【正文】 作為微控器，選用數(shù)字溫度傳感器，對溫度進行控制， 提出了一種基于 GPRS 技術(shù)的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案，采用AT89C51 單片機和 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過 GPRS 模塊 TC39i實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)傳輸和接收， 具有精度高、穩(wěn)定性好的特點。 GPRS 技術(shù)從實驗室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用 ， 經(jīng)過了長時間的完善，技術(shù)先進可靠。因而 設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。 1 基于 GPRS 的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 基于 GPRS 的遠程溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 2 基于 GPRS的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金 、 化丁 、 機械 、 食品等領(lǐng)域 。 溫度控制是丁業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制。例如：在冶金工業(yè) 、 化工生產(chǎn) 、 電力工程 、 造紙行業(yè) 、 機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中 ， 人們都需要對各類加熱爐 、 熱處理爐 、 反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制 ； 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食儲備、計算機機房等都需要對溫度進行控制。 GPRS 作為一種高速、高效、經(jīng)濟的無線系統(tǒng) ， 具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)帶寬寬、適應(yīng)性強、計價按數(shù)據(jù)流量計算、實時在線的優(yōu)點，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾大量的數(shù)據(jù)傳輸，能夠滿足數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的雙向數(shù)據(jù)信息傳輸。 GPRS 設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開機就能自動附著到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)上 ， 與數(shù)據(jù)中心實時在線進行實時數(shù)據(jù)通信 ， 高速輸，可靠性高。硬件方面設(shè)計了一個基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng) ， 以 AT89C51 單片機為核心，采用了溫度傳感器 DS18B20， 以 GPRS 無線通信模塊為基礎(chǔ)，基于 AT 指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個遠程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 對溫度進行控制。 關(guān)鍵詞： 溫度采集系統(tǒng)；監(jiān)控軟件；單片機 3 GPRSbased remote temperature monitoring system Abstract:Temperature is the main accused in the industrial production one of the parameters, associated with a variety of temperature control systems are widely used in metallurgy, chemical Ding, machinery, food and other control is the small business often encountered in production process on the temperature control process directly influences the quality of example: in the metallurgical industry, chemical production, power engineering, paper industry, machinery manufacturing and food processing and many other areas, people need all kinds of furnace, heat treatment furnace, the temperature in the reactor and boiler testing and control。傳統(tǒng)的有線測溫方式存在著布線復(fù)雜 ， 線路容易老化等問題。 隨著 計算機技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機遠程無線監(jiān)控技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛 。 GPRS設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開機就能自動附著到 GPRS網(wǎng)絡(luò)上 ， 與數(shù)據(jù)中心實時在線進行實時數(shù)據(jù)通信 ， 高速輸，可靠性高。這些特點適合于提高企業(yè)計量信息的及時性、可靠性、準確性和實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化。其遠程線路鋪設(shè)及維護的成本過高，引線過長 ， 導(dǎo)致整個系統(tǒng)的傳輸速率變慢、功耗上升、穩(wěn)定性下降。 隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，采用無線的傳輸方式已成為遠程分布式溫度監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢。溫度傳輸?shù)膶崟r性與可靠性成了設(shè)計遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。溫度檢測采用 DS18B20， 非常適用于多點 、 惡劣環(huán)境下的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。GSM模塊利于系統(tǒng)集成 ， 成本較低 ， 運行穩(wěn)定可靠 ， 適用于遠距離監(jiān)測 ， 不受地形條件的限制 ， 有著廣泛的應(yīng)用前景。 基于 GPRS 的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 6 2. 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是溫度采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過 GPRS 模塊發(fā)送到監(jiān)控計算機上。 GPRS 接收模塊接收發(fā)送模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，通過 RS232 通信接口連接 GPRS 模塊實現(xiàn)與上位機通信，將數(shù)據(jù)上傳至上位機，實現(xiàn)在上位機中對室內(nèi)溫度遠程的分析、管理。 DS18B20 簡介 DS18B20 為單總線數(shù)字化溫度傳感器，由其組成的測溫系統(tǒng)精度較高，能達到小數(shù)點后 3 位，而且具有連接方便，占用接口線少等優(yōu)點。溫度測量的范圍為 55～ + 125℃ ，測量的分辨率為 0. 5℃ ， 最高可達 01062 5 ℃ ， 工作的電壓范圍 : + 310～ 5. 5 V。其中 VCC 接 313 V 電源 ， 電源端外接一個約為 417 kΩ 的上拉電阻 ， 當(dāng)總線閑置時 ， 其狀態(tài)為高電平。 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(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1，溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。圖中的頻率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。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)。其中， 1 腳 GND， 2 腳為數(shù)據(jù)預(yù)置 頻率累加器 計數(shù)比較器 低溫度系數(shù)振蕩器 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 減到 0 減法計數(shù)器 2 減到 0 預(yù)置 溫度寄存器 增加 停止 基于 GPRS 的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 8 輸入端， 3 腳 VCC， 2 腳與 3 腳間接上一個 的電阻，形成上拉電阻。 G N DV C CDP 1 0D S 1 8 B 2 0A T 8 9 C 5 1v c cR 4 . 7 K 圖 23 DS18B20 溫度采集電路 單片機電路設(shè)計 單片機選擇及簡介 單片機選用的是 Atmel公司的 AT89C51 單片機， AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器。單片機的外圍電路主要包括時鐘電路和復(fù)位電路。 b．管腳說明： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 9 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T21P11/T2EX2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U7AT89C51 圖 24 AT89C51 芯片引腳圖 VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗 時， P1 口作為低八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址 信號和控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 復(fù)位電路 按鍵復(fù)位是利用開關(guān)按鈕來實現(xiàn)的，即通電后，按下開關(guān)，使得瞬間 RST 端的電位與 Vcc 相同，隨著電容上儲能增加，電容電壓也增大，充電電流減少， RESET端的電位逐漸下降。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。高電平有效的持續(xù)時鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 11 間應(yīng)為 24 個振蕩周期以上。本次設(shè)計中采用按鍵復(fù)位的方法進行復(fù)位操作。 A T 8 9 C 5 1R E S E TS1R120 0R210 K+C110 uFV C CR E T 圖 25 單片機復(fù)位電路 單片機時鐘電路 單片機時鐘電路就是提供單片機內(nèi)部各種操作的時間基準的電路，沒有時鐘電路單片機就無法工作。 內(nèi)部方式：在 XTAL1 和 XTAL2 端外接石英晶體作定時組件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。 fosc 可在 2MHZ—12MHZ 選擇。 Y11 2 M H ZC83 3 p FC93 3 p FA T 8 9 C 5 1X 2X 1 圖 26 時鐘電路 基于 GPRS 的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 12 單片機外圍電路設(shè)計 圖 27 是單片機的外圍電路，主要包括晶振電路、復(fù)位電路、采集電路。 圖中， C C2 和 Y1 與單片機的 XTAL XTAL2 管教相連，組成時鐘電路，C R1 以及 S1 與單片機的復(fù)位信號的輸入端相連，組成單片機復(fù)位電路，完成復(fù)位功能。這就是輸入部分的電路圖設(shè)計。 GPRS DTU 就是用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，它采用工業(yè)級嵌入式處理器，內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議棧 。 GPRS DTU 的選型 ZWG23A 是一款基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備，提供全透明數(shù)據(jù)通道，可以方便的實現(xiàn)遠程、無線、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式。 ZWG23A 具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣（移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍， 能使用移動電話的地方就可以使用）組網(wǎng)靈活快捷（安裝即可使用）、運行成本低（按流量計費）等諸多優(yōu)點。 ZWG23A的結(jié)構(gòu)特點 ? 支持數(shù)據(jù)透明傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換 ? 支持備用數(shù)據(jù)中心 ? 支持點對點互連功能 ? 支持 APN 虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù) ? 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名或 IP 地址訪問 ? 支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電三種工作方式 ? 支持短信和電話喚醒功能 ? 支持斷線自動重連功能 ? 具有連接時機可控功能，節(jié)約流量 ? 支持本地和遠程圖形化界面配置與維護 ? 支持 短信配置與維護 ? 支持本地和遠程固件升級 ? RS232 DB9 串口，具有流控信號線和上線指示信號線 ? 支持數(shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無縫銜接現(xiàn)有上位機軟件 ? 支持 5V～ 26V 寬范圍供電 ? 工作電流最大 300mA 、在線待機電流 ≤31mA、休眠時 ≤14mA ? 多重軟硬件可靠設(shè)計，復(fù)合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備安全運行 圖 28就是 ZW