基于SIM900A的基站無線監控系統

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，實現對基站內關鍵設備的實時監控與維護，設計了一款基于SIM900A的基站無線監控系統。該系統采用AT89S52單片機和SIM900A模塊進行無線數據傳輸，并對基站內的空調設備進行了實時的監控實驗，取得了理想的測試效果。該系統具有運行穩定、抗干擾能力強、安裝方便、成本低廉等優點，具有一定的實用價值和廣闊的市場前景。

關鍵詞： SIM900A； 基站； 無線監控； 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

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

移動通信基站是支持通信網絡安全運營的主體設施，也是確保通信網絡環境質量的重要因素， 因而對該部分的管理與維護十分關鍵且非常必要。面對如此數量巨大的基站，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，設計一款基站無線監控系統來替代原有的人工看護，可以在很大程度上降低成本、節省勞動力，具有重要的實用價值。

本文設計的基站無線監控系統，可以有效地監控基站內的設備運行狀態，及時對基站發生的故障產生報警信號，將相關故障信息傳遞至控制中心，通知相關技術人員進行故障排除。

1 方案設計

本文設計開發了一款基于SIM900A的基站無線監控系統，該系統可以實時采集基站內部相關設備的運行信息，并將這些信息通過無線電傳輸的方式，發送到控制中心或者相應的移動終端。該基站無線監控系統的總體框圖如圖1所示，AT89S52單片機通過外部設備（比如空調設備、電源設備和其他相關設備）的數據輸入來判斷和監測基站內部的工作情況，并將基站的工作情況用RS 232串口通信的方式發送給SIM900A模塊，通過SIM900A模塊將相關信息發送到控制中心。同時系統可以通過外部按鍵輸入的方式設置需要接收基站運行狀態信息的移動終端（比如相關工程師的手機）。

2 硬件設計與實現

系統中根據用戶需要僅設計了空調設備的硬件監控電路和數據接口，對于其他設備的監控需要設計相應的數據接口和硬件驅動電路。

2.1 空調設備的硬件接口電路設計

對基站內空調的開啟狀態進行監測，本文選用手持式風速儀的分體式風輪探頭采集相關信息并進行判定。

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動信號轉換成電信號，先經過一個臨近感應探頭，對轉輪的轉動進行“計數”，并產生一個脈沖系列，再經檢測儀轉換處理，即可得到轉速值[3]。在本文中，手持式風速儀的分體式風輪探頭產生的脈沖系列直接輸送到AT89S52單片機的計數器引腳，對該脈沖進行計數處理，判斷空調設備是否開啟。空調設備的硬件接口設計電路圖如圖2所示。

在圖2中，P1為風速儀輸入接口，當空調設備開啟，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，經過[R4]和[C18]的上拉和濾波處理，在經過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，因此通過計數便可以知道空調設備是否正常運行。

2.2 AT89S52單片機電路設計

AT89S52是一款經典的51系列單片機，在工業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個數據指針，3個16位定時器/計數器，1個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路等[4]。由于其電路設計簡單，程序編寫調試方便，工作穩定，抗干擾性強等優點，使其在工業控制中倍受青睞，AT89S52單片機的最小系統電路圖，如圖4所示。

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

2.3 E2PROM存儲器電路設計

AT89S52的內部FLASH存在斷電或者系統復位數據丟失的缺點，而該基站無線監控系統要求系統能夠記錄相關的設備信息和控制中心或者相關技術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，掉電保存數據長達200年以上，可配置8位或16位存儲結構，是使用很廣泛的E2PROM芯片[5]，其硬件設計電路如圖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、數據輸入線和數據輸出線，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通信接口電路設計

AT89S52與SIM900A間的數據傳輸是通過RS 232接口進行的，其接口設計電路圖如圖6所示。

2.5 溫度傳感器采樣電路設計

為了能夠準確監控基站內的工作溫度，系統采用DS18B20溫度傳感器對基站內的溫度進行監控，其硬件設計電路圖如圖7所示。

3 軟件設計與實現

本文給出系統簡單的程序設計流程圖，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，將基站設備信息發送到相應的終端[6?8]。對于SIM900A模塊的調試是該系統的調試重點，其主要包括了：變量的聲明和定義、系統初始化、數據發送和數據接收幾個部分。以下給出了部分SIM900A模塊的驅動調試示例程序。

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]；

系統初始化：

void init_51（void）

{

TMOD=0x21； //設置串口和定時器工作方式

TH1=0xfd；

TL1=0xfd；

TR1=1；

SCON=0x50；

PCON=0x00；

TH0=0xb1； //設定定時器初值

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，IT0=0； 為低電平觸發

ES=1；

EA=1；

}

發送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）；

發送指令AT+CMGS=＼\"15124537343＼\"＼r＼n設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）；

發送當前基站內空調設備運行狀態指示\"no\"：

for（t=0；t<3；t++）

{

ES=0；

SBUF=no[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

發送當前基站內溫度值：

for（t=0；t<3；t++） //發送當前溫度值

{

ES=0；

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

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

4 結 論

本文通過采用AT89S52單片機、SIM900A模塊和相應的傳感器件設計了一款簡單的基站無線監測系統，并用該系統對基站內的空調設備和溫度信息進行了無線監控，得到了較理想的實驗效果。該系統具有成本低廉、運行穩定和安裝簡單等優點，節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

[1] 景龍剛.移動通信基站維護研究[J].信息通信，2014（11）：185.

[2] 袁江，曹金偉，邱自學，等.基于WSN的糧庫溫濕度無線監測系統[J].測控技術，2012，31（4）：77?81.

[3] 文香桂.基于無線傳感器網絡的煤礦監測系統研發[D].湘潭：湘潭大學，2013.

[4] 付永慶.電路基礎[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2009.

[5] 張慶雙.電子技術[M].北京：科學出版社，2006.

[6] 高吉祥.模擬電子技術[M].3版.北京：電子工業出版社，2011.

[7] 高吉祥.數字電子技術[M].3版.北京：電子工業出版社，2011.

[8] 張鑫.單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2005.