遠程自動抽水系統(tǒng)的設(shè)計

陳 科 曾 蓁 唐霓云 謝敢波（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

?

遠程自動抽水系統(tǒng)的設(shè)計

陳 科 曾 蓁 唐霓云 謝敢波
（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

［摘 要］介紹了一款以STM32單片機為核心的自動抽水系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，旨在利用GSM網(wǎng)絡(luò)對抽水裝置進行遠程控制。該系統(tǒng)主要利用液位傳感器采集到水位信號后經(jīng)過存儲、處理，再經(jīng)過GSM網(wǎng)絡(luò)以SMS短信方式完成數(shù)據(jù)的傳輸，達到控制抽水機的目的。

［關(guān)鍵詞］STM32；GSM網(wǎng)絡(luò)；SMS短信；遠程控制

1　引言

桂林實驗臺位于桂林市區(qū)海拔350米的大頭山上，是區(qū)直屬臺。山下自來水要經(jīng)過抽水泵增壓，抽水到山上水箱儲水，臺區(qū)才能供水。由于之前采用是手工抽水，常常會出現(xiàn)溢水或斷水現(xiàn)象，造成極大浪費。為保障臺區(qū)值守人員正常供水，節(jié)約水電資源，我們設(shè)計了一種基于GSM自動抽水控制系統(tǒng)，改進供水系統(tǒng)，使系統(tǒng)缺水自動開水泵、水滿自動停水。

2　系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1系統(tǒng)基本原理

系統(tǒng)分采集和處理兩個主要部分：采集部分主要由傳感器、STM32單片機、按鍵、GSM無線通信模塊（TC35i）組成；數(shù)據(jù)處理部分主要包括89C51單片機、繼電器、抽水裝置、GSM無線通信模塊（TC35i）組成?？傇O(shè)計方案如圖一所示。

圖1：系統(tǒng)設(shè)計方框圖

圖2：STM32與SIM900連線圖

2.2山上主控板硬件電路

山上STM32單片機把液位傳感器采集水位值進行處理，要是水位低于設(shè)定最低值，單片機通過TC35i短信模塊把命令通過GSM模塊告知山下單片機，山下單片機收到命令后通過控制繼電器控制給抽水機供電開始抽水。當(dāng)抽水高于設(shè)定最高值時，山上單片機又通過短信模塊把命令告知山下單片機停止抽水，依此反復(fù)。當(dāng)短信模塊山上短信模塊損壞，可通過按鍵手動控制山腳抽水機，達到手動和自動控制目的。圖2所示為STM32單片機與SIM900連接部分原理圖。

2.3山下主控板硬件電路

山下控制板主要接收山上控制板發(fā)出的控制命令，并返回已經(jīng)收到數(shù)據(jù)給山上控制板。山下控制抽水機開關(guān)主要是通過控制繼電器是否吸合，繼電器吸合則給電機供電，抽水機開始抽水，否則，抽水機停止抽水。圖3所示其電路圖。

驅(qū)動電路用光耦來進行光電隔離，當(dāng)單片機控制口輸出為高電平時，光耦沒有輸出，繼電器沒有工作；反之，當(dāng)單片機輸出口為低電平時，光耦有輸出，繼電器線圈有電，繼電器動作，抽水機開始抽水。在繼電器兩端加上發(fā)光二極管和續(xù)流二極管，發(fā)光二極管亮表示繼電器動作，使繼電器輸出更直觀、穩(wěn)定。

圖3：山下控制板控制抽水機原理圖

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1AT指令

GSM短信系統(tǒng)短信功能需要設(shè)計兩個主要部分，一個是AT指令，一個是單片機對串口的讀寫［1］。單片機與GSM模塊通訊是通過AT指令完成，程序主要分為以下兩個模塊，一是短信模塊SIM900的初始設(shè)置；二是判斷數(shù)據(jù)以及發(fā)送命令，主程序把程序塊有機結(jié)合在一起，相互控制。表1為常用AT指令。

AT+CSMS選擇消息服務(wù)AT+CNMA新消息確認(rèn)應(yīng)答AT+CMGF優(yōu)先信息格式，執(zhí)行格式有TEXT和PDU AT+CRES恢復(fù)設(shè)置AT+CMGR讀取信息，信息從+CPMS命令設(shè)定的存取器讀取AT+CMGL列出存儲信息AT+CMGS發(fā)送信息AT+CMGW寫短信息并存儲AT+CMGD刪除短信息AT+CSCA短信服務(wù)中心地址AT+CSDH顯示文本方式的參數(shù)

3.2主程序軟件流程圖

主程序由模塊函數(shù)組成，模塊函數(shù)由基本函數(shù)嵌套組成。主程序大概流程如下，首先STM32單片機通過液位傳感器采樣山上水箱水位數(shù)值，并進行SIM900和串口初始化。單片機采樣數(shù)值低壓設(shè)定數(shù)值時，啟動短信模塊發(fā)送開抽水機命令。山下短信模塊接受到數(shù)據(jù)后通過單片機IO腳控制抽水機開機；當(dāng)抽水一段時間后山上單片機采樣數(shù)據(jù)高于設(shè)定最高數(shù)值時，單片機再發(fā)送停止抽水命令，山下單片機收到命令后控制抽水機關(guān)機。

系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖4所示。

圖4：系統(tǒng)軟件流程圖

4　總結(jié)

GSM數(shù)據(jù)通信不受地形天氣限制，無線通信服務(wù)費較低，節(jié)省了使用成本。該設(shè)計在桂林實驗臺運用穩(wěn)定可靠，可在其他臺站推廣應(yīng)用。

參考文獻

［1］ 蔣祖燕,陳科,蒙春嬋,曾蓁. 基于STM32的無音頻短信告警系統(tǒng)設(shè)計［J］.視聽,2015（4）.

［2］ 呂捷.GPRS技術(shù)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.

［3］ 霍濤，賈振堂.基于STM32和SIM900A的無線通信模塊設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電子設(shè)計工程,2014,22（17）:106-110.