夠使數(shù)據(jù)被單片機使用。數(shù)據(jù)由MPX4115采集以后，會被送入ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最后進入單片機。在控制MPX4115的時候，要處理好下降沿，在接收數(shù)據(jù)的時候，則要控制好脈沖。在每次控制接收完畢之后復位一次。

1.4 通過LCD將讀出的溫度、壓力數(shù)據(jù)的顯示

用LCD將溫度的上下限值以及壓力的數(shù)值顯示出來，當輸入目標手機號碼時，LCD屏幕會轉(zhuǎn)換為顯示已輸入數(shù)字的界面。作為一個應用性的系統(tǒng)，要考慮到用戶的使用要求。本設計在實時通信的基礎上添加LCD顯示，方便現(xiàn)場人員對系統(tǒng)的觀測與操作，即系統(tǒng)的使用不僅面向單個手機用戶，而是面向該環(huán)境的人員，令系統(tǒng)的應用效果更為明顯。除使用更方便以外，還可以提高準確性，在輸入用戶的目標手機號碼時，如能用單片機編程實現(xiàn)顯示已按下的數(shù)字，則可以避免錯誤輸入。

1.5 鍵盤輸入設計

鍵盤是為了方便設計中更改目標手機號碼，鍵盤包括"顯示轉(zhuǎn)換"、"號碼確認"、"返回"、"發(fā)送"以及數(shù)字鍵。當單片機檢測到"顯示轉(zhuǎn)換"，LCD屏幕轉(zhuǎn)換顯示，并進入準備接受數(shù)字的狀態(tài)；按下數(shù)字鍵，輸入正確的手機號碼，錯誤輸入時按"返回"撤銷一位數(shù)字，屏幕會顯示已輸入數(shù)字；按下"號碼確認"以后，屏幕顯示號碼，代表號碼已經(jīng)輸入；然后按下"發(fā)送"，即執(zhí)行短信的發(fā)送功能。

1.6 系統(tǒng)工作流程簡述

用單片機編程控制系統(tǒng)的運行，通過按鍵能夠輸入用戶的手機號碼，功能按鍵能夠促使系統(tǒng)的發(fā)送/定時發(fā)送短信息功能。

首先要對LCD進行初始化。其初始化的設置包括數(shù)據(jù)位數(shù)、顯示行數(shù)、點陣大小、移動方式、光標閃爍與否、屏幕的開啟與關閉等。再對串口進行初始化，包括串口工作方式、數(shù)據(jù)位數(shù)、接收與否、定時器的啟用、定時器的模式、波特率、串行口中斷開啟等。鍵盤的初始化設置是使其輸入默認為無按鍵按下的狀態(tài)。

至此，所有的初始化設置工作已經(jīng)做好了，可以開始各功能的逐個實現(xiàn)。首先從設計好的溫度讀取文件中讀取溫度的值，再將溫度數(shù)據(jù)進行軟件轉(zhuǎn)換以及將溫度上下限值進行轉(zhuǎn)換；再顯示溫度值及溫度上下限；有按鍵按下時根據(jù)按鍵的定義實行相應的操作。通過發(fā)送短信按鍵觸發(fā)短信息發(fā)送及實現(xiàn)定時發(fā)送短信，這就實現(xiàn)了本設計的初始設計目標。

結(jié)語

由于本文篇幅有限，對該設計暫時探討至此，筆者希望起一個拋磚引玉的作用，讓有興趣的生產(chǎn)工作者對該系統(tǒng)進行實踐深化設計以投入實際使用。

[1]姜世明.基于Proteus的單片機應用技術(shù)［M］.電子工業(yè)出版社,2009（6）.

[2]張萍.基于數(shù)字溫度計DS18B20的溫度測量儀的開發(fā)［J］.自動化儀表，2007，（6）：64-66.