正文)基于gsm网络的智能温度监测系统

正文)基于gsm网络的智能温度监测系统内容摘要：

度寄存器中的数值即为所测温度。 图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减 法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是 DS18B20 的测温原理。 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。 系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行。 操作协议为：初始化 DS18B20（发复位脉冲）→发 ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 8 图 DS18B20的内部测温电路框图 DS18B20 控制方法 DS18B20 与单片机的连接有两种方法，一种是 Vcc接外部电源， GND 接地，I/O 与单片机的 I/O 线相连；另一种是用寄生电源供电，此时 VDD、 GND 接地， 2脚作为信号线，与 STC89C52 的这 管脚相接。 无论是内部寄生电源还是外部供电， DS18B20 温度传感器的 3脚与 2脚间连接一个 ，用以抬高 2 脚的电位。 这样才保证总线上有足够的驱动电流对 DS18B20 进行读写操作。 CPU 对 DS18B20 的访问流程是：先对 DS18B20 初始化，再进行 ROM 操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。 如主 机控制 DS18B20 完成温度转换这一过程，根据 DS18B20 的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后发送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 DS18B20 的延时问题 虽然 DS18B20 有诸多优点，但使用起来并非易事，由于采用单总线数据传输方式， DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线完成。 因此，对读写的操作时序要求严格。 为保证 DS18B20 的严格 I/O 时序，需要做较精确的延时。 在 DS18B20 操作中，有了比较 精确的延时保证，就可以对 DS18B20 进行读写操作、温度转换及显示等操作。 DS18B20 内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： （ 1） 64 位光刻 ROM（ 2）温度传感器（ 3）非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL（ 4）高速暂存器。 该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由 一 线通信线路给片子供电，而且在低电预置 斜率累加器 计数比较器 减法计数器 低温度系数振荡器 预置 减到 0 温度寄存器 高温度系数振荡器 减法计数器 2 减到 0 增加 停止 9 平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 DS18B20 的电源也可以从外部 的电压得到。 数字温度传感器 DS18B20 与热敏电阻比较 DS18B20 热敏电阻 测温范围 55℃ — +125℃ 55℃ — +150℃ 测量精度 177。 ℃ 177。 1℃（需较正） 系统管理性 很好 较差 扩充性 全球唯一编号 , 易 管理 布线有关 (开关位置决 定 ) 集成化 高 无 稳定性 很高 较差 抗干扰性 好 较差 寿命 长 较长 数字化 全 无 价格 较高 较低 互换性 很好 一般 线缆影响精度 无 有 告警设定 有 无 测控分机数量 少 多 线缆用量 节省 较多 综上所述： 本系统采用数字温度传感器 DS18B20。 TC35 模块 外围电路 TC35 模块 概述 TC35 模块 是西门子公司开发的高性能 GSM 模块， 主要由 GSM 基带处理器 、GSM 射频模块 、 供电模块 (ASIC)、 闪存 、 ZIF 连接器 、 天线接口六部分组成。 在应用系统中很容易集成。 其 主要 特点是 ： (1)频段为双频 GSM900MHz 和GSM1800MHz； (2)支持数据、语音、短消息和传真 ； (3)电源范围宽 （ ～ ）；(4)具有 RS232 接口和语音接口 ； (5)可选波特率为 300bps～ 115kbps， 自动波特率为 ～ 115kbps； (6)它支持 文本 模式 和 PDU 模 式的 SMS 短消息 ； (7)具有 AT命令集接口。 10 TC35 模块的 工作原理 与应用电路 TC35 模块在本系统的应用外围电路如下图所示， 其 主要由几部分组成：电源供电电路、启动电路、指示灯电路、 SIM 卡电路、串口通信电路。 图 TC35模块的外围电路图 1） 电源供电：主要是由 LM2596ADJ 为核心的稳压电源电路（下述）输出 接到 TC35 模块的 ZIF 接口（ 40引脚）的第 1～ 5引脚（ Vbatt+），而第 6～ 10引脚（ GND）接地。 2） 启动电路：接通电源后，必须给 IGT 引脚加上一个超过 100 ms 的低电平，这样 TC35 模块才能正常启动，启动后， IGT引脚应保持高电平 ()。 其硬件电路连接如电路图所示： IGT 引脚通过一个电阻和控制按键与地（低电平）连接。 3） 指示灯电路： SYNC 引脚通过一个 NPN三极管来控制 LED指示灯，构成了一个状态指示电路。 通过指示灯的亮灭情况可以判断 TC35 模块的工作状态：当 LED 熄灭时，表示 TC35 模块没有工作；当 LED 亮 600ms 灭 600 ms 时，指示SIM 卡没有插好或者正在网络登录中；当 LED 亮 75ms 灭 3s 时， 说明 TC35模块 启动登录成功。 11 4） SIM 卡电路： TC35 模块 在 ZIF 连接器上为 SIM 卡接口预留了 6 个引脚 （ CCVCC、CCGND、 CCRST， CCIO， CCCLK， CCIN） ，所添加的 CCIN 引脚用来检测 SIM 卡支架中是否插有 SIM 卡。 当插入 SIM 卡，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。 5） 串口通信电路： TC35 模块的 RxD0 引脚与 TxD0 引脚通过 MAX3232 电平转换与PC 或单片机的串口相连接，可以实现串行通信。 MAX3232 的典型转换电路如上述电路图 所示。 显示电路 七段 LED 显示器内部由 7个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管 的亮暗组合成字符。 根据其内部发光二极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。 本设计采用共阳极型七段 LED。 根据显示温度数值的范围，采用四 位数码管，由两个锁存器 74HC573 来控制，段选锁存端 DUAN 接 ,位选锁存端 WEI 接。 U7 和 U8 的 I/O 口接 P0,通过控制 74HC573 的锁存端来控制其工作。 数码管接口有静态接口和动态接口两种：静态接口为固定显示方式，无闪烁，这种接法占用单片机接口多，不宜采用；动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显 示现象，这种显示需要一个接口完成字形的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮（数位选择）。 为了节约接口资源和简化电路，本设计采用了动态扫描方式。 图 电源电路 电源电路为整个系统提供直流电，在系统的设计中也不容马虎 ， 还 要考虑到提供的电源要满足 TC35 模块的 工作电流，否则， TC35 将不能正常工作。 本设计 12 的电源是以 开关电源芯片 LM2596ADJ 为核心的 电源 模块电路，将 12V/2A 电源转换为 输出。 应用电路如下图 所示 图 电源电路 驱动外 设 电路 本系统有二路外部装置电路如图 ，因 为 二路电路工作原理基本相同，不同的是外部装置，分别为降温装置（制冷机）和升温装置（加热设备） ，故在此只用一个继电器为例。 继电器与 单片机 端口相连。 若单片机的 端口输出 低 电平，则加在三极管 B 极的电压使得三极管 导通 ，使得固态继电器控制端有电流通过，外部电路开关被吸合，则外部降温装置（ 制冷机）或升温装置（加热设备 ）工作。 若单片机控制端输出 高 电平，则外部电路开关断开，外部装置不工作。 图 驱动外部装置电路 报警电路 接口电路主要完成报警 声。 其构成图如图 所示。 为报警信号输出端口，当 口输出报警信号（ 低 电平），使三极管 导通 ，则电流经过 R32，从三极管 E 极流向 C 极 使 蜂鸣器 工作， 蜂鸣器 则 发出报警声。 若 为 高 电平， 三极管截止，蜂鸣器不工作。 13 图 报警电路 7 系统 软件设计 程序设计思想 C语言具有可读性 与 可移植性强等特点，是使用最多的程序设计语言。 本系统软件全部采用 C 语言编写。 本系统使用了模块化的结构程序设计思想对软件进行设计 ， 这样 使系统控制软件便于调试与优化，也便 于 理解和阅读系统的程序 设计。 程序分两大模块有： 温度传感器系列处理： 温度检测程序、温度显示程序、比较处理程序、修改限值程序、延时程序； GSM 网络 （即控制 TC35 收发短信程序）： TC35 模块初始化、控制 TC35 模块发送短信息、控制 TC35 模块接收短信息、控制 TC35 模块删除短消息、读写 SIM 卡的电话本 ； 矩阵 键盘扫描程序、单片机看门狗技术抗干扰。 温度传感器 子 程序 电路正常工作 情况下是不断地循环程序， 程序主要功能是不断检测温度并调用子程序显示温度值，同时，将温度值与预先设定的限值作比较，不断检测修改限值按键，实现对 工业设备环境或所监测的环境 温度 进行 实时监控。 时序及 程序流程 图 如下 ： 14 图 DS18B20子 程序流程图 N Y Y N 设定温度限值 读传感器温度值 温度值处理 温度显示 按键扫描 温度不 越限。 越限处理 改限值。 保存限值 系统初始化 开始 15 温度检测程序 该程序功能是把数字传感器 DS18B20 检测 当前 工业设备环境或所监测的环境 温度值 ，如果在检测时发现传感器不存在则会发出报警声，只有在传感器存在的情况才将检测的温度值 读入单片机内存单元。 其 检测 程序流程图 具体 如下： 图 DS18B20温度检测程序流程图 N Y 发出温度转换命令令 写入 18B20 读温度前复位 报警 18B20 复位 开始 18B20 存在。 延时 发出读温度命令 写入 18B20 读入温度值数据 返回 16 比较处理程序 程序功能是取当前温度值与限值比较，若温度 低于设定的下限值，外部报警电路工作，且 加热 装置工作；若温度≥设定的上限值，报警、 制冷 装置工作；如果温度在设定范围内，系统不报警、 加热与制冷 装置不工作。 程序流程图如下： 图 比较处理 程序流程图 GSM 主程序 与 SMS(Short Message。