基于GSM短消息的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王洪霞,孟麗囡

(遼寧工業(yè)大學(xué),遼寧 錦州 121001)

0 引 言

通信電源是通信系統(tǒng)的心臟,為通信系統(tǒng)提供動(dòng)力,要保證系統(tǒng)正常工作必需對其監(jiān)控。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控大致有：串行通信、電話線、Web等。然而無論使用上述哪一種監(jiān)控技術(shù),都需要專門的組網(wǎng),串行通信監(jiān)控速度慢,通信距離受限制;電話線監(jiān)控適合在城市應(yīng)用,且兩個(gè)Modem不停的工作,浪費(fèi)時(shí)間;基于Web監(jiān)控技術(shù)功能比較完善,性能比較優(yōu)越,但需要投入大量的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)資源,耗資比較大。隨著近年來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大,短消息業(yè)務(wù)得到了飛速發(fā)展,各種基于短消息收發(fā)的增值服務(wù)也日益產(chǎn)生。基于短消息數(shù)據(jù)交換的技術(shù),由于省略了龐大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用,對于一些分布廣泛、信息點(diǎn)密度稀疏、信息點(diǎn)經(jīng)常移動(dòng)的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢。利用現(xiàn)有的GSM(Global System for Mobile Communication)網(wǎng)絡(luò)資源,發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、傳輸特性好等優(yōu)勢,為現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供一種便捷的無線數(shù)據(jù)傳輸方式,這將成為工業(yè)控制及現(xiàn)場監(jiān)控等領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由主站微機(jī)控制中心、遠(yuǎn)程控制終端、用戶手機(jī)組成。主站設(shè)備安裝在控制中心或值班中心,監(jiān)控終端安裝在遠(yuǎn)端的通信機(jī)房。無線通信采用GSM短信息方式來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控,系統(tǒng)的各個(gè)部分通過GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一體。監(jiān)控計(jì)算機(jī)與GSM模塊構(gòu)成上位機(jī),首先監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過串行接口與上位GSM模塊通信,通過短信方式向下位機(jī)GSM模塊發(fā)送指令。下位機(jī)GSM模塊接受到指令后,把指令發(fā)給單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)指令的內(nèi)容做出不同的動(dòng)作。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)的硬件簡介

遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主要由GSM模塊與單片機(jī)系統(tǒng)組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端將以AT89S52單片機(jī)和TT50短信模塊為核心實(shí)現(xiàn)對12位A/D轉(zhuǎn)接口電路、串口通信接口電路、電源電路、復(fù)位電路和8位開關(guān)的輸入與4位開關(guān)量輸出的電路等的設(shè)計(jì),如圖2所示。

圖2 硬件系統(tǒng)原理

(1)單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)任務(wù),該系統(tǒng)中采用ATML公司生產(chǎn)的AT89S52,該公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的 8位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

(2)通信模塊采用TT50,無需用戶掌握GSM和SMS方面的知識(shí),無需復(fù)雜編程,無需編碼轉(zhuǎn)換,通過串口透明收發(fā)中英文手機(jī)短信。短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出穩(wěn)定、可靠的基于GSM手機(jī)短信通訊的設(shè)備。特別適合單片機(jī)、嵌入式MCU、PC機(jī)收發(fā)手機(jī)短信。當(dāng)用PC機(jī)開發(fā)短信應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),無需短信開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、無需短信二次開發(fā)庫,即可應(yīng)用該短信模塊短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出您的普通手機(jī)短信應(yīng)用軟件。

(3)存儲(chǔ)電路本次設(shè)計(jì)采用了X5045作為存儲(chǔ)電路,特別是 X5045中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí),電路中的看門狗將通過RESET信號(hào)向CPU作出反應(yīng)。X5045提供了三個(gè)時(shí)間值供用戶選擇使用。

3 短信技術(shù)分析

TT50采用自定義的簡易AT指令來實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā),發(fā)送短信的時(shí)候只需要簡單的一條指令“AT+SEND=短信內(nèi)容”即可,TT50模塊接收到短信內(nèi)容后會(huì)自動(dòng)將短信內(nèi)容發(fā)出來,用戶編程可采用中斷接收的方式。

3.1 通信模塊的AT指令的介紹

(1)AT+TEL=目標(biāo)地址設(shè)置接收短信的目標(biāo)地址AT+TEL=?查詢接收短信的目標(biāo)地址;

(2)AT+MODE=編碼方式;

(3)AT+SEND=短信內(nèi)容;

(4)AT+BAUD=X回車設(shè)置TT50串口通訊的波特率;

(5)AT+BAUD=?查詢當(dāng)前通訊波特率;

(6)AT+REST=1模塊復(fù)位指令,給TT50模塊串口發(fā)送該指令后,模塊將復(fù)位;

(7)AT+SLEEP=1模塊休眠,這時(shí)TT50模塊處于省電狀態(tài);

(8)AT+SLEEP=0模塊喚醒。

3.2 通信模塊的編碼方式

共有四種編碼方式：UCS2、7BIT 、8BIT 、TEXT

(1)UCS2編碼：模塊的默認(rèn)設(shè)置是PDU編碼的UCS2編碼,該編碼可以發(fā)送中英文任何字符,但最大只能發(fā)送70個(gè)中英文字符。

(2)7BIT編碼：7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符。

(3)BIT編碼：8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息。

(4)TEXT編碼：Text Mode比較簡單,而且不適合做自定義數(shù)據(jù)傳輸。

4 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)

4.1 程序流程設(shè)計(jì)

開始先對硬件進(jìn)行初始化、數(shù)據(jù)初始化,中斷程序的初始化、設(shè)計(jì)及SIM卡的注冊等,硬件的初始化主要對上位機(jī)和下位機(jī)、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、通信模塊等進(jìn)行初始化,對其進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,系統(tǒng)上下限值的設(shè)定,SIM卡號(hào)的輸入。數(shù)據(jù)初始化主要是對采集信息數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定,如對報(bào)警、警告信息等的數(shù)值設(shè)定。

主要通過采用中斷方式進(jìn)行串行通信。上位機(jī)每隔一定的時(shí)間向下位機(jī)發(fā)出信息,對其下位的信息進(jìn)行采集,根據(jù)采集到的信息對其進(jìn)行監(jiān)控。其流程見圖3、圖4所示。

圖3 主程序流程

4.2 系統(tǒng)的連接與測試

圖4 中斷流程

本文主要敘述上位機(jī)系統(tǒng)的連接與測試,首先檢驗(yàn)PC機(jī)與TT50模塊是否連接正確,根據(jù)TT50模塊的功能說明進(jìn)行正確連接。并對一些必要的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,主要是對串口號(hào)進(jìn)行設(shè)置,以及通過發(fā)送命令來對通信模塊的消息格式進(jìn)行設(shè)置。由于該系統(tǒng)所使用的通信模塊具備自動(dòng)刪除短信模塊的功能,因此在編寫程序時(shí),不必考慮SIM卡的儲(chǔ)存問題。上位機(jī)采用簡單、可視化的VB語言,通信口程序用VB編寫,采用控件事件驅(qū)動(dòng)方式。

系統(tǒng)初始化部分程序如下：

Private Sub Form_Load()

Dim r As Variant

MSComm1.CommPort=1選端口號(hào)位1

MSComm1.Settings=“9600,n,8,1”設(shè)置波特率

MSComm1.InBufferSize=512設(shè)緩沖區(qū)

MSCOmm1.OutBufferSize=1024

MSCOmm1.InputLen=0

MSComm1.RThreshold=1

MSComm1.SThreshold=0

MSComm1.Inputlen=0

MSComm1.PortOpen=True

MSComm1.outBufferCount=0

Sleep(2000)

R=Trim(MSComm1.Input)

If r=“SYSTART” Then

Msg“測試完畢”

Else

Msg“測試失敗”

txtReceive.Text=””

End If

End Sub

5 結(jié)束語

本監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線通信模塊和比較成熟、完善的GSM為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對通信電源遠(yuǎn)程的無線監(jiān)控技術(shù)。經(jīng)過在實(shí)驗(yàn)室的多次運(yùn)行,可以逐步實(shí)現(xiàn)其各自的功能。基于短信息傳輸方式的電源監(jiān)控系統(tǒng)不必自行構(gòu)建額外的無線通信網(wǎng)絡(luò)。特別是對于覆蓋廣、檢測點(diǎn)分散、無人值守偏遠(yuǎn)地區(qū)系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢。

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