【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 SM網(wǎng)絡(luò)的工作模式 目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee的 WMO2系列、西門(mén)子的 TC35系列、愛(ài)立信的 DM10/DM20系列、中興的 ZXGM18系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門(mén)子的 TC35系列模塊性?xún)r(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子 TC35系列的 TC35i。這是西門(mén)子推出的最新的無(wú)線(xiàn)模塊，功能上與 TC35兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶(hù)產(chǎn)品的體積。 TC35i與 GSM 2/2+兼容、雙頻 (GSM900/GSMl800)、 RS232數(shù)據(jù)口、符合 ETSI標(biāo)準(zhǔn) GSM0707和 GSM0705，且易于升級(jí)為 GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)的 AT命令接沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶(hù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)。 圖 12 GSM網(wǎng)絡(luò) GSM 網(wǎng)絡(luò)是國(guó)內(nèi)覆蓋范圍最廣，應(yīng)用最普遍的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)。主要利用其短消息業(yè)務(wù)（ SMS）實(shí)現(xiàn)上述功能， SMS 是通過(guò) GSM 網(wǎng)的控制信道傳輸用戶(hù)分組信息的一種增值服務(wù)，經(jīng)短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和前轉(zhuǎn)功能，特別適合信息量不大的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，它使用 GSM 網(wǎng)的公共控制信道，通話(huà)期間不影響短消息的傳輸。短消息業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸價(jià)格便宜，不占用話(huà)音；利用這些特點(diǎn)，及其雙向傳輸?shù)男阅?，可方便地?shí)現(xiàn)對(duì)于采集站設(shè)備的信息采集和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)等。 由于 GSM網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶(hù)無(wú)需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶(hù)節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，它對(duì)用戶(hù)的 數(shù)量也沒(méi)有限制，克服了傳統(tǒng)的專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大，維護(hù)費(fèi)用高，且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶(hù)數(shù)量有限的缺陷。比起傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，加上 GSM 的 SMS 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用 GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。 基于 GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息作為一種數(shù)據(jù)傳輸模式，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、用戶(hù)投資小、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于監(jiān)控采集點(diǎn)分散、覆蓋面廣、監(jiān)控點(diǎn)不固定、實(shí)時(shí)性要求較低的監(jiān)控 采集系統(tǒng)具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。 溫度控制的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 溫 度是工業(yè)對(duì)象中一個(gè)主要的被控參數(shù)，它是一種常見(jiàn)的過(guò)程變量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 溫度控制是許多機(jī)器的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進(jìn)行工件的加工與處理。不論是在生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的變化對(duì)生活、生產(chǎn)的某些細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)都會(huì)造成不同程度的影響，所以適時(shí)地對(duì)溫度 進(jìn)行控制具有重要的意義。 目前，市場(chǎng)上有很多比較先進(jìn)的溫度控制儀，如美國(guó)福祿克公司 (Fluke Corporation)提供的緊湊式高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)溫度爐，能滿(mǎn)足只有極少公司才可達(dá)到的IECIOIO 和 CSA 安全標(biāo)準(zhǔn)。其 500 系列溫控儀有以下特點(diǎn) :45℃ ～ 670℃ 可選溫度范圍，溫度穩(wěn)定性為 ℃ ，溫度一致性為 ℃ ，溫度不確定性 ℃ ，計(jì)算機(jī)接口包括RS232 標(biāo)準(zhǔn)配置，重量 ，尺寸為 318*203*267mm 。福祿克公司旗下的 HART 公司更是溫度校準(zhǔn)的恒溫曹世界第一銷(xiāo)量的公司， HART 設(shè)計(jì)的獨(dú)一無(wú)二的控制技術(shù)能夠給出 177。 的溫度穩(wěn)定性。恒溫槽設(shè)置點(diǎn)的超高分辨力可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后 5位的高精度。另外，還有德國(guó)的 Lauda 公司生產(chǎn)的加熱 /冷卻恒溫浴槽、冷卻器，溫度控制精度可達(dá)正負(fù) 。這些都是當(dāng)今在溫度控制領(lǐng)域研究出來(lái)的比較先進(jìn)的產(chǎn)品，其勢(shì)頭還將一路發(fā)展下去，本領(lǐng)域的研究還將不斷地進(jìn)行，也必將會(huì)有更多、更加先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品問(wèn)世。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二章 系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)分為監(jiān)測(cè)中心站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站兩部分：監(jiān)測(cè)中心站主要由監(jiān) 測(cè)中心站服務(wù)器、 GSM 無(wú)線(xiàn)通信模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件組成；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站主要由 AT89C52單片機(jī)及外圍電路、溫度傳感器和 GSM 無(wú)線(xiàn)通信模塊 (TC35i)組成。監(jiān)測(cè)中心控制 GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊收發(fā)短消息，接收各監(jiān)測(cè)分站采集的溫度數(shù)據(jù) ,然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理和打印等。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。同時(shí)控制 GSM 無(wú)線(xiàn)通信模塊收發(fā)短消息。監(jiān)測(cè)中心站與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站之間通過(guò) GSM 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程通信。實(shí)現(xiàn)了基于 GSM網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的 MCU 采用 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)。它是一種低電壓、低功耗、高性能的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8 KB 可反復(fù)擦寫(xiě)的程序存儲(chǔ)器和 256 B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)外圍電路除了包括單片機(jī)正常工作所必須的元件外，還包括鍵盤(pán)、 LED顯示電路及看門(mén)狗電路等，系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖 21 所示。 圖 21 單片機(jī)外圍電路原理圖 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 按鍵用于對(duì)終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 4 位 LED 顯示器可以顯示現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)。方便相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)讀取。為了實(shí)現(xiàn)可靠的復(fù)位信號(hào)，并且能在計(jì)算機(jī)受到干擾，程序不能正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。設(shè)計(jì)溫度采集電路時(shí)應(yīng)選用 Dallas 公司生產(chǎn)的微機(jī)監(jiān)控電路 DSl232(看門(mén)狗 )。其主要功能為：產(chǎn)生上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位；監(jiān)視電源電平；監(jiān)視軟件運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)程序運(yùn)行出現(xiàn)飛車(chē)時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路采用 Dallas 公司生產(chǎn)的 1Wire 接口數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20，它采用 3 引腳 T092 封裝：溫度測(cè)量范圍為 55℃ ～ +125℃ ．編程設(shè)置 9～ 12位分辨率?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 1Wire 的數(shù)字方式傳輸。大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。多個(gè) DSl8B20 可并聯(lián)至 3 或 2根總線(xiàn)上． CPU 只需 1根端口線(xiàn)就能與多個(gè) DSl8B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。溫度檢測(cè)電路原理圖如圖 21 所示，主機(jī)控制 DSl8B20實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換， DSl8B20 采用外接電源方式，其 VDD 端采用 3 v～ V電源供電 。 TC35i 通信模塊外圍電路 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，正向工業(yè)控制和遙控領(lǐng)域有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。為適應(yīng)這種需要，西門(mén)子公司推出了新一代無(wú)線(xiàn)通信 GSM 模塊 ——TC35i，基于該模塊的短消息功能，可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)用戶(hù)信息處理等功能，特別適用于控制中心與終端設(shè)備距離很遠(yuǎn)，或不便采用有線(xiàn)通信介質(zhì)等場(chǎng)合，例如油井信息采集后的傳輸、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、城市交通導(dǎo)向等均基于 TC35i 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。 TC35i 外圍電路接線(xiàn)圖如圖 22所示。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 22 TC35i外圍電路接線(xiàn)圖 電源電路分為充電電池 和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。充電電池為整個(gè)系統(tǒng)提供 V 工作電壓．同時(shí)產(chǎn)生 MAX232 所需要的 高電平：三端電源模塊 LM7806 將外部 12 V 直流電源轉(zhuǎn)換為 6 v．連接至 ZIF 連接器的 1 12 引腳。在充電模式下可為 TC35i 提供 6V／ 500mA 的充電電源。 啟動(dòng)電路由漏極開(kāi)路三極管和上電復(fù)位電路組成。模塊上電 10ms 后 (電池電壓須大于 3 V)，為使之正常工作，必須在 15 引腳 (IGT)施加低電平信號(hào)，至少保持 100 ms且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1ms，啟動(dòng)后 15 引腳應(yīng)保持高電平。 基帶處理器集成了一個(gè)與 ISO 78163 IC Card 標(biāo)準(zhǔn)兼容的 SIM 接口。為了適合外部的 SIM 接口，該 接口連接到主接口 (ZIF 連接器 )。在 為 SIM 卡預(yù)留 5 個(gè)引腳的基礎(chǔ)上， TC35 在 ZIF 連接器上為 SIM 卡接口預(yù)留了 6個(gè)引腳，所添加的 CCIN 引腳用來(lái)檢測(cè) SIM卡支架中是否插有 SIM卡。當(dāng)插入 SIM 卡，該引腳置為高電平時(shí)，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作。 數(shù)據(jù)通信電路主要實(shí)現(xiàn)短消息收發(fā)、與 PC機(jī)通信、軟件控制等功能。 TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 RS232接口電路標(biāo)準(zhǔn)。工作在 CMOS電平 ( V)。數(shù)據(jù)通信電路以 MAX232為核心實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 TC35 的 SYNC 引 腳有兩種工作模式，可用 AT 命令 AT SYNC 進(jìn)行切換。一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長(zhǎng)情況，另一種是指示 TC35 的工作狀態(tài)。本模塊使用的是后一種功能：當(dāng) LED熄滅時(shí) ,表明 TC35 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng) LED 為 600ms 亮 /600ms 熄時(shí)，表明 SIM 卡沒(méi)有插入或 TC35 正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng) LED 為 75ms 亮 /3s 熄時(shí)，表明 TC35已登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，處于持機(jī)狀態(tài)。 系統(tǒng)抗干擾措施 抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，沒(méi)有良好的抗干擾措施，系統(tǒng)就無(wú)法安全可靠的工作。當(dāng)然，我們只能通過(guò)系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)計(jì)盡 可能的減少干擾帶來(lái)的影響，而不可能完全消除干擾。本系統(tǒng)在抗干擾方面考慮了如下的問(wèn)題。 ①電源去耦，在電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間并聯(lián) 47uF和 ，并聯(lián)大電容為了去除低頻干擾，并聯(lián)小電容為了去除高頻干擾。 ②加寬地線(xiàn)和電源線(xiàn)，加寬后的地線(xiàn)和電源線(xiàn)是信號(hào)線(xiàn)的 7倍。 ③所有芯片可靠接地，并且接地線(xiàn)構(gòu)成環(huán)路。 ④手工布置元件和布線(xiàn)，連線(xiàn)盡可能短。 ⑤雙面板兩面的線(xiàn)條盡可能垂直交叉。 ⑥避免來(lái)自傳感器，測(cè)量信號(hào)功能模塊，控制信號(hào)功能信號(hào)的干擾，模擬電路通路通過(guò)隔離放大器進(jìn)行隔離 ，數(shù)字電路通過(guò)光電耦合器進(jìn)行隔離。 ⑦軟件設(shè)計(jì)中采用一些方法抗干擾，如軟件數(shù)字濾波，去抖動(dòng)，重復(fù)初始化等。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與硬件框圖 目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始使用的 GSM 模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。本設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子 TC35 系列的 TC35i 。這種無(wú)線(xiàn)模塊功能上與 TC35 兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶(hù)產(chǎn)品的體積。 TC35i 與 GSM2/2 兼容、雙頻（ GSM900/GSM1800）、RS232 數(shù)據(jù)接口，該模塊及射頻電路和基帶與一體 ，向用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶(hù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)。 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示。 圖 31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)主要的任務(wù)是監(jiān)測(cè)被控對(duì)象的溫度．然后通過(guò) TC35i發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。 下面分別對(duì)硬件電路的各部分進(jìn)行說(shuō)明。 AT89C52 單片機(jī) [4] AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)說(shuō)明 制造工藝為 CMOS的 AT89C52單片機(jī)采用的是 40只引腳的雙列直插封裝（ DIP）方式。其片內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖 32所示，如果按功能劃分，它由 8個(gè)部件組成，即微處理數(shù)據(jù)（ CPU），存儲(chǔ)器（ RAM），程序存儲(chǔ)器（ E2PROM）， I/O口（ P0口、 P1口、 P2口、 P3口），串行口，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 32 89C52單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)圖 ①數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）：片內(nèi)為 256個(gè)字節(jié)（單元），片外最多擴(kuò)至 64K字節(jié)。 ②程序存儲(chǔ)器（ E2PROM）： AT89C52單片機(jī)含有 8K字節(jié)的快擦寫(xiě)可編程 /擦除只讀存儲(chǔ)器（ E2PROM）。片內(nèi)最多可擴(kuò)至 64K字節(jié)。 ③中斷系統(tǒng)：具有 6個(gè)中斷源， 2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。 ④定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 3個(gè) 16位的定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器，具有四種工作方式。 ⑤串行口： 1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。 ⑥ P0口、 P1口、 P2口、 P3口：為 4個(gè)并行 8位 I/O口。 ⑦特殊功能寄存器（ SFR）：共有 21個(gè)，用于對(duì)于片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理，控制監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)特殊功能的 RAM區(qū)。 ⑧微處理