【導讀】果表明該方案的有效性。單片機控制GSM模塊，利用短消息傳輸來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的方案。通過分析GSM模塊與單片機的接口設計簡單介紹了TC35i模塊的常用指令及編碼規(guī)則，著重介紹了GSM網(wǎng)絡、TC35i模塊、單片機AT89C52、DS18B20和DS1232的工作原理和。塊的數(shù)據(jù)傳輸終端。該方案還具有通用性，可廣泛應用于橋梁混凝土測溫、油氣井場、電力電纜火災。監(jiān)測、糧倉及物資倉庫溫度監(jiān)測。具有很廣闊的發(fā)展前景。

　　

【正文】 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 20 DS18B20 的主要特性 （ 1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可 由數(shù)據(jù)線供電 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在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 （ 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) （ 5） 測 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。 ℃ （ 6） 可編程的分辨率為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 （ 7） 在 9位分辨率時最多在 ， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 （ 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 （ 9） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正 常工作 DS18B20 的工作原理 根據(jù)環(huán)境溫度測試的 要求 ，它主要有 CPU芯片 AT89C5溫度傳感器 DS18B顯示部分 LED等。為了使環(huán)境溫度 測得準確，我們必須 考慮空間的大小，空間的密封、通風情況。根據(jù)環(huán)境 的各種布局，安裝 DS18B20 的個數(shù)來測試 環(huán)境 溫度。下面以一個DS18B20 來說明環(huán)境溫度的測試原理。 DS18B20 溫度傳感器以 一線總線 的數(shù)字量串行輸出方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。我們將 DS18B20 溫度傳感器與 CPU 芯片 AT89C52 的 相連， LED 將測試的值顯示出來。將 CPU和 LED部分裝在盒子里面， DS18B20 溫度傳感器根據(jù)需要裝在需要測試的地點，只要通過連接線與 CPU 相連即可。 CPU 芯片 AT89C52通過軟件編程，控制 DS18B20 的工作，并將 DS18B20 的數(shù)字輸出量讀回，經(jīng)計算處理，然后送入 LED 顯示模塊進行溫度測試值顯示。 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測溫原理如圖 36沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 21 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。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。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)，當計數(shù)器 1的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1的預置將重新被裝入，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，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 36 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預置值。 圖 36 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20 使用中注意事 項 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： （ 1）較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 22 （ 2）在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多 個 DS18B20，在實際應用中并非如此。當單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 （ 3）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設 計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 （ 4）在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 （ 5）測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。 TC35i 通信模塊 TC35i 模塊概述 TC35i 新版西門子工業(yè) GSM 模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊 ,工作在EGSM900 和 GSM1800 雙頻段 ,電源范圍為直流 ～ ,電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )， 峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號 , 功耗在 EGSM900(4 類 )和 GSM1800(1 類 )分別為 2W和 1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM卡讀卡器和天線。 SIM 電壓為 3V/， TC35i 的數(shù)據(jù)接口 (CMOS 電平 )通過 AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù) ,可選波特率為 300b/s～ 115kb/s , 自動波特率為～ 115kb/s。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service,短消息 ),可通過 AT 命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復 。 TC35i 由供電模塊 (ASIC)、閃存、 ZIF 連接器、天線接口等 6部分組成。作為 TC35i的核心基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字功能。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 23 TC35i 模塊引腳介紹 [6] TC35i 模塊 的實物圖如圖 37 圖 37 TC35i模塊實物圖 TC35i 模塊有 40 個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座 )連接器引出。這 40 個引腳可以劃分為 5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、音頻接口和控制。 TC35i 的第 1～ 5引腳是正電源輸入腳通常推薦值 ，第 6～ 10 引腳是電源地。1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14 為ACCUTEMP 接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。 15腳是啟動腳 IGT，系統(tǒng)加電后為使 TC35i 進入工作狀態(tài) ,必須給 IGT 加一個大于 100ms 的低脈沖 ,電平下降持續(xù)時間不可超過 1ms。 16～ 23 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、DTR0 和 DCD0。 tc35i 模塊的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合ITUT RS232 接口標準。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗位，波特率在 300bps~115kbps 之間可選，默認 9600。硬件握手信號用 RTS0/CTS0，軟件流量控制用 XON/XOFF， CMOS 電平，支持標準的 AT 命令集。 其中 18腳 RxD0、 19 腳 TxD0 為 TTL 的串口通訊腳，需要和單片機或者 PC 通訊。 TC35i 使用外接式 SIM 卡 , 24～ 29 為 SIM卡引腳， SIM 卡同 TC35i 是這樣 連接的 :SIM 上的 CCRST、 CCIO、 CCCL、 CCVCC 和 CCGND 通過 SIM 卡閱讀器與 TC35i 的同名端直接相連， ZIF 連接座的 CCIN 引腳用來檢測 SIM 卡是否插好，如果連接正確，則 CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平。 TC35i 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i 的工作狀態(tài)，可用 AT命令 AT+SYNC 進行切換，本模塊使用的是后一種。當 LED 熄滅時 ,表明 TC35i 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當 LED 為 600 ms 亮 /600ms沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 24 熄時，表明 SIM卡沒有插入或 TC35i 正在進行網(wǎng)絡登錄；當 LED為 75 ms 亮 /3s 熄時，表明 TC35i 已登錄進網(wǎng)絡，處于待機狀態(tài)。 3 32 腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為SYNC。 35～ 38 為語音接口， 3 36 接揚聲器放音。 3 38 可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端， 39是話筒負端） TC35的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合 ITUT RS232接口標準。它有固定的參數(shù)： 8位數(shù)據(jù)位和 1位停止位，無校驗位，波特 率在 300bps～ 115kbps之間可選，硬件握手信號用 RTS0/CTS0，軟件流量控制用 XON/XOFF， CMOS電平，支持標準的 AT命令集。 TC35i 模塊特性 TC35i主要特性包括以下幾點： （ 1） 頻段為雙頻 GSM900MHz和 GSMl800MHz (phase 2/2+)； （ 2） 支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； （ 3） 高集成度 ( 36mm )； （ 4） 質(zhì)量為 9g； （ 5） 電源電壓為單一電壓 ～ ； （ 6） 可選波特率 300bps～ 115kbps，動波特率 ～ 115kbps； （ 7） 電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為 ，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )，； （ 8） 溫度范圍 —— 正常操作 20℃ ～ +55℃，存放 30℃ ～ +85℃； （ 9） SIM電壓為 3V/。 “看門狗”電路 DS1232 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機在工業(yè)自動化領(lǐng)域和智能化產(chǎn)品中得到了廣泛的應用。如何提高單片機產(chǎn)品的抗干擾能力是產(chǎn)品開發(fā)和設計人員所面臨和必須解決的問題 。關(guān)于抗干擾的具體方法在很多書籍和文章中都有較為詳盡的論述，本文不再贅述。美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的“看門狗 (WATCHDOG)”集成電路 DS1232 具有性能可靠、使用簡單、價格低廉的特點，應用在單片機產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力，我們曾將 DS1232 應用到“糧食中心庫糧倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)”、“銀行利率顯示屏”、“多功沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 25 能電腦時鐘”、“電廠皮帶秤測速系統(tǒng)”和“全自動限電計量系統(tǒng)”中，在實際使用中收到了良好的效果。 DS1232 的結(jié)構(gòu)及特點 （ 1） 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu) [7] 圖 38 DS1232外形及引腳排列 DS1232 是由美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)控電路，采用 8腳 DIP 封裝，如圖38所示 各引腳功能如下： PBRST：按鈕復位輸入端 。 TD：看門狗定時器延時設置端； TOL： 5％或 10％電壓監(jiān)測選擇端； GND：電源地； RST：高電平有效復位輸出端； /RST：低電平有效復位輸出端； ST：周期輸入端 。 Vcc：電源。 （ 2） DS1232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1232 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)框圖如圖 39 所示。 沈陽建筑大學畢業(yè)設計（論文） 26 圖 39 DS1232內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 （ 3） 主要特點 DS1232 具有如下特點： ①具有 8腳 DIP 封裝和 16腳 SOIC 貼片封裝兩種形式，可以滿足不