【正文】 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(gòu)成。 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(luò)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。 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 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(jié)構(gòu)設(shè)計，整體程序由主程序與子程序組成 ， 易 于 理解 和擴充。 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(luò)？ 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(guān)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(shè)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。 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。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。當 89S52 單片機的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 5ms 以上的高電平時，單片 6 機就完成復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后自動實現(xiàn)復(fù)位操作，上電后由于電容 C3 充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間；開關(guān)復(fù)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(guān)操作使單片機復(fù)位。 矩陣鍵盤 ： 融合了強制啟動或關(guān)閉系統(tǒng)功能與自由設(shè)置溫度上下限功能。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(guān)閉”、“設(shè)置”“加一”“減一”，剩下的 1個可用于其他擴展。 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。 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(shè)置應(yīng)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) 。 （ 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。固有測溫分辨率為 ℃。 （ 5） 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字 。 （ 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。 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。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(yù)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(yù)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，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， DS18B20 溫度傳感器的 3腳與 2腳間連接一個 ，用以抬高 2 腳的電位。 CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。如主 機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。因此，對讀寫的操作時序要求嚴格。在 DS18B20 操作中，有了比較 精確的延時保證，就可以對 DS18B20 進行讀寫操作、溫度轉(zhuǎn)換及顯示等操作。 該裝置信號線高的時候，內(nèi)部電容器儲存能量通由 一 線通信線路給片子供電，而且在低電預(yù)置 斜率累加器 計數(shù)比較器 減法計數(shù)器 低溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 減到 0 溫度寄存器 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 2 減到 0 增加 停止 9 平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與熱敏電阻比較 DS18B20 熱敏電阻 測溫范圍 55℃ — +125℃ 55℃ — +150℃ 測量精度 177。 1℃（需較正） 系統(tǒng)管理性 很好 較差 擴充性 全球唯一編號 , 易 管理 布線有關(guān) (開關(guān)位置決 定 ) 集成化 高 無 穩(wěn)定性 很高 較差 抗干擾性 好 較差 壽命 長 較長 數(shù)字化 全 無 價格 較高 較低 互換性 很好 一般 線纜影響精度 無 有 告警設(shè)定 有 無 測控分機數(shù)量 少 多 線纜用量 節(jié)省 較多 綜上所述： 本系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 在應(yīng)用系統(tǒng)中很容易集成 。 10 TC35 模塊的 工作原理 與應(yīng)用電路 TC35 模塊在本系統(tǒng)的應(yīng)用外圍電路如下圖所示， 其 主要由幾部分組成：電源供電電路、啟動電路、指示燈電路、 SIM 卡電路、串口通信電路。 2） 啟動電路：接通電源后，必須給 IGT 引腳加上一個超過 100 ms 的低電平，這樣 TC35 模塊才能正常啟動，啟動后， IGT引腳應(yīng)保持高電平 ()。 3） 指示燈電路： SYNC 引腳通過一個 NPN三極管來控制 LED指示燈，構(gòu)成了一個狀態(tài)指示電路。 11 4） SIM 卡電路： TC35 模塊 在 ZIF 連接器上為 SIM 卡接口預(yù)留了 6 個引腳 （ CCVCC、CCGND、 CCRST， CCIO， CCCLK， CCIN） ，所添加的 CCIN 引腳用來檢測 SIM 卡支架中是否插有 SIM 卡。 5） 串口通信電路： TC35 模塊的 RxD0 引腳與 TxD0 引腳通過 MAX3232 電平轉(zhuǎn)換與PC 或單片機的串口相連接，可以實現(xiàn)串行通信。 顯示電路 七段 LED 顯示器內(nèi)部由 7個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管 的亮暗組合成字符。本設(shè)計采用共陽極型七段 LED。 U7 和 U8 的 I/O 口接 P0,通過控制 74HC573 的鎖存端來控制其工作。 為了節(jié)約接口資源和簡化電路，本設(shè)計采用了動態(tài)掃描方式。本設(shè)計 12 的電源是以 開關(guān)電源芯片 LM2596ADJ 為核心的 電源 模塊電路，將 12V/2A 電源轉(zhuǎn)換為 輸出。 繼電器與 單片機 端口相連。若單片機控制端輸出 高 電平，則外部電路開關(guān)斷開，外部裝置不工作。其構(gòu)成圖如圖 所示。若 為 高 電平， 三極管截止，蜂鳴器不工作 。本系統(tǒng)軟件全部采用 C 語言編寫。程序分兩大模塊有： 溫度傳感器系列處理： 溫度檢測程序、溫度顯示程序、比較處理程序、修改限值程序、延時程序； GSM 網(wǎng)絡(luò) （即控制 TC35 收發(fā)短信程序）： TC35 模塊初始化、控制 TC35 模塊發(fā)送短信息、控制 TC35 模塊接收短信息、控制 TC35 模塊刪除短消息、讀寫 SIM 卡的電話本 ； 矩陣 鍵盤掃描程序、單片機看門狗技術(shù)抗干擾 。 時序及 程序流程 圖 如下 ： 14 圖 DS18B20子 程序流程圖 N Y Y N 設(shè)定溫度限值 讀傳感器溫度值 溫度值處理 溫度顯示 按鍵掃描 溫度不 越限？ 越限處理 改限值？ 保存限值 系統(tǒng)初始化 開始 15 溫度檢測程序 該程序功能是把數(shù)字傳感器 DS18B20 檢測 當前 工業(yè)設(shè)備環(huán)境或所監(jiān)測的環(huán)境 溫度值 ，如果在檢測時發(fā)現(xiàn)傳感器不存在則會發(fā)出報警聲，只有在傳感器存在的情況才將檢測的溫度值 讀入單片機內(nèi)存單元。程序流程圖如下： 圖 比較處理 程序流程圖 GSM 主程序 與 SMS(Short Message Service)有關(guān)的 主要 AT指令 AT指令 功 能 AT+CMGC Send an SMS mand(發(fā)出一條短消息命令 ) AT+CMGD Delete SMS message(刪除 SIM 卡內(nèi)存的短消息 ) AT+CMGF Select SMS message format(選擇短消息信息格式 ) AT+CMGL List SMS message from preferred store(列出 SIM 卡中的 信 息 ) AT+CMGR Read SMS m