【正文】 2 靠性更高，精度高 ， 工作穩(wěn)定可靠等特點 ，給硬件設計工作帶來了極大的 方 便，最大限度節(jié)省了通訊線數(shù)量 。 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號 ， 以“一線總線”串行傳送 ， 同時可傳送校驗碼 ， 具有極強的 抗干擾糾錯能力 。 適合于惡劣環(huán)境的 溫度測量 ， 如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 2） 選用 GSM 通信模塊（ TC35 模塊）： GSM 通信網(wǎng)絡，技術成熟，覆蓋范圍廣。利用其短信息服務（ Short Message Service） 可以實現(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，支持數(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 ：單片機操作簡單， 價格 低 廉 ， 而控制功能強大 。在本設計中可以充分利用其各功能資源，不會造成資源浪費， 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 ， 無需設運營中心，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，利用 GSM 短 信息業(yè)務，采用人 機 互動 的 主動 溫度監(jiān)測 模式 ； 使 用戶 擺脫了看不到、聽不見的被動 溫度監(jiān)測 尷尬局面 ， 以及 解決了 傳統(tǒng) 報警 器 存在 的 各種 問題，如 監(jiān)控范圍小 、監(jiān)測員現(xiàn)場控制、 作用距離短 等 。采用本設計產(chǎn)品 能 使工業(yè)設備環(huán)境或所監(jiān)測的環(huán)境 隨時隨地盡在您的掌握之中。 3 功能與指標 系統(tǒng) 功能 (1)．用戶可用不同手機號碼綁定系統(tǒng) ， 并可用已綁定的手機修改密碼； (2)． 用單片機 對 工業(yè) 設備 環(huán)境 的 溫度檢測。 由 DS18B20 采集環(huán)境溫度 ,傳給單片機進行分析處理； 以 GSM網(wǎng)絡作為監(jiān) 測 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道 ； (3)． 環(huán)境 溫度超過上下限現(xiàn)場會聲光報警并將報警信息通過 GSM 網(wǎng)絡及時反饋到用戶的手機，以便采取下 一步的措施 ， 直觀可靠； (4)． 可自由設置溫度上下限值 ，實時檢測當前溫度 ； (5)． 用戶可用已綁定的手機發(fā)送命令信息 啟動或關閉系統(tǒng)、手動或自動 命令 ，系統(tǒng)會自動回復確認短信，以啟動或關閉系統(tǒng)的報警功能、斷開或 吸合 繼電器控制外設； (6)． 用戶也可用其他手機（未綁定的手機）來操作系統(tǒng)，但需要輸入 權限 密碼 ； (7). 可防止無效短信的干擾； (8)． 通過手機對監(jiān)測現(xiàn)場進行遠距離的設防與撤防：只要 GSM 網(wǎng)絡有信號的地方您就可以用您的手機進行實時監(jiān)控； (9)． 系統(tǒng)啟動或關閉、加熱 或 制冷，系統(tǒng)的操作會有相應的狀態(tài)指示燈提示。 3 技術指標 (1)． 通信 網(wǎng)絡： GSM 網(wǎng)絡 ； (2)． 報警方式： GSM 中文短信方式； (3)． 內(nèi)置西門子 TC35 工業(yè)級 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 負壓特性 ， 電源極性接反時 ， 不會因發(fā)熱而燒毀 ,但不能正常工作。 (9)． DS18B20 適應 電壓范圍 : +～ +； (10)． DS18B20 的測溫范圍： 55～ +125176。C ；在 10～ +85 ℃時精度為 177。176。C 。 (11)． 報警至收到短信時間：≤ 10秒； 4 硬件 框圖與 實現(xiàn)原理 遠程監(jiān)控終端主要由單片機模塊、 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 控制器構成。 系統(tǒng) 的硬件框圖如下圖 ： 1） 核心控制電路 — — 以單片機為核心的最小系統(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 ， 單片機對 采集到的溫度數(shù)據(jù) 進行處理 ， 進 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)絡將報警信 息發(fā)送給用 戶手機，實現(xiàn)了報警信號的 遠程 傳輸。 用戶 亦可通過手機 或矩陣鍵盤 發(fā)送命令信息控制系統(tǒng)的運作 。 圖 系統(tǒng) 硬件 總 框圖 狀態(tài)指示燈 繼電器 控制外設 單片機 STC 89C52 矩陣鍵盤 溫度傳感器 （ DS18B20） 警笛 GSM模塊 （ TC35） 移動終端 電源 4 5 軟件流程與實現(xiàn)原理 本系統(tǒng)的 軟件 采用 C語言 ， 利 用模塊程序結構設計，整體程序由主程序與子程序組成 ， 易 于 理解 和擴充。 主要由主程序、 TC35 收發(fā)與刪除短信 、溫度 檢測子程序、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 TC35模塊 查詢 TC35登錄狀態(tài)，已登錄網(wǎng)絡？ 刪除 SIM 內(nèi)已存短信，準備接收新短信 讀取 SIM卡電話本，是否已綁定手機？ 置位綁定標志，啟動系統(tǒng) 接收到新短信？ 溫度超過上下限？ 確認報警信號之后發(fā)送短信通知車主 綁定手機 修改密碼 啟動系統(tǒng) 已綁定且系統(tǒng)已啟動？ 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 關閉系統(tǒng) 自動控制 手動加熱 手動制冷 6 no 7 no 8 no 5 6 硬件 電路 設計 主控電路 圖 控制電路 主控芯片為單片機（ STC89C52） ： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級， 2層中斷嵌套中斷， 2個 16位可編程定時計數(shù)器， 2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 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 溫度傳感器的信號輸出端口接單片機的 口， 將采集的溫度數(shù)據(jù)送往單片機分析處理。單片機根據(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警，通過 口與繼電器連接控制加熱與制冷設備的導通與斷開。同時單片機通過 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發(fā)來的命令 通過串口 反饋給單片機進行處理。 復位電路： 復位操作完成單片機內(nèi)部電路的初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。當 89S52 單片機的復位引腳 RST 出現(xiàn) 5ms 以上的高電平時，單片 6 機就完成復位操作。復位操作有兩種基本形式：上電復位和開關復位。上電復位要求接通電源后自動實現(xiàn)復位操作，上電后由于電容 C3 充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間；開關復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，如果發(fā)生死機，用按鈕開關操作使單片機復位。（ C=10μ F,R=10K） 。 矩陣鍵盤 ： 融合了強制啟動或關閉系統(tǒng)功能與自由設置溫度上下限功能。強制啟動或關閉系統(tǒng)功能，加入了權限控制，需要輸入正確的密碼才能執(zhí)行啟動或關閉系統(tǒng) 動作 ；另外，將設置溫度上下限融合到矩陣鍵盤中，“設置”鍵可進行溫度 上下限值切換，“加一”則對上下限溫度值進行加一，“減一”則對上下限溫度值進行減一。通過 P1 口組成的 4*4 矩陣鍵盤，其中有 10 個數(shù)字鍵 0～ 9 用于輸入密碼， 5 個功能鍵“啟動”、“關閉”、“設置”“加一”“減一”，剩下的 1個可用于其他擴展。 本設計矩陣鍵盤采用定時器掃描，這樣可以避免傳統(tǒng)用 delay函數(shù) 來延時所造成占用系統(tǒng)大量資源。 傳感器探測電路 本系統(tǒng)采用 DS18B20溫度傳感器 ,現(xiàn)場溫度直接以 “ 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 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫 。 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警設置應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，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 溫度傳感器應用電路圖 7 DS18B20 性能特點 （ 1）獨特的單 總 線接口方式： DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可 實現(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）測溫范圍 ： 55～ 125 ℃。固有測溫分辨率為 ℃。 （ 4）通過編程可實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （ 5） 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字 。 （ 6） 用戶可自設定非易失性的報警上下限值。 （ 7） 支持多點組網(wǎng)功能，多 DS18B20 可并聯(lián)在 唯一 的三線上，實現(xiàn)多點測溫。（ 8） 負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 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送給減法計數(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)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振 蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置在 55 ℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1 的預置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫