【正文】 2 靠性更高，精度高 ， 工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn) ，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來了極大的 方 便，最大限度節(jié)省了通訊線數(shù)量 。 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào) ， 以“一線總線”串行傳送 ， 同時(shí)可傳送校驗(yàn)碼 ， 具有極強(qiáng)的 抗干擾糾錯(cuò)能力 。 適合于惡劣環(huán)境的 溫度測(cè)量 ， 如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 2） 選用 GSM 通信模塊（ TC35 模塊）： GSM 通信網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)成熟，覆蓋范圍廣。利用其短信息服務(wù)（ Short Message Service） 可以實(shí)現(xiàn)本方案要求。而 TC35模塊是西門子公司開發(fā)的高性能 GSM 模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短信息、傳真，而且在系統(tǒng)中容易集成。 3） 選用 STC89C52 單片機(jī) ：單片機(jī)操作簡單， 價(jià)格 低 廉 ， 而控制功能強(qiáng)大 。在本設(shè)計(jì)中可以充分利用其各功能資源，不會(huì)造成資源浪費(fèi)， 用其作為 系統(tǒng)的 控制核心。 本 系統(tǒng)是集 溫度控制 單元和 GSM 通信 功能 于 一體的產(chǎn)品 ， 無需設(shè)運(yùn)營中心，解決了 GPS 入網(wǎng)成本高 的問題； 依托覆蓋率極 廣 的 GSM 公眾網(wǎng)絡(luò)，利用 GSM 短 信息業(yè)務(wù)，采用人 機(jī) 互動(dòng) 的 主動(dòng) 溫度監(jiān)測(cè) 模式 ； 使 用戶 擺脫了看不到、聽不見的被動(dòng) 溫度監(jiān)測(cè) 尷尬局面 ， 以及 解決了 傳統(tǒng) 報(bào)警 器 存在 的 各種 問題，如 監(jiān)控范圍小 、監(jiān)測(cè)員現(xiàn)場(chǎng)控制、 作用距離短 等 。采用本設(shè)計(jì)產(chǎn)品 能 使工業(yè)設(shè)備環(huán)境或所監(jiān)測(cè)的環(huán)境 隨時(shí)隨地盡在您的掌握之中。 3 功能與指標(biāo) 系統(tǒng) 功能 (1)．用戶可用不同手機(jī)號(hào)碼綁定系統(tǒng) ， 并可用已綁定的手機(jī)修改密碼； (2)． 用單片機(jī) 對(duì) 工業(yè) 設(shè)備 環(huán)境 的 溫度檢測(cè)。 由 DS18B20 采集環(huán)境溫度 ,傳給單片機(jī)進(jìn)行分析處理； 以 GSM網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道 ； (3)． 環(huán)境 溫度超過上下限現(xiàn)場(chǎng)會(huì)聲光報(bào)警并將報(bào)警信息通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)及時(shí)反饋到用戶的手機(jī)，以便采取下 一步的措施 ， 直觀可靠； (4)． 可自由設(shè)置溫度上下限值 ，實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度 ； (5)． 用戶可用已綁定的手機(jī)發(fā)送命令信息 啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng)、手動(dòng)或自動(dòng) 命令 ，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回復(fù)確認(rèn)短信，以啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng)的報(bào)警功能、斷開或 吸合 繼電器控制外設(shè)； (6)． 用戶也可用其他手機(jī)（未綁定的手機(jī)）來操作系統(tǒng)，但需要輸入 權(quán)限 密碼 ； (7). 可防止無效短信的干擾； (8)． 通過手機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的設(shè)防與撤防：只要 GSM 網(wǎng)絡(luò)有信號(hào)的地方您就可以用您的手機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控； (9)． 系統(tǒng)啟動(dòng)或關(guān)閉、加熱 或 制冷，系統(tǒng)的操作會(huì)有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈提示。 3 技術(shù)指標(biāo) (1)． 通信 網(wǎng)絡(luò)： GSM 網(wǎng)絡(luò) ； (2)． 報(bào)警方式： GSM 中文短信方式； (3)． 內(nèi)置西門子 TC35 工業(yè)級(jí) GSM 模塊； (4)． GSM 900/1800MHz 發(fā)射功率： 2W/1W； (5)． TC35 模塊的工作波特率： 9600 bps； (6)． TC35 模塊的突發(fā)耗電電流峰值 ： 2A； (7)． 系統(tǒng)工作電壓： ； (8)． DS18B20 負(fù)壓特性 ， 電源極性接反時(shí) ， 不會(huì)因發(fā)熱而燒毀 ,但不能正常工作。 (9)． DS18B20 適應(yīng) 電壓范圍 : +～ +； (10)． DS18B20 的測(cè)溫范圍： 55～ +125176。C ；在 10～ +85 ℃時(shí)精度為 177。176。C 。 (11)． 報(bào)警至收到短信時(shí)間：≤ 10秒； 4 硬件 框圖與 實(shí)現(xiàn)原理 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主要由單片機(jī)模塊、 GSM模塊、傳感器模塊、 電源電路、鍵盤和 受控 電路 等組成的溫 度 控制器構(gòu)成。 系統(tǒng) 的硬件框圖如下圖 ： 1） 核心控制電路 — — 以單片機(jī)為核心的最小系統(tǒng)電路； 2） 數(shù)據(jù)采集電路 —— 溫度傳感器 DS18B20 組成電路； 3） GSM 通信電路 —— TC3天線和 SIM 卡 的外圍組成電路； 4）受控電路 —— 由 蜂鳴器 、 繼電器 ，狀態(tài)指示燈組成的受控電路 ； 5）電源電路 —— 穩(wěn)壓輸出 提供給系統(tǒng)的各部分電路。 溫度傳感器 DS18B20 檢測(cè)到 環(huán)境溫度 后 ， 通過 口 傳遞 采集的溫度數(shù)據(jù) 給單片機(jī) ， 單片機(jī)對(duì) 采集到的溫度數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理 ， 進(jìn) 而通過串行通信接口，發(fā)送AT指令控制 TC35 模塊通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信 息發(fā)送給用 戶手機(jī)，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警信號(hào)的 遠(yuǎn)程 傳輸。 用戶 亦可通過手機(jī) 或矩陣鍵盤 發(fā)送命令信息控制系統(tǒng)的運(yùn)作 。 圖 系統(tǒng) 硬件 總 框圖 狀態(tài)指示燈 繼電器 控制外設(shè) 單片機(jī) STC 89C52 矩陣鍵盤 溫度傳感器 （ DS18B20） 警笛 GSM模塊 （ TC35） 移動(dòng)終端 電源 4 5 軟件流程與實(shí)現(xiàn)原理 本系統(tǒng)的 軟件 采用 C語言 ， 利 用模塊程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體程序由主程序與子程序組成 ， 易 于 理解 和擴(kuò)充。 主要由主程序、 TC35 收發(fā)與刪除短信 、溫度 檢測(cè)子程序、鍵盤掃描??部分組成 。 程序的總 框圖如 下 圖 ： 圖 系統(tǒng) 程序 總流程框圖 N 4 no 5 no 3 no 2 no 分支1 no N 開始 系統(tǒng)初始化 啟動(dòng) TC35模塊 查詢 TC35登錄狀態(tài)，已登錄網(wǎng)絡(luò)？ 刪除 SIM 內(nèi)已存短信，準(zhǔn)備接收新短信 讀取 SIM卡電話本，是否已綁定手機(jī)？ 置位綁定標(biāo)志，啟動(dòng)系統(tǒng) 接收到新短信？ 溫度超過上下限？ 確認(rèn)報(bào)警信號(hào)之后發(fā)送短信通知車主 綁定手機(jī) 修改密碼 啟動(dòng)系統(tǒng) 已綁定且系統(tǒng)已啟動(dòng)？ N Y no N N Y no Y no Y no 無效命令 刪除已接收短信 獲取命令字 Y no 關(guān)閉系統(tǒng) 自動(dòng)控制 手動(dòng)加熱 手動(dòng)制冷 6 no 7 no 8 no 5 6 硬件 電路 設(shè)計(jì) 主控電路 圖 控制電路 主控芯片為單片機(jī)（ STC89C52） ： 40 個(gè)引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)， 2層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 本系統(tǒng)使用的晶振為，具體電路如下圖 所示。 主控芯片接口： DS18B20 溫度傳感器的信號(hào)輸出端口接單片機(jī)的 口， 將采集的溫度數(shù)據(jù)送往單片機(jī)分析處理。單片機(jī)根據(jù)不同溫度采集的數(shù)據(jù)，通過 口與蜂鳴器連接控制蜂鳴器報(bào)警，通過 口與繼電器連接控制加熱與制冷設(shè)備的導(dǎo)通與斷開。同時(shí)單片機(jī)通過 口控制指示燈的亮滅來指示系統(tǒng)的 開 啟狀態(tài)；一旦采集到的溫度超過上下限 口報(bào)警指示燈閃爍； 和 分別指示系統(tǒng)處于制冷或加熱狀態(tài)。 單片機(jī)與 TC35 模塊之間的通信，是通過串行口 RxD、 TxD 和 TC35 的串行口相連接完成的。單片機(jī)通過串行口就可以發(fā)送 AT指令控 制 TC35 模塊收發(fā)短信；TC35 模塊也可以將用戶手機(jī)發(fā)來的命令 通過串口 反饋給單片機(jī)進(jìn)行處理。 復(fù)位電路： 復(fù)位操作完成單片機(jī)內(nèi)部電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。當(dāng) 89S52 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 5ms 以上的高電平時(shí)，單片 6 機(jī)就完成復(fù)位操作。復(fù)位操作有兩種基本形式：上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，上電后由于電容 C3 充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時(shí)間；開關(guān)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，如果發(fā)生死機(jī)，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。（ C=10μ F,R=10K） 。 矩陣鍵盤 ： 融合了強(qiáng)制啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng)功能與自由設(shè)置溫度上下限功能。強(qiáng)制啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng)功能，加入了權(quán)限控制，需要輸入正確的密碼才能執(zhí)行啟動(dòng)或關(guān)閉系統(tǒng) 動(dòng)作 ；另外，將設(shè)置溫度上下限融合到矩陣鍵盤中，“設(shè)置”鍵可進(jìn)行溫度 上下限值切換，“加一”則對(duì)上下限溫度值進(jìn)行加一，“減一”則對(duì)上下限溫度值進(jìn)行減一。通過 P1 口組成的 4*4 矩陣鍵盤，其中有 10 個(gè)數(shù)字鍵 0～ 9 用于輸入密碼， 5 個(gè)功能鍵“啟動(dòng)”、“關(guān)閉”、“設(shè)置”“加一”“減一”，剩下的 1個(gè)可用于其他擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)矩陣鍵盤采用定時(shí)器掃描，這樣可以避免傳統(tǒng)用 delay函數(shù) 來延時(shí)所造成占用系統(tǒng)大量資源。 傳感器探測(cè)電路 本系統(tǒng)采用 DS18B20溫度傳感器 ,現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫 。 溫度傳感器可編程的分辨率為 9～ 12位 ， 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng) 。 溫度傳感器 DS18B20 引腳圖 圖 DS18B20引腳分布圖 圖 溫度傳感器應(yīng)用電路圖 7 DS18B20 性能特點(diǎn) （ 1）獨(dú)特的單 總 線接口方式： DS18B20 與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可 實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 2）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： ～ V；在使用中不需要任何外圍元件。 （ 3）測(cè)溫范圍 ： 55～ 125 ℃。固有測(cè)溫分辨率為 ℃。 （ 4）通過編程可實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （ 5） 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字 。 （ 6） 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 （ 7） 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多 DS18B20 可并聯(lián)在 唯一 的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。（ 8） 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 的測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振 蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫