【正文】 進行檢測的工作環(huán)境溫度可能超過一般工作人員能承受的限度，或者檢測現(xiàn)場含有一定的危險性，很難依靠人工來檢測 。如加熱爐大都采用 傳統(tǒng)溫度檢測方式進行爐內(nèi)溫度的檢測和控制，但是 傳統(tǒng)溫度檢測方式存在著大量的缺點，如溫度檢測 精度低、檢測過程困難甚至環(huán)境危險等等，很難達到生產(chǎn)工藝要求 [1]。且在很多生產(chǎn)過程中需要進行溫度控制的 領(lǐng)域一般都或多或少的存在著這樣的問題，故而 設(shè)計一個實用高效的溫度檢測控制系統(tǒng)具有重要意義。 而與此同時，近年來由于 科學(xué)技術(shù) 的不斷發(fā)展，特別是通信領(lǐng)域以及計算機相關(guān)方面的的不斷開拓發(fā)展，越來越多的通信方面的技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于實際生產(chǎn)生活中， 其中 基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息方式傳輸數(shù)據(jù)也在嵌入式系統(tǒng)中的達到了廣泛的應(yīng)用。 GPRS網(wǎng)絡(luò) 具有大量的優(yōu)勢與特長，比如其數(shù)據(jù)計費按照流量 計算，傳輸以及接入網(wǎng)絡(luò)的速度也相當(dāng)快捷并且使用者可以保持永遠在線等等，這些特點都是傳統(tǒng)方式難以達到的， 而短消息 這一數(shù)據(jù)傳輸方式有著最為重要的優(yōu)點就在于其突出靈活性以及 易用性 這兩點特質(zhì)，而靈活易用也正是當(dāng)今生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)控的發(fā)展方向所在 。兩者結(jié)合起來的通信方式在工業(yè)遠程監(jiān)控中逐漸得到了推廣應(yīng)用 [2]。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控設(shè)備需要用戶直接讀取檢測數(shù)據(jù)或者通過有線網(wǎng)絡(luò)把溫度數(shù)據(jù)送到監(jiān)控 端。 當(dāng)被監(jiān)測點環(huán)境惡劣，距離又遠，而且不能保證現(xiàn)場實時有人的情況下，使用傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控終端設(shè)備顯然是不行的。因此，設(shè)計一種 使用 GSM網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?無線終端設(shè)備系統(tǒng)來實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備溫度 進行 實時監(jiān)控 是很有意義的 。 隨著當(dāng)今通信行業(yè)的形式， GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日益成熟、資費水平日益下調(diào)，使用 GSM網(wǎng)絡(luò)進行通信和數(shù)據(jù)傳遞也肯定會變得越來越普及易用，運用 GSM網(wǎng)絡(luò)進行各行業(yè)的監(jiān)控也有著相當(dāng)廣闊的前景 [3]。 在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)與生活中溫度的檢測扮演著相當(dāng)重要的角色，而本設(shè)計所研究的正是一種使用全新數(shù)據(jù)通信方式進行溫度數(shù)據(jù)監(jiān)控的方案，使用本設(shè)計中的 GSM 網(wǎng)絡(luò)進行溫度數(shù)據(jù)的傳輸可以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式所面臨的各種環(huán)境限制、場合限制、成本高昂等等問題。由于在航天、 能源、冶金、化工、等等不同領(lǐng)域中溫度檢測的重要地位，尤其常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 是上述的環(huán)境中大量包含了特殊要求、傳統(tǒng)通信方式難以解決的問題，可見本設(shè)計帶來的方案在現(xiàn)實生產(chǎn)中有著相當(dāng)大的應(yīng)用空間。 其次，運用 GSM 系統(tǒng)進行通信，在信號抗干擾能力、可維護性、穩(wěn)定性、功能性等等方面也有著相當(dāng)多的先天優(yōu)勢 [4]，可以為使用通常信號傳輸方式的領(lǐng)域帶來巨大的革新，并且可以降低相關(guān)生產(chǎn)運營的成本 ，降低特殊工作環(huán)境下 傳統(tǒng) 人工 方式 檢測溫度所帶來的危險性。 課題研究 現(xiàn)狀 由于現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及不斷提高的人民生活質(zhì)量的要求，溫度的檢測已經(jīng) 得到了國內(nèi)外研究者的重視和關(guān)注，過去的這些年里， 國內(nèi)外的研 究者都根據(jù)自己的研究得出了不小的進展，下面將列舉一些溫度檢測方面的研究成果以說明當(dāng)前此課題的研究現(xiàn)狀。 2021 年 ， 潘志銘研究了傳統(tǒng)微波加熱環(huán)境下容易影響測溫精度的這一問題，并且提出了避免這一檢測干擾問題的解決思路。 由于微波加熱環(huán)境下存在較強的電磁場，這使得 很難在微波加熱環(huán)境中進行溫度控制，容易導(dǎo)致加熱過熱或者加熱不足 ， 同時為了解決這一測溫干擾的問題，作者提出了熱電偶微波測溫法這一思路 [5]。作者 為了減少在微波環(huán)境中渦流效應(yīng)、歐姆熱效應(yīng)等等一系列的干 擾效應(yīng) ； 采用了直徑很小的熱電偶，并且在引線的外流端加上了濾波電阻，以降低熱電偶干擾引起的高頻干擾 ；使用導(dǎo)磁率低的材料包裹絕熱套管，這樣能夠起到一定的屏蔽作用。通過以上的一系列工作能夠有效避免在微波環(huán)境中溫度檢測常見的干擾問題。 2021 年由 Andrea Irace 等人 [6]介紹了 關(guān)于 一種全硅光纖溫度傳感器 的研究成果 ，這種特殊的溫度傳感器是使用全硅材料來進行溫度數(shù)據(jù)的發(fā)生與轉(zhuǎn)換，經(jīng)過一系列的處理過程之后能夠得到精度相當(dāng)高的溫度數(shù)據(jù)。相對于先前已有的光學(xué)傳感器，這種全硅光纖傳感器反應(yīng)時間更短，溫度檢測精度更高， 有著很高的應(yīng)用價值。 2021 年由齊婉玉 等人 論述了使用 DS18B20 模塊進行周圍溫度測量的研究 [7]。文 中詳細研究了 DS18B20 模塊進行溫度測量的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及工作原理，文中說明了該模塊能夠產(chǎn)生于溫度相對應(yīng)的數(shù)字信號，同時也應(yīng)用了相對簡單的電路結(jié)構(gòu)，這樣就能夠避免傳統(tǒng)溫度測量過程中對測量精度的影響。模塊也使用了單一串行接口與單片機進行連接，使用中不需要使用其他的外圍元件與電源，使得整個系統(tǒng)簡便可靠。 2021 年由美國亞利桑那大學(xué)的 Michiel A. P. Pertijs 等人撰寫的論文中介紹了一種新型的智能 CMOS 溫度傳感器的方案。這種新型的溫度傳感器能夠在 50 度至 120 攝氏度的環(huán)常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 境下進行高精度的環(huán)境溫度檢測。該傳感器使用 PNP 型三極管在不同的溫度環(huán)境下產(chǎn)生不同的電位，而其產(chǎn)生的電位可以通過內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號并通過數(shù)據(jù)總線傳輸給各種監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)低成本、高效的溫度檢測 [8]。 2021 年 姜應(yīng)戰(zhàn) 等人發(fā)表 論文 介紹了使用 LPC935 單片機 進行環(huán)境溫度測量的方案 [9]。文章對于當(dāng)前單片機內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分辨能力有限導(dǎo)致溫度測量誤差較大的問題提出了獨特的解決方式。作者采用全新的采樣邏輯算法將分辨率提升到 16 位，保證了測溫系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換精度和測量效率。 2021 年 朱垂丹 等人研究了使用 單片機 進行可控制的多點溫度高精度檢測的相關(guān)課題[10]。文 中介紹了單片機配合 DS18B20 模塊的環(huán)境溫度測量系統(tǒng)。文中介紹了該溫度檢測電路的硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件程序以及軟件仿真和調(diào)試。該系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、測量溫度精度高、能夠抵抗環(huán)境干擾等等優(yōu)點。 2021 年 李冉琦等人發(fā)表的論文 中介紹了作者針對家庭環(huán)境的特點和復(fù)雜性，提出了使用 ARM 單片機配合擴展 EEPROM 外置內(nèi)存的方式，實現(xiàn)各個測溫部件在使用前提前向系統(tǒng)注冊，使得使用者能夠?qū)崟r動 態(tài)的管理系統(tǒng)中多達 32 個測溫單元 [11]。作者使用 ARM 微控制器配合使用單總線的 DS18B20 溫度檢測模塊，使用了新的模塊標(biāo)序構(gòu)建邏輯來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實用性。并且該方法已經(jīng)成功在智能家居測控系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。 2021 年由 張瑜 等人發(fā)表 論文 詳盡的介紹了一種新的高精度溫度檢測系統(tǒng)， 是使用 鉑電阻 作為 傳感器 進行環(huán)境溫度檢測的方法 。這種新的高精度溫度檢測技術(shù)可以進行星載微波輻射計的一系列溫度測量。文章介紹了鉑電阻傳感器的硬件設(shè)計，它采用 Pt100 恒流源作為整個系統(tǒng)的驅(qū)動電源，配合四線制接口和模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大電路等 部件組成整個測溫系統(tǒng) [12]。文章最后對該溫度檢測系統(tǒng)的精度進行了測量，經(jīng)測量表明其溫度測量誤差小于 攝氏度，達到了相當(dāng)高的溫度測量精度。 2021 年 鞏權(quán)慶等人 研究 了使用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)以及其網(wǎng)絡(luò)中的 SMS 功能的溫度測量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了 STC12C5A60S2 單片機并且配合 DS18B20 溫度感應(yīng)模塊進行溫度的采集和處理。同時使用 GTM900C 模塊進行采集得到的溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送。該系統(tǒng)最為重要的特點是集合了 GPRS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸以及 SMS 短信兩種不同方式 相互結(jié)合，使得使用者能夠同時獲得 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率 和 SMS 短消息方式在使用中的靈活性與便捷性。結(jié)合兩種不同網(wǎng)絡(luò)通信方式的優(yōu)點能夠 提高 傳統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)傳輸過程的可靠性與 高效性 [13]。 綜上所述， 運用 GSM 網(wǎng)絡(luò)進行溫度數(shù)據(jù)的采集與傳輸是 近年來 出現(xiàn)的一種新的數(shù)據(jù)傳輸 思路， 由于其各方面的優(yōu)越性與先進性 ，在 將來的 工業(yè)或生活科技發(fā)展的趨勢下有著常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 很大的發(fā)展空間。本文的思路則是基于前人的工作基礎(chǔ) ， 選用不同于他們的 傳輸模塊 構(gòu)造系統(tǒng) ， 實現(xiàn) 溫度檢測 及 遠程傳輸功能。 課題主要 創(chuàng)新點 本課題設(shè)計的 監(jiān)控系統(tǒng) 有以下 創(chuàng)新點 ： （ 1） 使用便捷。本設(shè)計的遠程監(jiān)控器的使用相比傳統(tǒng)溫度監(jiān) 控設(shè)備的使用有著很大的區(qū)別，傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控方式需要人員前往監(jiān)控地點進行溫度檢測，這使得監(jiān)控工作需要付出 相應(yīng)的勞動力成本，在某些特殊監(jiān)控環(huán)境或者場合親身前往現(xiàn)場溫度檢測往往會帶來危險性，這對于工作人員來說也是一種冒險，而本次設(shè)計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)則更加方便實用，不但 相比需要親 身前去檢測的方式更加輕松，而且可以避免很多溫度檢測現(xiàn)場所帶來的危險性，這相對與傳統(tǒng)檢測方式顯然更加人性化。 （ 2） 結(jié)構(gòu) 簡單 。本設(shè)計 的控制核心采用的是 AT89S52 單片機 ，信息發(fā)送部分使用的是西門子公司出品的 TC35GSM 通信模塊，同時以各種簡 單電子原件進行輔助搭建出了整個系統(tǒng)。 同時整個系統(tǒng)的電源使用即插即用的變壓器做電源，可以直接插在檢測現(xiàn)場的電源上 ， 如果檢測現(xiàn)場沒有電源的話也可以使用便攜電池組作為電源 。 而溫度的檢測探頭使用廣泛使用的 DS18B20 模塊，可以檢測空氣溫度或者水體溫度，結(jié)構(gòu)簡明易用。 （ 3） 成本低廉。本設(shè)計使用的硬件部分均為價格低廉簡單易用的原件，非常容易購買和使用，在使用中容日組裝和檢修，出現(xiàn)問題后也易于更換。另外單片機以及 GSM 模塊的選用也是使用了市面上廣泛使用的型號或類型，在安裝調(diào)試中沒有太多的要求，這一點也為本設(shè)計多樣的應(yīng) 用環(huán)境提供了幫助，提高了應(yīng)用的范圍。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2. 主要硬件原理介紹 GSM 系統(tǒng) GSM 系統(tǒng)簡介 GSM 網(wǎng)絡(luò)的 全名 是 ： Global System for Mobile Communications， 其意義也就是我們所熟知的 全球移動通訊系統(tǒng)， 這種通信系統(tǒng)是由歐洲的研究者首先研制出來的 ， 它 發(fā)展而來的基礎(chǔ)是 原有的 蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ， 按照移動通信系統(tǒng)的歸類方式屬于第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)[14]。 由于當(dāng)今該網(wǎng)絡(luò)充分而長足的發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)遍及全球，全球都使用這一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)能夠保證全球網(wǎng)絡(luò)的共通 性 ，使得全球的使用者能夠輕松地互相進行通信 ， 這也使得全球不論何地的 用戶 不論何時都只需一只手機就足以滿足自己的通話要求 。 GSM 網(wǎng)絡(luò)如今已經(jīng)眾所周知 ， 這也是當(dāng)今得到最為廣泛應(yīng)用的移動通信網(wǎng)絡(luò) 。 遍布全球的使用者們包含了 當(dāng)今世界的兩百 多個國家，用戶總數(shù)多達 十 億人 。 GSM 網(wǎng)絡(luò)與之前的通信網(wǎng)絡(luò)有著最大的不同在于 GSM 網(wǎng)絡(luò)中所有信令以及相關(guān)內(nèi)容都是數(shù)字內(nèi)容 ，因此 GSM 被 屬于是 第二代移動電話系統(tǒng) ，即為我們所熟知的 2G 網(wǎng)絡(luò) [15]。 GSM 系統(tǒng) 同時擁有著大量的重要優(yōu)點，比如 信息 防盜力 好，具有相當(dāng)大的 網(wǎng)絡(luò)容量 ，并且能夠包含豐富 的手機號碼資源，其通話質(zhì)量較之前的網(wǎng)絡(luò)也是相當(dāng)清晰，網(wǎng)絡(luò)的 穩(wěn)定性 比較強，能夠抵抗一定的干擾，使用該網(wǎng)絡(luò)的 手機 功耗也不大 。 這一網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟和先進，能夠開通大量不同的移動通信業(yè)務(wù) ， 在其通話質(zhì)量、安全性能、以及網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋等等 方面 也都存在著 優(yōu)點 。 GSM 系統(tǒng)具有開放性結(jié)構(gòu)的典型性特征，憑借其優(yōu)異的各項性能與特質(zhì)成為一種面現(xiàn)代化面向未來的通信系統(tǒng) ， 接下來列舉一些其主要特點 : （ 1） GSM 系統(tǒng) 是由多個部分組成的 ， 而其中的 各分系統(tǒng) 部分都有著自己明確定義的標(biāo)準(zhǔn)化接口以及相關(guān)方案 ， 這能夠 保證 即使是不同品牌制造出產(chǎn) 的 GSM 系統(tǒng)能夠得以在同一個網(wǎng)絡(luò)中共同連接。 同時， 為了適應(yīng)更多的使用場合與用途， GSM 系統(tǒng) 的各種標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范也都符合各種公共使用的其他通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，以此能夠保證 GSM 系統(tǒng) 的通行易用性，增強了該網(wǎng)絡(luò)的實用性 。 （ 2） GSM 系統(tǒng) 除去提供我們所熟知的基本語音通話服務(wù)只玩 ，還 可以提供其他許多的服務(wù)功能，包括其他的補充服務(wù)以及 ISDN 的相關(guān)功能 。 （ 3） GSM 系統(tǒng) 能夠保證比較高的頻率重復(fù)利用率，這是由于它除了采用跳頻復(fù)用方式外還 采用 了特殊的 FDMA/TDMA 方式 來進行頻率的復(fù)用 ， 與此同時它的組網(wǎng)方式相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 顯得更加靈活而且富于變化 ， 這使得該 GSM 網(wǎng)絡(luò)能夠更充分的可滿足來常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 自全世界的不同客戶的不同要求 。 隨著這些年來全球在通信領(lǐng)域的不斷飛速發(fā)展，移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了長足的進步， 目前移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋正在向著更加廣泛和充分方向快速發(fā)展 ， 而我們只要能夠 合理 高效 的利用 現(xiàn)有的 移動通信 網(wǎng)絡(luò) ， 不但 可以避免 專門組建網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)母甙撼杀竞唾M用，而且能夠保證長途通訊的穩(wěn)定性 ， 通訊效果也能夠得到最大程度的保證 。 GSM移動通信 網(wǎng)絡(luò)在 經(jīng)過這些年來的不斷發(fā)展之后，已經(jīng)能夠與 計算機 進行合作運用，而這種GSM網(wǎng)絡(luò)與計算機共同工作的結(jié)構(gòu) 形式也正在高速的發(fā)展中 ， 移動通信網(wǎng)絡(luò)能夠為計算機提供短消息信息來進行數(shù)據(jù)的傳輸 ， 在這樣的系統(tǒng)中 GSM網(wǎng)絡(luò)以及其配套的多種外圍設(shè)備或者電路都可以是為了某種數(shù)據(jù)的采集而量身定制 ， 與此同時，計算機 則 可以 承擔(dān) 起使用人與系統(tǒng)的人機交互功能、或者進行數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)，這種由計算機與移動通信網(wǎng)絡(luò)共同作用進行數(shù)據(jù)采集的 系統(tǒng) 有這樣的有點 ： （ 1） 靈活的系統(tǒng)構(gòu)成，能夠勝任大量的工作場合和要求 。 （ 2） 利用移動通信網(wǎng)絡(luò)的功能，主機可以設(shè)置在任意地點，減少了特殊檢測環(huán)境或