基于GSM通信壁掛爐溫度控制器的設計

劉海峰

（1.中山市技師學院 電氣應用系，廣東 中山 528400；2.中山市虹業自動化電子科技有限公司，廣東中山 528400）

0 引言

GSM系統是基于時分多址技術的移動通信系統，目前已是我國公眾移動通信的主要方式，可提供語音、短信息、數據等多種業務。短信息服務作為GSM網絡的一種基本業務，已得到越來越多的系統運營商和系統開發商的重視，具有傳輸速度快、費用低、不占用語音通信通道等優點，因而基于該業務的各種應用也蓬勃發展起來。本文基于GSM通信技術設計了壁掛爐溫度控制器。

1 系統硬件設計

本文所設計的遠程監控系統由GSM通信模塊、微處理器模塊、溫度傳感器和輸出控制器4部分組成。系統構成原理框圖如圖1所示。

圖1 遠程監控系統構成原理框圖

1.1 GSM通信模塊

TC35模塊是Siemens最新推出的新一代GSM模塊，該模塊可以在GSM 900 MHz和GSM 1 800 MHz兩種頻段下工作，能進行語音和數據傳輸。其功能主要分為GSM射頻部分、GSM基帶處理器、電源模塊、Flash、ZIF連接器和天線接口6個部分。

TC35采用40個引腳的ZIF連接器和應用處理器連接。ZIF連接器提供了電源、數據輸入／輸出、SIM卡、音頻和控制接口。ZIF連接器結構框圖如圖2所示。

1.2 GSM遠程監控原理

本系統中，GSM模塊接收短消息后，通過串行口RS232傳給單片機，單片機根據接收到的短消息進行處理，從中提取控制命令，再對壁掛爐進行相應的控制操作。壁掛爐的狀態信息也是以短消息的形式通過GSM模塊發送給短消息服務中心，再由短消息服務中心發送給手機。手機接收到短消息后，根據短消息的內容可發回短消息，對壁掛爐進行控制。

圖2 ZIF連接器結構框圖

1.3 微處理器模塊

微處理器采用美國TI公司推出的新一代DSP芯片TMS320C6711，它采用BGA封裝，共有256管腳，采用3.3 V的I／O電壓和1.8 V的內核電壓供電方式，并具有兩級cache緩存結構和高達900MFLOPS的峰值運算能力，可廣泛應用于圖像處理等系統中。

該芯片運算性能高，具有高效的指令集和智能的外設，對于大容量的片內存儲器具有很強的尋址能力。

1.4 溫度傳感器

溫度傳感器采用DALLAS公司的最新單線數字溫度傳感器DS18820，其測量溫度范圍為－55℃～＋125℃，在－10℃～＋85℃范圍內精度為±0.5℃；DS18820支持的電壓范圍為3 V～5.5 V，使系統設計更靈活、更方便、更便宜、體積更小。

1.5 輸出控制器

輸出控制器由繼電器驅動電路和溫度控制電路組成，通過繼電器驅動電路控制壁掛爐的電源開關。該控制電路相對比較簡單，主要利用繼電器來實現，具體的控制電路如圖3所示。其中，P4.0、P4.1、P4.2和P4.3與單片機連接的同時也接地。一般狀態下，繼電器處于開路狀態，當單片機在 P4.0、P4.1、P4.2和P4.3管腳輸出高電平時，繼電器吸合，則電路導通，這樣就可以控制壁掛爐的狀態了。

圖3 輸出控制電路

2 軟件設計

TC35模塊的通信協議符合GSM協議標準，可以通過AT指令集對TC35模塊進行操作。TC35應用軟件設計主要包括AT指令集的編譯和串口通信接口設計。TC35模塊具有標準的RS232接口，采用串行異步通訊接口的連接方式，微處理器通過串行接口直接向GSM模塊下發AT命令，完成對TC35模塊的初始化和基于GSM業務的數據收發功能。表1為一些常用的GSM AT指令。

表1 GSM AT指令

2.1 單片機控制軟件流程

圖4為系統程序設計流程圖，其重點為單片機的編程。系統用手機發送短信控制電器開關的開啟和關閉，首先通過串口對TC35模塊初始化，并監控是否有短信到來，若收到短信，則進行身份驗證，以確定短信是否是本模塊所設定的對應的手機號，并對其他號碼屏蔽不操作，從而控制電器開關的開閉，最后刪除短信，進入下一次短信接收。

2.2 程序的控制算法

本設計采用了高級自適應算法控制技術，使壁掛爐能根據環境溫度的變化實時調整運行參數，精確地控制燃燒的火力，使室內溫度精準地保持在設定的溫度內，不出現大偏差，既使室內溫度舒適，又減少了燃氣浪費。同時，編程的自適應算法控制軟件具有記憶功能，能記憶壁掛爐正常運行過程中各種狀態的參數，在壁掛爐運行的全過程中控制系統能自動將當前的運行狀態參數與所記憶的正常參數進行對比，并根據對比結果判斷采暖系統是否出現異常，出現異常立刻報警，使壁掛爐智能化安全運行。

圖4 系統程序設計流程圖

3 結論

利用手機GSM無線通信技術等物聯網相關技術，實現了以隨時用手機發短信的方式實時修改壁掛爐的控制程序，控制壁掛爐等采暖系統的啟停、溫度參數等運行模式，真正實現壁掛爐的按需控制，使采暖更及時舒適，采暖成本更低、更節能環保。

［1］ 鄧振杰，齊建玲，李志紅，等.基于GSM遠程監控系統的設計［J］.微計算機信息，2007（6）：120－121.

［2］ 張兢，路彥和.基于GSM移動通信增值業務的無線監控系統［J］.微計算機信息，2006（3）：217－219.

［3］ 周光彬，曾孝平.GSM短信息智能控制器的設計與實現［J］.微計算機信息，2007（1）：24－25.

［4］ 蔡文學，廖長榮.遠程溫度監控系統的設計［J］.重慶文理學報（自然科學版），2006（4）：90－92.