基于短信的遠程測量系統設計設想

漆健宗

（佛山市南海飛宇電力電氣安裝有限公司，廣東 佛山 528000）

本設計使用的8051為內核的8位單片機芯片集成化高的同時，減少了功耗，提高了速度，縮小了芯片，也更好地滿足了客戶的要求。

使用單片機開發應用系統，傳統的開發方式要先對系統的硬件電路進行設計，完成后,再制作成實物的電路板,最后結合單片機仿真器進行軟硬件的聯合調試。假如設計中需要修改,往往需要對電路板重新制板后再調試,但這么一來系統功能的驗證得不到及時反映。為此，本設計使用Proteus仿真軟件，Proteus仿真軟件是一個可以在單片機應用系統仿真研發上應用的EDA軟件。

本設計的信息傳送使用GSM短信模塊。由于GSM網絡信號覆蓋面積廣、無需布線、網絡接入靈活，不受距離限制，所以可以實現全國甚至全球的漫游監控。而短信息(SMS)是利用信令信道傳輸，把需要發送的信息內容加上目的地址直接發送到短信息服務中心，然后再由服務中心發給終端（即目的地址）。使用GSM短信還有一個好處，它可以確保信息被準確接收。假設短信息傳送失敗，直至檢測到對方收信正常之前，該短信息會保留在網絡中端，對方收信正常時信息才會被重新發送，這樣短信息就不會丟失了。由于短信息的傳輸具有實現簡單、通信成本低的優點，它廣泛的被應用于非連續性和實時性要求不太高的傳輸場合。

利用Proteus仿真單片機，單片機的指令控制測量溫度與壓力的數據顯示與發送，在定時的控制下發送指令到GSM短信模塊促使它發出GSM短信。用戶可以通過短信息獲取其所需的信息并對測量數據進行人為的認知判斷以及采取相應的應對方法。對于上述方法所描述的系統，能夠在多種場合使用，方便監測環境的溫度與壓力，可以遠程監測且準確性較高；而且使用到的實際硬件少，一臺配備相應軟件的電腦、一個GSM短信模塊以及一條RS-232串口線，便可實現該系統的正常運行，有利于各種普通場合的投入使用。GSM短信息的無線通訊技術具有傳送及時、作用距離遠、正確率高、成本低等的優點?，F在的GSM網絡對用戶的數量沒有限制并且已經覆蓋全國的范圍，可以實現聯網和漫游；也因此用戶在使用時不需要重新組網，節省了昂貴的建網費用和維護費用的同時，極大限度地提高了網絡的覆蓋面?？偟膩碚f，它克服了傳統的專網通信系統網絡監控的覆蓋范圍和用戶數量受到限制、投資成本高、維護費用大的缺點

1 系統的邏輯運作

1.1 短信息的發送

要設計一個溫度壓力采集的系統，并將其信息通過串口利用無線模塊以短信息的形式發送到用戶。短信的無線通信多數采用TC35，但由于在實際應用中，TC35的運用需要外加外圍驅動電路，使用很不方便。所以在市場上出現了集成的GSM（全球移動通訊系統）短信模塊，只需要知曉指令并懂得簡單的輸入格式，便能夠控制短信模塊實現收發短信等其他各項的功能。實際設計中只需熟悉需使用到的指令，并了解GSM短信模塊讀取指令的格式就足以達到目的。

1.2 通過DS18B20讀取溫度

針對于溫度采集，分為模擬量和數字量的輸出。市面上有數字量數據采集卡、模擬量數據采集卡以及各種溫度測量的原件。由于本設計需要將溫度數據通過單片機的命令及控制將其進行下一步的處理，所以首選是數字量輸出的溫度元件。因為采用數字量輸出的溫度元件，其輸出的溫度可以直接傳送給單片機，不需轉換，避免了轉換過程中的數據丟失，保證了溫度數據的正確性；此外，采用數字量輸出的元件，能降低設計的復雜程度，略去溫度轉換的硬件或軟件操作。為了單片機與DS18B20之間建立正確的數據通信關系，單片機接口必須要嚴格遵守DS18B20的操作協議和操作時序。DS18B20的工作流程也很簡單，只需要在開始的時候對其進行初始化，接著檢查是否存在或存在多個DS18B20，再發送跳過ROM指令，再設計進行溫度轉換，最后就是測溫讀取溫度。

1.3 通過MPX4115獲取壓力

本設計采用MPX4115是因為在Proteus仿真軟件里面只能夠使用這一個壓力傳感器。單片機進行連接的時候需要外加一定的輔助電路，因為壓力計測出的是非電信號，所以連接時要將其轉換成數字信號才可被單片機識別。MPX4115的輸出是電流或電壓的信號，所以要將這些模擬的電流或電壓信號轉換成數字信號還需要進行A/D轉換，這樣才能夠使數據被單片機使用。數據由MPX4115采集以后，會被送入ADC0832模數轉換器，最后進入單片機。在控制MPX4115的時候，要處理好下降沿，在接收數據的時候，則要控制好脈沖。在每次控制接收完畢之后復位一次。

1.4 通過LCD將讀出的溫度、壓力數據的顯示

用LCD將溫度的上下限值以及壓力的數值顯示出來，當輸入目標手機號碼時，LCD屏幕會轉換為顯示已輸入數字的界面。作為一個應用性的系統，要考慮到用戶的使用要求。本設計在實時通信的基礎上添加LCD顯示，方便現場人員對系統的觀測與操作，即系統的使用不僅面向單個手機用戶，而是面向該環境的人員，令系統的應用效果更為明顯。除使用更方便以外，還可以提高準確性，在輸入用戶的目標手機號碼時，如能用單片機編程實現顯示已按下的數字，則可以避免錯誤輸入。

1.5 鍵盤輸入設計

鍵盤是為了方便設計中更改目標手機號碼，鍵盤包括"顯示轉換"、"號碼確認"、"返回"、"發送"以及數字鍵。當單片機檢測到"顯示轉換"，LCD屏幕轉換顯示，并進入準備接受數字的狀態；按下數字鍵，輸入正確的手機號碼，錯誤輸入時按"返回"撤銷一位數字，屏幕會顯示已輸入數字；按下"號碼確認"以后，屏幕顯示號碼，代表號碼已經輸入；然后按下"發送"，即執行短信的發送功能。

1.6 系統工作流程簡述

用單片機編程控制系統的運行，通過按鍵能夠輸入用戶的手機號碼，功能按鍵能夠促使系統的發送/定時發送短信息功能。

首先要對LCD進行初始化。其初始化的設置包括數據位數、顯示行數、點陣大小、移動方式、光標閃爍與否、屏幕的開啟與關閉等。再對串口進行初始化，包括串口工作方式、數據位數、接收與否、定時器的啟用、定時器的模式、波特率、串行口中斷開啟等。鍵盤的初始化設置是使其輸入默認為無按鍵按下的狀態。

至此，所有的初始化設置工作已經做好了，可以開始各功能的逐個實現。首先從設計好的溫度讀取文件中讀取溫度的值，再將溫度數據進行軟件轉換以及將溫度上下限值進行轉換；再顯示溫度值及溫度上下限；有按鍵按下時根據按鍵的定義實行相應的操作。通過發送短信按鍵觸發短信息發送及實現定時發送短信，這就實現了本設計的初始設計目標。

結語

由于本文篇幅有限，對該設計暫時探討至此，筆者希望起一個拋磚引玉的作用，讓有興趣的生產工作者對該系統進行實踐深化設計以投入實際使用。

[1]姜世明.基于Proteus的單片機應用技術［M］.電子工業出版社,2009（6）.

[2]張萍.基于數字溫度計DS18B20的溫度測量儀的開發［J］.自動化儀表，2007，（6）：64-66.