【正文】 ................29 參考文獻(xiàn) ..........................................................30 附錄 A.............................................................31附錄 B.............................................................34附錄 C.............................................................36 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 緒 論 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，溫度監(jiān)測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中的作用越來越重要。本文涉及到一種基于 GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng)溫度報(bào)警的新技術(shù)。近目前，隨著手機(jī)性能增強(qiáng)、價(jià)格下降、通信費(fèi)用降低，移動(dòng)通信用戶比較普及，如依托移動(dòng)通信網(wǎng)的 SMS(短消息業(yè)務(wù) )建設(shè)智能監(jiān)控溫度報(bào)警系統(tǒng)將有很大的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)用價(jià)值。 SMS(短消息業(yè)務(wù) )是 GSM網(wǎng)的一項(xiàng)增值業(yè)務(wù)，他通過控制 信道傳輸數(shù)據(jù)，支持點(diǎn)到點(diǎn)消息業(yè)務(wù)及消息廣播業(yè)務(wù)等多種方式。通過 SMS傳輸數(shù)據(jù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）信道建立時(shí)間短，數(shù)據(jù)傳輸速率快； （ 2）不占用話音信道，通話時(shí)不影響數(shù)據(jù)傳輸； （ 3）由于不占用話音通道，通信費(fèi)用低廉； （ 4）通過短消息廣播業(yè)務(wù)，可提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送； （ 5）系統(tǒng)擴(kuò)容方便； 另一方面， SMS還受信息長(zhǎng)度的限制，點(diǎn)點(diǎn)信息長(zhǎng)度為 140B，消息廣播業(yè)務(wù)信息長(zhǎng)度為 82B，這就決定了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不能太長(zhǎng)。依托移動(dòng)通信網(wǎng)的 SMS（短消息業(yè)務(wù) )建設(shè)智能溫度報(bào)警系統(tǒng)由于發(fā)送到用戶手機(jī)或監(jiān)控中心的是警情信息 ，內(nèi)容較少，因此在充分利用 SMS傳輸數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上 SMS傳輸信息長(zhǎng)度也完全能滿足要求。 使用 GSM網(wǎng)建設(shè)溫度報(bào)警系統(tǒng)，以其特有的防火、防潮、防化學(xué)物質(zhì)腐蝕、防剪、防破壞，無需布線、工程簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、易于管理、易維護(hù)和移動(dòng)性好成為理想的溫度報(bào)警系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部狀況的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控， 從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)和遠(yuǎn)程智能控制等功能。 GSM 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 GSM 全名為： Global System for Mobile Communications，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是一種起源于歐洲的移 動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是由電信運(yùn)營(yíng)商和制造商組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來的，它在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成，屬于第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。眾所周知的 GSM，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過 200 個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過 10億人正在使用 GSM 電話。GSM 較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是他的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM 被看作是第二代 (2G)移動(dòng)電話系統(tǒng) . GSM 系統(tǒng)有幾項(xiàng)重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號(hào)碼資源豐富、通話 清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低。其技術(shù)最成熟及先進(jìn)，并且具有可開通的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)種類多、手機(jī)接續(xù)速度快、通九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 話質(zhì)量好、安全保密性能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、可國(guó)際自動(dòng)漫游等諸多優(yōu)點(diǎn)。 GSM 系統(tǒng)是一種典型的開放式結(jié)構(gòu)，作為一種面向未來的通信系統(tǒng)，它具有下列主要特點(diǎn) : （ 1） GSM 系統(tǒng)由幾個(gè)分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間都有定義明確且詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化接口方案，保證任何廠商提供的 GSM 系統(tǒng)設(shè)備可以互連。同時(shí)， GSM系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間也都詳細(xì)定義了標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，使 GSM系統(tǒng)可以與各種 公用通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互連互通。 （ 2） GSM 系統(tǒng)除了可以開放基本的話音業(yè)務(wù)外，還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)與 ISDN 相關(guān)的各種業(yè)務(wù)。 （ 3） GSM 系統(tǒng)采用 FDMA/TDMA 及跳頻的復(fù)用方式，頻率重復(fù)利用率較高，同時(shí)它具有靈活方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可滿足用戶的不同容量需求。 近年來，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展， 根據(jù)目前 GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟 ， 覆蓋范圍廣的特點(diǎn) ， 合理有效的利用 GSM網(wǎng)絡(luò)資源 ， 可以避免組建專用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本費(fèi)用高 ， 通訊距離短 ， 通訊效果差等諸多難題。 GSM網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中迅速發(fā)展的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，它是 由通用計(jì)算機(jī) (PC機(jī) )與 GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息相連而成， GSM網(wǎng)絡(luò)及其外圍電路構(gòu)成的部分是專為數(shù)據(jù)采集等功能的要求而配置的，主機(jī)則承擔(dān)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話、大容量的計(jì)算、記錄、打印、圖形顯示等任務(wù)。混合型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： （ 1）系統(tǒng)配置靈活，易構(gòu)成各種大中型測(cè)控系統(tǒng)。 （ 2） 主機(jī)可遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)而構(gòu)成各種局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 （ 3） 系統(tǒng)采集端的軟硬件設(shè)計(jì)與配置規(guī)模都是以滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能要求為原則，因此系統(tǒng)的軟硬件應(yīng)用 /配置比接近于 1，具有最佳的性價(jià)比，系統(tǒng)的軟件一般都有應(yīng)用程序。 （ 4）系統(tǒng) 采集端 的可靠 性好、使用方便。應(yīng)用程序在 ROM中運(yùn)行不會(huì)因外界的干擾而破壞，而且上電后系統(tǒng)立即進(jìn)入用戶狀態(tài)。 通信介紹 通信概念 不同的獨(dú)立系統(tǒng)利用線路互相交換數(shù)據(jù)便是通信，而構(gòu)成整個(gè)通信的線路稱為網(wǎng)絡(luò)。交換信息的系統(tǒng)若為計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (當(dāng)然也可以是其他系統(tǒng)，如單片機(jī)系統(tǒng) )，則稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。通信的目的不外乎數(shù)據(jù)的交換，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過交換才能由發(fā)送端到達(dá)接收端，發(fā)送端所使用的方法就是將數(shù)據(jù)利用一定的格式(這個(gè)格式稱為協(xié)議 )通過線路發(fā)送出去，接收端則根據(jù)協(xié)議將數(shù)據(jù)收集起來，分析、處理并應(yīng)用。 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 通信的目的和過程 通信的主要目的是將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。從人與人之間的對(duì)話，計(jì)算機(jī)與設(shè)備間 (很多是基于單片機(jī)的 )的數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)發(fā)送，乃至廣播或衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送都屬于通信的范疇。一個(gè)完整的通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的借口及發(fā)送數(shù)據(jù)的實(shí)際信道 (Channel)或媒體 (Medium)。一般情況下，發(fā)送和接收的節(jié)點(diǎn)稱為 DTE(DatTerminal Equipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備 )，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均屬于這種設(shè)備。數(shù)據(jù)在到達(dá)正確目的地之前，可能需要 經(jīng)過一系列中間節(jié)點(diǎn)，這些中間節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作，以送達(dá)目的地，這些中間節(jié)點(diǎn)稱為 DSE(DatSwitching Equipment，數(shù)據(jù)交換設(shè)備 )，如電信局的交換機(jī)，移動(dòng)通信的基站等。終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，以便在線路上傳遞，而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為 DCE(Data Communication Equipment，數(shù)據(jù)通信設(shè)備 )，如調(diào)制解調(diào)器 (Modem)。因此，計(jì)算機(jī)等 DTE 設(shè)備通信時(shí)，必須先經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將外界的電氣信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能送上電話路線；同樣，信號(hào)由外界進(jìn) 入計(jì)算機(jī)時(shí)，也是先經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將外界的電氣信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)才會(huì)進(jìn)入計(jì)算機(jī)。DTE 與 DCE 間的數(shù)據(jù)傳輸路線通常使用 RS232 串口通信，而 DCE 與 DSE 間的媒體則包括了雙絞線、同軸電纜、光纖或無線電等。 通過上述的機(jī)制，設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或是計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間便可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)。 通信的種類 計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信。基本的通信方式有并行通信和串口通信兩種。 并行通信是指一條信息的各位數(shù)據(jù)被同時(shí)傳送的通信方式。并行通信的特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高，但有多少數(shù)據(jù) 位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高，且只適用于近距離 (相距數(shù)米 )的通信。 串行通信是指一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通信方式。串行通信的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低但傳送速度慢。串行通信的距離可以從幾米到幾千米。 通信信道 信道是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分。信道按傳輸媒介分為有線信道和無線信道。無線信道中有中、長(zhǎng)地面波傳輸，短波電離層反射傳播，超短波和微波直射傳播以及各種散射傳播。 串口通信基本概念 常見的串行通信有兩種，一種是 RS232 串行通信，另一種是為 RS485 串行九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 通信。當(dāng)然還有今年來比較盛行的 USB 和 IEEE1394，它們也屬于串口通信的擴(kuò)展。在本設(shè)計(jì)中用到的是 RS232 串口通信。 串口通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，它不僅沒有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來越完善，應(yīng)用也越來越廣泛?，F(xiàn)在，串口通信（ RS232）是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，最為常見的用途是連接調(diào)制解調(diào)器傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)然，它的重要性還不止如此。以下將對(duì)通信端口進(jìn)行深入地介紹。 RS232 串口通信端口是每臺(tái)計(jì)算機(jī)上的必要配置，通常有 COM1 與 COM2 兩個(gè)端口，但是現(xiàn)在很多計(jì)算機(jī)。新一代的計(jì)算機(jī)均以 9 引腳的接頭接出所有的RS232 通信端口。計(jì)算機(jī)上的 RS232 通信接口均是公頭，千萬不要與其他設(shè)備弄混淆了。通常與計(jì)算機(jī)連接的設(shè)備，最簡(jiǎn)單的通信接口就是 RS232 串口通信端口，不僅實(shí)際制作簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也非常便宜。在市面可見的調(diào)制解調(diào)器等都提供 RS232串行通信端口作為與計(jì)算機(jī)通信的接口。 課題背景及現(xiàn)實(shí)意義 近年來無線通信成為熱門，包括移動(dòng)電話、無線尋呼、衛(wèi)星通信等在內(nèi)的無線通信技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 GSM(Global system for Mobile Communication)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展最成熟 、國(guó)內(nèi)覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、話機(jī)持有量最大的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，屬于第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信中比較成熟、完善且應(yīng)用廣泛的一種系統(tǒng)。 GSM 模塊是繼 GSM 手機(jī)外又一種非常重要的 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。它是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與 GSM 無線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備。它的出現(xiàn)給 GSM 的發(fā)展注入了新的活力，改變了傳統(tǒng)的以話音為主的通信手段， 打開了 GSM 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用的大門。由于調(diào)制解調(diào)器必須通過專用通信網(wǎng)進(jìn)行通信，因而受地域、線路等影響，在應(yīng)用上有很大的局限性。而 GSM模塊則無此限制，所以基于這種模塊，以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出各種前景極其樂觀的各類應(yīng)用。 溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中測(cè)控的重要參數(shù)之一，在國(guó)防、軍事、科學(xué)試驗(yàn)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度的測(cè)量和控制是非常有必要的。尤其在航天、材料、能源、冶金、化工等領(lǐng)域中，溫度測(cè)量占有極重要的地位。在材料學(xué)領(lǐng)域里，由于溫度是影響材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的一個(gè)十分重要的工藝參數(shù)，精確有效地 檢測(cè)和控制溫度，特別是在材料研究中，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，是十分有意義的。近年來溫度計(jì)量方面的發(fā)展大致集中在溫度計(jì)量及儀表中采用高新技術(shù)，尤其是信息技術(shù)以及在有特殊要求、傳統(tǒng)技術(shù)難以解決的測(cè)溫場(chǎng)合進(jìn)行重點(diǎn)應(yīng)用研究和探索。 溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計(jì)來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對(duì)溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā) 的事故時(shí)有發(fā)生。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可靠進(jìn)行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點(diǎn)，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測(cè)量及控制設(shè)備。 數(shù)字化溫度傳感器解決了溫度數(shù)字化的問題，且精度高，能自動(dòng)消除部分干擾。所以以 DS18B20 為代表的數(shù)字化溫度傳感器得到了前所未有的發(fā)展空間。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，以其測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單?？蛇\(yùn)行性強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。 保證環(huán)境保持在限定的溫度中。 隨著手機(jī)應(yīng)用資費(fèi)的不斷下調(diào)及其通信網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，應(yīng)用手機(jī)短消息來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控具有很廣闊的應(yīng)用前景，使用 GSM 短消息來傳遞數(shù)據(jù)信息也是近年來遙測(cè)遙控發(fā)展領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。某些測(cè)溫設(shè)備位于環(huán)境惡劣的野外或是在無人值守的條件下，如果在數(shù)據(jù)的傳輸部分加裝 GSM 短消息模塊，便可利用 GSM公用網(wǎng)組成的傳輸系統(tǒng)，使系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性、功能擴(kuò)展性等方面具有明顯的優(yōu)越性，并可降低運(yùn)營(yíng)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 第二章 整體方案論證 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證 本文設(shè)計(jì)了一種 通過 GSM短消息的收發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行遙控 ， 基于單片機(jī)控制 ， 利用支持短消息業(yè)務(wù)的 GSM引擎模塊發(fā)送溫度報(bào)警信息 ， 還利用現(xiàn)有的900M或 1800M的 GSM網(wǎng)絡(luò) ， 而監(jiān)控終端也不再僅局限于 PC機(jī) ， 也可以是移動(dòng)通訊平臺(tái)或其他移動(dòng)終端。對(duì)系統(tǒng)環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?GSM短消息遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服了普通電話遙控的人機(jī)界面不友好 ， 且控制功能少等缺點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)