【正文】 基于 GSM 的溫度監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)李海龍（陜西理工大學(xué)電氣工程學(xué)院自控 081 班，陜西 漢中 723000）指導(dǎo)教師：張一波【摘要】針對(duì)生產(chǎn)生活中溫度測(cè)量的需要，以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號(hào)的傳輸平臺(tái)，在可行性和實(shí)用性的原則指導(dǎo)下，以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，利用 DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器、數(shù)據(jù)通信模塊（GSM 模塊 TC35，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) AT 指令控制）和驅(qū)動(dòng)模塊等外圍電路元件實(shí)現(xiàn)溫度的采集和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)墓δ??！娟P(guān)鍵詞】GSM；溫度測(cè)量；遠(yuǎn)程檢測(cè)；STC89C52；DS18B20；TC35；AT 指令Based on GSM temperature date collectionHaibao Li(Grade10,Class1,MajorDianqi,JikongDept, University of Technology,Hanzhong 723000 Shanxi)Tutor:Bo HuAbstract：Aiming AT the production and living with the needs measurement temperature, GSM work as remote signal transmission platform, the feasibil and practicability, guided by principles of STC89C52 microcontroller as control core, DALLAS using the temperature sensor DS18B20 production pany, data munication module (GSM module MZ28, through standard AT mand control) and mot driver module peripheral circuit ponents to realize collection of temperature and data transmission function.Keywords: GSM；Temperature measurement；Remote detection；STC89C52；DS18B20；TC35.目 錄1 緒論 ...................................................................1 課題背景及現(xiàn)實(shí)意義 ...............................1 溫度監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 .....................2 本設(shè)計(jì)任務(wù)與功能實(shí)現(xiàn) .............................22 整體方案設(shè)計(jì) ........................................................3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證 ...............................3 ................................5 ................................5 通訊模塊論證 ................................63 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .........................................................8 硬件總體設(shè)計(jì)框圖 .................................8 硬件各部分設(shè)計(jì) ...................................8 GSM 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ................................8 　 GSM 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型 .........................9　 通訊模塊 TC35i 的原理 .......................10 單片機(jī) STC89C52 ............................11 溫度傳感器 DS1820 ..........................11 數(shù)據(jù)處理模塊 ....................................13 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本概念 .....................13 鍵盤(pán)和報(bào)警電路 .............................13 顯示接口電路 ...............................13 接口通訊單元 ...............................15 電源輸入部分 ...............................164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................................17 軟件設(shè)計(jì) 思想 ....................................17 軟件各部分編寫(xiě) ..................................18 傳感器 DS1820 ..............................18 通信模塊 TC35 的發(fā)送與接收程序 ..............19 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) .........................20 完整的程序 ......................................205 編 譯 與 調(diào) 試 ........................................................21 TC35 模塊調(diào)試軟件 ................................21 STC 芯片燒寫(xiě)軟件 .................................226 總結(jié)與展望 .........................................................24致謝 .....................................................25參考文獻(xiàn) .................................................26附錄 A 中英文翻譯 .......................................27附錄 B DS18B20 程序清單 ..................................35附錄 C 顯示程序清單 .....................................37附錄 D 總程序清單 .......................................39附錄 E 實(shí)物圖 ...........................................40附錄 F 元器件清單 .......................................411 緒論當(dāng)前，在許多工業(yè)領(lǐng)域里，調(diào)速系統(tǒng)都有著廣泛地應(yīng)用，而電動(dòng)機(jī)是調(diào)速系統(tǒng)主要的部分之一。決定電動(dòng)機(jī)壽命的因素很多，最主要的是絕緣老化速度，導(dǎo)致絕緣老化的原因主要是由機(jī)械或熱作用引起的疲勞損壞，特別是熱作用對(duì)絕緣老化與電動(dòng)機(jī)壽命關(guān)系重大。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， 溫度防護(hù)在調(diào)速系統(tǒng)中的作用越來(lái)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)。近年來(lái)，移動(dòng)通信發(fā)展如火如荼，從模擬的AMPS網(wǎng)到數(shù)字蜂窩GSM網(wǎng)，到CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)，現(xiàn)在日本一些國(guó)家又提出了第四代移動(dòng)通信網(wǎng)(即4G)的概念，并開(kāi)始開(kāi)發(fā)和研制。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(hù)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)控防盜報(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(guò)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(guò)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(guò)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(hù)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(wú)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。 課題背景及現(xiàn)實(shí)意義近年來(lái)無(wú)線通信成為熱門(mén)，包括移動(dòng)電話、無(wú)線尋呼、衛(wèi)星通信等在內(nèi)的無(wú)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(wú)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(kāi)了 GSM 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用的大門(mén)。由于調(diào)制解調(diào)器必須通過(guò)專(zhuān)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(wú)此限制，所以基于這種模塊，以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開(kāi)發(fā)出各種前景極其樂(lè)觀的各類(lèi)應(yīng)用。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中，溫度的測(cè)量和控制具有十分重要的作用。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(lái)溫度計(jì)量方面的發(fā)展大致集中于在溫度計(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。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(lái)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(lái)傳遞數(shù)據(jù)信息也是近年來(lái)遙測(cè)遙控發(fā)展領(lǐng)域中的熱門(mén)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(wú)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。 溫度監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計(jì)來(lái)采集溫度，通過(guò)人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶(hù)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。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。 本設(shè)計(jì)任務(wù)與功能實(shí)現(xiàn)在生活和工業(yè)過(guò)程中，通過(guò)一定的測(cè)量設(shè)備把溫度、濕度、壓力、速度等模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再收集到處理設(shè)備上顯示、處理、記錄和傳輸，這個(gè)過(guò)程即稱(chēng)“數(shù)據(jù)采集”，實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程的系統(tǒng)就是“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。系統(tǒng)采集端以單片機(jī)為主控制器，由溫度傳感器 DS1820，鍵盤(pán)，一個(gè) LCD 顯示器，兩個(gè)指示燈，一個(gè)報(bào)警器，電平轉(zhuǎn)換模塊 MAX232，通信模塊 TC35 等組成。本設(shè)計(jì)通過(guò) 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)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)采集(溫度等)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、短信報(bào)警的功能，為系統(tǒng)的安全提供了保證。2 整體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證方案一：該系統(tǒng)分為兩部分，第一部分是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度采集，主要由 STC89C51 單片機(jī)、溫度傳感器 DSl8B20 實(shí)現(xiàn)，第二部分是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，主要有 GSM 無(wú)線通信模塊(TC35i)、手機(jī)實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)器實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。GSM 無(wú)線通信模塊用于收發(fā)短消息，收到手機(jī)短信后經(jīng)處理后把溫度回發(fā)給手機(jī)