基于SIM900A的基站無線監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要： 為了降低基站的日常運營管理成本，提高基站運營管理效率，實現(xiàn)對基站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備的實時監(jiān)控與維護，設(shè)計了一款基于SIM900A的基站無線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用AT89S52單片機和SIM900A模塊進行無線數(shù)據(jù)傳輸，并對基站內(nèi)的空調(diào)設(shè)備進行了實時的監(jiān)控實驗，取得了理想的測試效果。該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、抗干擾能力強、安裝方便、成本低廉等優(yōu)點，具有一定的實用價值和廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞： SIM900A； 基站； 無線監(jiān)控； AT89S52

中圖分類號： TN92?34； TM13 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）03?0051?04

SIM900A?based wireless monitoring system for base station

SUI Junjie， XIAO Shiman， SHAO Weiheng， WU Shangquan

（The Fifth Electronics Research Institute， Ministry of Industry and Information Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract： To reduce the cost of daily operation management， improve the efficiency of operation management， and realize the real?time monitoring and maintenance of the key equipments inside the base station， a SIM900A?based wireless monitoring system for base station was designed. The SCM AT89S52 and SIM900A module are adopted in the system to conduct wireless data transmission. The real?time monitoring experiment for the air conditioning equipment in the base station was conducted and the ideal test results were obtained from it. The system has the advantages of stable operation， strong anti?interference ability， easy installation and low cost， and has a certain practical value and broad market prospect.

Keywords： SIM900A； base station； wireless monitoring； AT89S52

0 引 言

隨著我國通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，移動通信基站的數(shù)量也急劇上漲，尤其是4G網(wǎng)絡(luò)推廣以來，4G基站的建設(shè)速度更是驚人，僅2014年中國4G基站數(shù)量就由近30萬座增至多達100萬，約占全世界新建4G基站市場的60%，根據(jù)粗略估計，我國目前通信基站數(shù)量已接近300萬座[1]。

移動通信基站是支持通信網(wǎng)絡(luò)安全運營的主體設(shè)施，也是確保通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量的重要因素， 因而對該部分的管理與維護十分關(guān)鍵且非常必要。面對如此數(shù)量巨大的基站，我國的電信運營商目前的運營維護手段多是采用為每個基站配備專人進行看管維護，其日常的運營管理成本巨大，實時性也難以達到要求[2]。因此，設(shè)計一款基站無線監(jiān)控系統(tǒng)來替代原有的人工看護，可以在很大程度上降低成本、節(jié)省勞動力，具有重要的實用價值。

本文設(shè)計的基站無線監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地監(jiān)控基站內(nèi)的設(shè)備運行狀態(tài)，及時對基站發(fā)生的故障產(chǎn)生報警信號，將相關(guān)故障信息傳遞至控制中心，通知相關(guān)技術(shù)人員進行故障排除。

1 方案設(shè)計

本文設(shè)計開發(fā)了一款基于SIM900A的基站無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時采集基站內(nèi)部相關(guān)設(shè)備的運行信息，并將這些信息通過無線電傳輸?shù)姆绞剑l(fā)送到控制中心或者相應的移動終端。該基站無線監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，AT89S52單片機通過外部設(shè)備（比如空調(diào)設(shè)備、電源設(shè)備和其他相關(guān)設(shè)備）的數(shù)據(jù)輸入來判斷和監(jiān)測基站內(nèi)部的工作情況，并將基站的工作情況用RS 232串口通信的方式發(fā)送給SIM900A模塊，通過SIM900A模塊將相關(guān)信息發(fā)送到控制中心。同時系統(tǒng)可以通過外部按鍵輸入的方式設(shè)置需要接收基站運行狀態(tài)信息的移動終端（比如相關(guān)工程師的手機）。

2 硬件設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)中根據(jù)用戶需要僅設(shè)計了空調(diào)設(shè)備的硬件監(jiān)控電路和數(shù)據(jù)接口，對于其他設(shè)備的監(jiān)控需要設(shè)計相應的數(shù)據(jù)接口和硬件驅(qū)動電路。

2.1 空調(diào)設(shè)備的硬件接口電路設(shè)計

對基站內(nèi)空調(diào)的開啟狀態(tài)進行監(jiān)測，本文選用手持式風速儀的分體式風輪探頭采集相關(guān)信息并進行判定。

手持式風速儀的分體式風輪探頭的工作原理是基于把機械轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換成電信號，先經(jīng)過一個臨近感應探頭，對轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動進行“計數(shù)”，并產(chǎn)生一個脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉(zhuǎn)換處理，即可得到轉(zhuǎn)速值[3]。在本文中，手持式風速儀的分體式風輪探頭產(chǎn)生的脈沖系列直接輸送到AT89S52單片機的計數(shù)器引腳，對該脈沖進行計數(shù)處理，判斷空調(diào)設(shè)備是否開啟。空調(diào)設(shè)備的硬件接口設(shè)計電路圖如圖2所示。

在圖2中，P1為風速儀輸入接口，當空調(diào)設(shè)備開啟，風速儀將輸出一定頻率的脈沖信號，該脈沖信號通過該接口，經(jīng)過[R4]和[C18]的上拉和濾波處理，在經(jīng)過74HC04非門的整形之后，將會得到比較干凈的脈沖波形，便于AT89S52單片機進行計數(shù)處理，整形之后的風速儀脈沖波形仿真圖如圖3所示。

從圖3中可以看出，風速儀輸出的脈沖信號頻率大概為230 Hz，因此通過計數(shù)便可以知道空調(diào)設(shè)備是否正常運行。

2.2 AT89S52單片機電路設(shè)計

AT89S52是一款經(jīng)典的51系列單片機，在工業(yè)控制中應用十分廣泛，它具有以下標準功能：8 KB FLASH，256 B RAM，32位I/O引腳，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，3個16位定時器/計數(shù)器，1個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路等[4]。由于其電路設(shè)計簡單，程序編寫調(diào)試方便，工作穩(wěn)定，抗干擾性強等優(yōu)點，使其在工業(yè)控制中倍受青睞，AT89S52單片機的最小系統(tǒng)電路圖，如圖4所示。

從圖4中可以看出：AT89S52單片機最小系統(tǒng)的電路設(shè)計非常簡單，僅需要下載電路和時鐘電路（[R1]和D1為電路設(shè)計中的工作狀態(tài)指示燈，不屬于最小系統(tǒng)必須的電路設(shè)計）。

2.3 E2PROM存儲器電路設(shè)計

AT89S52的內(nèi)部FLASH存在斷電或者系統(tǒng)復位數(shù)據(jù)丟失的缺點，而該基站無線監(jiān)控系統(tǒng)要求系統(tǒng)能夠記錄相關(guān)的設(shè)備信息和控制中心或者相關(guān)技術(shù)工程師移動終端的號碼，要求斷電或者復位后，相應的信息不會丟失，因此本文選用了93C46這款E2PROM存儲器進行相應信息的存儲和讀取。

93C46產(chǎn)品采用Microware串行總線接口，讀寫、擦除速度快，壽命可達100萬次以上擦寫，掉電保存數(shù)據(jù)長達200年以上，可配置8位或16位存儲結(jié)構(gòu)，是使用很廣泛的E2PROM芯片[5]，其硬件設(shè)計電路如圖5所示。

Microware串行總線接口是由美國國家半導體公司提出，總線采用3根信號線：時鐘線、數(shù)據(jù)輸入線和數(shù)據(jù)輸出線，所以也叫“三線制串行總線”。由于AT89S52單片機本身不帶三線制串行總線接口，所以在圖5中采用軟件模擬三線制串行總線來讀寫93C46芯片。

2.4 RS 232通信接口電路設(shè)計

AT89S52與SIM900A間的數(shù)據(jù)傳輸是通過RS 232接口進行的，其接口設(shè)計電路圖如圖6所示。

2.5 溫度傳感器采樣電路設(shè)計

為了能夠準確監(jiān)控基站內(nèi)的工作溫度，系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器對基站內(nèi)的溫度進行監(jiān)控，其硬件設(shè)計電路圖如圖7所示。

3 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

本文給出系統(tǒng)簡單的程序設(shè)計流程圖，如圖8所示。

在程序控制方面主要通過AT89S52單片機和SIM900A模塊的通信，將基站設(shè)備信息發(fā)送到相應的終端[6?8]。對于SIM900A模塊的調(diào)試是該系統(tǒng)的調(diào)試重點，其主要包括了：變量的聲明和定義、系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收幾個部分。以下給出了部分SIM900A模塊的驅(qū)動調(diào)試示例程序。

變量聲明和定義：

unsigned int counttime，count；

unsigned char code sms_text[14] = {\"AT+CMGF=1＼r＼n\"}；

unsigned char code tabal_1[28]={\"AT+CMGS=＼\"15124537343＼ \"＼r＼n\"}；

unsigned char code no[4]={\"no \"}；

unsigned char code yes[5]={\"yes \"}；

unsigned char code num[11]={\"0123456789\"}；

unsigned char displaynum[3]；

系統(tǒng)初始化：

void init_51（void）

{

TMOD=0x21； //設(shè)置串口和定時器工作方式

TH1=0xfd；

TL1=0xfd；

TR1=1；

SCON=0x50；

PCON=0x00；

TH0=0xb1； //設(shè)定定時器初值

TL0=0xe0；

ET0=1； //開總中斷

TR0=1； //選擇定時器0

EX0=1；

IT0=1； //外部中斷0下降沿觸發(fā)，IT0=0； 為低電平觸發(fā)

ES=1；

EA=1；

}

發(fā)送SIM900A控制指令\"AT+CMGF=1＼r＼n\"：

for（t=0；t<14；t++）

{

ES=0；

SBUF=sms_text[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

DelaySec（3）；

發(fā)送指令AT+CMGS=＼\"15124537343＼\"＼r＼n設(shè)定接收信息的移動終端號碼：

for（t=0；t<28；t++）

{

ES=0；

SBUF=tabal_1[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

DelaySec（3）；

發(fā)送當前基站內(nèi)空調(diào)設(shè)備運行狀態(tài)指示\"no\"：

for（t=0；t<3；t++）

{

ES=0；

SBUF=no[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

發(fā)送當前基站內(nèi)溫度值：

for（t=0；t<3；t++） //發(fā)送當前溫度值

{

ES=0；

SBUF=displaynum[2?t]+0x30； SBUF=num[displaynum[2?t]]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

4 結(jié) 論

本文通過采用AT89S52單片機、SIM900A模塊和相應的傳感器件設(shè)計了一款簡單的基站無線監(jiān)測系統(tǒng)，并用該系統(tǒng)對基站內(nèi)的空調(diào)設(shè)備和溫度信息進行了無線監(jiān)控，得到了較理想的實驗效果。該系統(tǒng)具有成本低廉、運行穩(wěn)定和安裝簡單等優(yōu)點，節(jié)省了基站管理維護的成本，提高了管理效率，具有一定的實用價值和廣闊的市場前景。

參考文獻

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