遠程自動抽水系統的設計

2016-06-30 03:31:26唐霓云謝敢波廣西廣播電視技術中心桂林分中心

視聽 2016年5期

陳科曾蓁唐霓云謝敢波（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

遠程自動抽水系統的設計

陳科曾蓁唐霓云謝敢波
（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

［摘要］介紹了一款以STM32單片機為核心的自動抽水系統的設計和實現，旨在利用GSM網絡對抽水裝置進行遠程控制。該系統主要利用液位傳感器采集到水位信號后經過存儲、處理，再經過GSM網絡以SMS短信方式完成數據的傳輸，達到控制抽水機的目的。

［關鍵詞］STM32；GSM網絡；SMS短信；遠程控制

1　引言

桂林實驗臺位于桂林市區海拔350米的大頭山上，是區直屬臺。山下自來水要經過抽水泵增壓，抽水到山上水箱儲水，臺區才能供水。由于之前采用是手工抽水，常常會出現溢水或斷水現象，造成極大浪費。為保障臺區值守人員正常供水，節約水電資源，我們設計了一種基于GSM自動抽水控制系統，改進供水系統，使系統缺水自動開水泵、水滿自動停水。

2　系統的總體設計

2.1系統基本原理

系統分采集和處理兩個主要部分：采集部分主要由傳感器、STM32單片機、按鍵、GSM無線通信模塊（TC35i）組成；數據處理部分主要包括89C51單片機、繼電器、抽水裝置、GSM無線通信模塊（TC35i）組成。總設計方案如圖一所示。

圖1：系統設計方框圖

圖2：STM32與SIM900連線圖

2.2山上主控板硬件電路

山上STM32單片機把液位傳感器采集水位值進行處理，要是水位低于設定最低值，單片機通過TC35i短信模塊把命令通過GSM模塊告知山下單片機，山下單片機收到命令后通過控制繼電器控制給抽水機供電開始抽水。當抽水高于設定最高值時，山上單片機又通過短信模塊把命令告知山下單片機停止抽水，依此反復。當短信模塊山上短信模塊損壞，可通過按鍵手動控制山腳抽水機，達到手動和自動控制目的。圖2所示為STM32單片機與SIM900連接部分原理圖。

2.3山下主控板硬件電路

山下控制板主要接收山上控制板發出的控制命令，并返回已經收到數據給山上控制板。山下控制抽水機開關主要是通過控制繼電器是否吸合，繼電器吸合則給電機供電，抽水機開始抽水，否則，抽水機停止抽水。圖3所示其電路圖。

驅動電路用光耦來進行光電隔離，當單片機控制口輸出為高電平時，光耦沒有輸出，繼電器沒有工作；反之，當單片機輸出口為低電平時，光耦有輸出，繼電器線圈有電，繼電器動作，抽水機開始抽水。在繼電器兩端加上發光二極管和續流二極管，發光二極管亮表示繼電器動作，使繼電器輸出更直觀、穩定。

圖3：山下控制板控制抽水機原理圖

3　系統軟件設計

3.1AT指令

GSM短信系統短信功能需要設計兩個主要部分，一個是AT指令，一個是單片機對串口的讀寫［1］。單片機與GSM模塊通訊是通過AT指令完成，程序主要分為以下兩個模塊，一是短信模塊SIM900的初始設置；二是判斷數據以及發送命令，主程序把程序塊有機結合在一起，相互控制。表1為常用AT指令。

AT+CSMS選擇消息服務AT+CNMA新消息確認應答AT+CMGF優先信息格式，執行格式有TEXT和PDU AT+CRES恢復設置AT+CMGR讀取信息，信息從+CPMS命令設定的存取器讀取AT+CMGL列出存儲信息AT+CMGS發送信息AT+CMGW寫短信息并存儲AT+CMGD刪除短信息AT+CSCA短信服務中心地址AT+CSDH顯示文本方式的參數

3.2主程序軟件流程圖

主程序由模塊函數組成，模塊函數由基本函數嵌套組成。主程序大概流程如下，首先STM32單片機通過液位傳感器采樣山上水箱水位數值，并進行SIM900和串口初始化。單片機采樣數值低壓設定數值時，啟動短信模塊發送開抽水機命令。山下短信模塊接受到數據后通過單片機IO腳控制抽水機開機；當抽水一段時間后山上單片機采樣數據高于設定最高數值時，單片機再發送停止抽水命令，山下單片機收到命令后控制抽水機關機。

系統設計流程圖如圖4所示。