基于gprs的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于GPRS的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計本文介紹一種基于GPRS技術(shù)的電X參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測解決方案。將溫度采集模塊和GPRS通信模塊相結(jié)合，實現(xiàn)對溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)測、分析、記錄。系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過GPRS模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收，結(jié)構(gòu)簡單、性價比高，可廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖場、糧庫、電力機(jī)房等場合。關(guān)鍵詞：GPRS；遠(yuǎn)程監(jiān)測；溫度傳感器引言　　　　　　　　　　　　　　　　隨著通信技術(shù)的發(fā)展和自動化水平的提高，溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)測已經(jīng)成為許多跟溫度有關(guān)的行業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)和減少損失采取的重要措施之一。在實際場合中由于監(jiān)測點分散

2、、偏遠(yuǎn)以及時間限制等原因，采用傳統(tǒng)的溫度測量方式周期長、成本高，而且測量員必須到現(xiàn)場進(jìn)行測量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了一種基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案，采用AT89C51單片機(jī)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(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收。目前，雖然3G技術(shù)已經(jīng)開始推廣，但并沒有普及，同時由于受到硬件成本和運營商通信資費的約束，GPRS技術(shù)在相當(dāng)長時間內(nèi)還是進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。1系統(tǒng)總體設(shè)計　　系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是將溫度采集模塊采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)控計算機(jī)上。溫度傳感器把

3、監(jiān)測現(xiàn)場的溫度處理發(fā)送給AT89C51單片機(jī)，溫度數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理，再由GPRS發(fā)送模塊發(fā)送出去。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(jī)通信，將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，實現(xiàn)在上位機(jī)中對監(jiān)測現(xiàn)場溫度的遠(yuǎn)程分析、管理。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示?！　　　D1系統(tǒng)總體框圖2系統(tǒng)硬件設(shè)計　　現(xiàn)場溫度采集模塊是一個現(xiàn)場實時監(jiān)測設(shè)備，可以獨立穩(wěn)定運行，對監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理、狀態(tài)分析和實時顯示。GPRS通信模塊的功能則是將數(shù)據(jù)實時傳送到監(jiān)控計算機(jī)。2.1單片機(jī)外圍電路設(shè)計　　該系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，AT8

4、9C51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CMOS8位微處理器。單片機(jī)的外圍電路主要包括晶振電路、復(fù)位電路、采集電路。單片機(jī)的外圍電路如圖2所示。圖2單片機(jī)外圍電路2.2溫度采集電路設(shè)計　溫度傳感器采用國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。它采用3引腳T0-92封裝，無需外部元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0V至5.5V，無需備用電源。測量溫度范圍為-55°C至+125℃。該溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒，用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置?！”驹O(shè)計中，DS18B20的1腳接地，

5、2腳為數(shù)據(jù)輸入端，3腳接VCC，2腳與3腳間接上一個4.7K的電阻，形成上拉電阻。溫度采集電路如圖3所示。圖3溫度采集電路2.3GPRS通信模塊設(shè)計　TC39i的供電電源為3.3～4.8V，典型值為4.2V。當(dāng)電壓低于3.3V時，模塊可自動關(guān)機(jī)，同時模塊在不同工作模式時電流不同，在發(fā)射脈沖時電流峰值高達(dá)2A，在此電流峰值時，電源電壓下降值不能超過0.4V，所以對電源的要求很高。本設(shè)計中穩(wěn)壓電源部分由LM2576S將外部+5V的直流電壓轉(zhuǎn)換成為4.2V，為整個系統(tǒng)提供供電電壓同時產(chǎn)生MAX323所需的高電平。　TC39i的啟動電路由AT89C51來實現(xiàn)。模塊上電10ms后

6、,為保證整個系統(tǒng)正常啟動，IGT信號必須在保持大于100ms的低電平再階躍到高電平，且下降沿時間要小于1ms。啟動后，IGT信號應(yīng)保持高電平。　TC39i的基帶處理器集成了一個與ISO7816-3ICCard標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM卡接口。為了適應(yīng)外部的SIM卡接口，該接口連接到ZIF引腳。TC39iZIF連接器為SIM卡接口預(yù)留了6個引腳，SIMPRES引腳用來檢測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，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。GPRS通信模塊電路如圖4所示。圖4GPRS通信模塊電路3系統(tǒng)軟件設(shè)計　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括監(jiān)測對象溫度的采集程序

7、和GPRS通信程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計的重點在于單片機(jī)的編程。通過向TC39i寫入不同的AT指令完成多種功能。3.1軟件的總體設(shè)計　　在總體程序流程圖中，系統(tǒng)軟件的重點在于對單片機(jī)的編程。包括向AT89C51對TC39i的初始化以及對串行口通信速率、短消息模式、短消息中心號碼的初始化。這些初始化指令是通過AT指令寫入的，因此在編程時將這些常用到的AT指令編成表格，存放在AT89C51的程序存儲器內(nèi)，以便使用。流程圖如圖5所示。其中A、B中斷子程序只是發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致，對應(yīng)的流程一致。圖5系統(tǒng)軟件總體流程圖3.2溫度采集程序設(shè)計　　先復(fù)位DS1