基于TC35I的汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張清小，曾建潮

(太原科技大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，山西 太原 030024)

隨著無線通信、信息傳感技術(shù)的迅猛發(fā)展和日漸成熟，通過信息傳感設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)將物品聯(lián)接成物聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理為目標(biāo)的服務(wù)已成為可能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，近年來引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視，目前已成為全球的熱點(diǎn)問題，許多國家都將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提高到國家級(jí)的戰(zhàn)略高度，本文就是從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)提出一種以GSM無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過溫度傳感器，將用戶手機(jī)、汽車空調(diào)組合成一個(gè)小型物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。現(xiàn)代汽車中的空調(diào)一般是利用手工進(jìn)行控制的，空調(diào)只有等到司機(jī)進(jìn)入駕駛室才能開啟或關(guān)閉，這就使得在炎熱的夏天或寒冷的冬天，剛進(jìn)入車內(nèi)時(shí)由于空調(diào)沒有開啟，人會(huì)感覺到異常的燥熱或寒冷，因此設(shè)計(jì)和制造出能監(jiān)控車內(nèi)溫度并根據(jù)監(jiān)測到的溫度情況來進(jìn)行提前遠(yuǎn)程控制開啟車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備便提到人們?nèi)粘Ｉ畹淖h事日程上來，本設(shè)計(jì)就是為滿足這一要求而提出來的。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

系統(tǒng)是由兩大部分組成，一部分是由STC89C52RC單片機(jī)為中心的溫度采集和繼電器控制部分，另一部分是以GSM移動(dòng)通信網(wǎng)、TC35I和用戶手機(jī)組成的數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸部分。系統(tǒng)的組成框圖見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成方框圖

系統(tǒng)的工作原理是：用戶通過手機(jī)發(fā)一條溫度查詢指令，指令以短消息的方式通過GSM短信息服務(wù)中心發(fā)送到安裝在車內(nèi)的TC35I，模塊接收到指令后通過串口把指令傳送到STC89C52RC單片機(jī)，單片機(jī)啟動(dòng)DS18B20采集車內(nèi)溫度信息，再通過單片機(jī)和TC35I把采集到的溫度信息通過GSM短信息服務(wù)中心傳回到用戶手機(jī)上，如果車內(nèi)溫度過高或過低，則用戶可通過指令控制車內(nèi)繼電器開關(guān)來開啟車內(nèi)空調(diào)從而達(dá)到致冷或致熱的效果。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分包括微控制器模塊、DS18B20溫度采集模塊、繼電路開關(guān)控制模塊、電源模塊和TC35I模塊。

2.1 微控制器模塊

微控制器模塊主要完成溫度的采集、繼電器開關(guān)的控制及和TC35I的串口通信等。考慮到模塊的驅(qū)動(dòng)能力、功耗及性價(jià)比等因素，系統(tǒng)采用宏晶公司的STC89C52RC芯片，該款芯片具有功耗低、控制和抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。微控制器具有8 KB的Flash ROM存儲(chǔ)器，512 B的RAM和2 KB的EEPROM存儲(chǔ)器，內(nèi)部還集成了看門狗電路和UART，具有在系統(tǒng)編程和在應(yīng)用編程的功能，無需專門的仿真器和編程器，因此選用該款控制器可以為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來很大的便利。

2.2 溫度采集模塊

系統(tǒng)中的溫度采集模塊采用DALLAS公司生產(chǎn)的高精度、高可靠性的DS18B20溫度傳感器，它具有體積小、硬件開銷低、抗干擾能力強(qiáng)、精度高的特點(diǎn)，采用單總線數(shù)據(jù)通信，全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出，最高12位分辨率，精度可達(dá)±0.5℃，檢測溫度范圍為-55℃～+125℃，因此它能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。DS18B20與微控制器的連接電路見圖2所示。

圖2 STC89C52RC微控制器模塊和DS18B20的連接電路圖

2.3 繼電器開關(guān)控制模塊

繼電器開關(guān)模塊由 TLP521-4、ULN2803和SRD-12VDC及三極管構(gòu)成，由微控制器輸出的信號(hào)經(jīng)過三極管構(gòu)成的開關(guān)電路送往TLP521-4光耦芯片再通過ULN2803達(dá)林頓管的放大后用來驅(qū)動(dòng)SRD-12DC繼電器，進(jìn)而達(dá)到控制空調(diào)的各種開關(guān)的作用，繼電器開關(guān)控制模塊與微控制器的電路連接圖如圖3所示。

圖3 繼電器控制模塊電路圖

2.4 TC35I模塊

TC35I模塊是Simens推出的一款雙頻900/1800 MHz高度集成的GSM模塊。它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低，可以為很多通信應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。它支持EGS900和GSM1800雙頻，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容支持語音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務(wù)，通信接口采用RS232(指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送)，供電電源采用單電源3.3 V～5.5 V的電壓，適用的范圍包括：便攜電腦的低功耗通信設(shè)備、遙測遙感、遠(yuǎn)程信息處理和通信等工業(yè)領(lǐng)域。本系統(tǒng)中TC35I與微控制器的電路連接圖如圖4所示。

圖4 TC35I模塊電路連接圖

2.5 電源模塊

系統(tǒng)電源模塊采用了LM78L05和LM2941S兩芯片將外部12 V的直流供電電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的5 V和4.2 V的電壓，電源連接電路圖如圖5所示。

圖5 電源連接電路圖

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件模塊部分主要包括GSM通信模塊、DS18B20溫度采集模塊和繼電器開關(guān)控制模塊部分的軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的工作流程如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)工作流程圖

3.1 GSM通信模塊的程序設(shè)計(jì)

GSM通信模塊的程序則由TC35I通過微控制器的串口發(fā)送與GSM短信息有關(guān)AT指令來和用戶手機(jī)進(jìn)行交互的，其具體的工作流程如圖7所示，另外本系統(tǒng)中執(zhí)行的 AT指令[2，5]如表 1所示。

3.2 DS18B20溫度采集模塊的程序設(shè)計(jì)

溫度采集模塊部分的程序設(shè)計(jì)也主要由微控制器通過單總線的方式來完成DS18B20的初始化并根據(jù)用戶手機(jī)發(fā)過來的指令讀取溫度信息并反饋給用戶手機(jī)，其工作流程圖如圖8所示。

繼電器開關(guān)控制部分的軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)用戶從手機(jī)發(fā)過來的開關(guān)指令，由微控制器通過置位或復(fù)位相關(guān)的端口來達(dá)到的。

表1 系統(tǒng)中執(zhí)行的AT指令

圖7 TC35I工作流程圖

圖8 DS18B20工作流程圖

本文提出了一種以GSM短信息中心為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程汽車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)實(shí)際的制作和調(diào)試驗(yàn)證，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，該系統(tǒng)還具有擴(kuò)展方便、無線傳輸距離遠(yuǎn)，可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離控制領(lǐng)域。

[1]SIMENS.TC35IHardware InterfaceDescription[DB/OL].www.simens.com，2010.

[2]SIMENS.AT-Commands for GSM-Engine TC35I[DB/OL].www.siemens， de， 2010.

[3]宏晶科技，STC89C52單片機(jī)器件手冊[K].ww.mcu.memory.com，2010.

[4]杭州晶控電子有限公司.ww.hificat.com.

[5]蔣薇薇.于GSM小區(qū)智能報(bào)警系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2005，26(8)：135-139.