遠(yuǎn)程自動(dòng)抽水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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

陳科曾蓁唐霓云謝敢波
（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

［摘要］介紹了一款以STM32單片機(jī)為核心的自動(dòng)抽水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，旨在利用GSM網(wǎng)絡(luò)對(duì)抽水裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)主要利用液位傳感器采集到水位信號(hào)后經(jīng)過存儲(chǔ)、處理，再經(jīng)過GSM網(wǎng)絡(luò)以SMS短信方式完成數(shù)據(jù)的傳輸，達(dá)到控制抽水機(jī)的目的。

［關(guān)鍵詞］STM32；GSM網(wǎng)絡(luò)；SMS短信；遠(yuǎn)程控制

1　引言

桂林實(shí)驗(yàn)臺(tái)位于桂林市區(qū)海拔350米的大頭山上，是區(qū)直屬臺(tái)。山下自來水要經(jīng)過抽水泵增壓，抽水到山上水箱儲(chǔ)水，臺(tái)區(qū)才能供水。由于之前采用是手工抽水，常常會(huì)出現(xiàn)溢水或斷水現(xiàn)象，造成極大浪費(fèi)。為保障臺(tái)區(qū)值守人員正常供水，節(jié)約水電資源，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于GSM自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)，改進(jìn)供水系統(tǒng)，使系統(tǒng)缺水自動(dòng)開水泵、水滿自動(dòng)停水。

2　系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)基本原理

系統(tǒng)分采集和處理兩個(gè)主要部分：采集部分主要由傳感器、STM32單片機(jī)、按鍵、GSM無線通信模塊（TC35i）組成；數(shù)據(jù)處理部分主要包括89C51單片機(jī)、繼電器、抽水裝置、GSM無線通信模塊（TC35i）組成。總設(shè)計(jì)方案如圖一所示。

圖1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)把液位傳感器采集水位值進(jìn)行處理，要是水位低于設(shè)定最低值，單片機(jī)通過TC35i短信模塊把命令通過GSM模塊告知山下單片機(jī)，山下單片機(jī)收到命令后通過控制繼電器控制給抽水機(jī)供電開始抽水。當(dāng)抽水高于設(shè)定最高值時(shí)，山上單片機(jī)又通過短信模塊把命令告知山下單片機(jī)停止抽水，依此反復(fù)。當(dāng)短信模塊山上短信模塊損壞，可通過按鍵手動(dòng)控制山腳抽水機(jī)，達(dá)到手動(dòng)和自動(dòng)控制目的。圖2所示為STM32單片機(jī)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(fā)出的控制命令，并返回已經(jīng)收到數(shù)據(jù)給山上控制板。山下控制抽水機(jī)開關(guān)主要是通過控制繼電器是否吸合，繼電器吸合則給電機(jī)供電，抽水機(jī)開始抽水，否則，抽水機(jī)停止抽水。圖3所示其電路圖。

驅(qū)動(dòng)電路用光耦來進(jìn)行光電隔離，當(dāng)單片機(jī)控制口輸出為高電平時(shí)，光耦沒有輸出，繼電器沒有工作；反之，當(dāng)單片機(jī)輸出口為低電平時(shí)，光耦有輸出，繼電器線圈有電，繼電器動(dòng)作，抽水機(jī)開始抽水。在繼電器兩端加上發(fā)光二極管和續(xù)流二極管，發(fā)光二極管亮表示繼電器動(dòng)作，使繼電器輸出更直觀、穩(wěn)定。

圖3：山下控制板控制抽水機(jī)原理圖

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1AT指令

GSM短信系統(tǒng)短信功能需要設(shè)計(jì)兩個(gè)主要部分，一個(gè)是AT指令，一個(gè)是單片機(jī)對(duì)串口的讀寫［1］。單片機(jī)與GSM模塊通訊是通過AT指令完成，程序主要分為以下兩個(gè)模塊，一是短信模塊SIM900的初始設(shè)置；二是判斷數(shù)據(jù)以及發(fā)送命令，主程序把程序塊有機(jī)結(jié)合在一起，相互控制。表1為常用AT指令。

AT+CSMS選擇消息服務(wù)AT+CNMA新消息確認(rèn)應(yīng)答AT+CMGF優(yōu)先信息格式，執(zhí)行格式有TEXT和PDU AT+CRES恢復(fù)設(shè)置AT+CMGR讀取信息，信息從+CPMS命令設(shè)定的存取器讀取AT+CMGL列出存儲(chǔ)信息AT+CMGS發(fā)送信息AT+CMGW寫短信息并存儲(chǔ)AT+CMGD刪除短信息AT+CSCA短信服務(wù)中心地址AT+CSDH顯示文本方式的參數(shù)

3.2主程序軟件流程圖

主程序由模塊函數(shù)組成，模塊函數(shù)由基本函數(shù)嵌套組成。主程序大概流程如下，首先STM32單片機(jī)通過液位傳感器采樣山上水箱水位數(shù)值，并進(jìn)行SIM900和串口初始化。單片機(jī)采樣數(shù)值低壓設(shè)定數(shù)值時(shí)，啟動(dòng)短信模塊發(fā)送開抽水機(jī)命令。山下短信模塊接受到數(shù)據(jù)后通過單片機(jī)IO腳控制抽水機(jī)開機(jī)；當(dāng)抽水一段時(shí)間后山上單片機(jī)采樣數(shù)據(jù)高于設(shè)定最高數(shù)值時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送停止抽水命令，山下單片機(jī)收到命令后控制抽水機(jī)關(guān)機(jī)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。