0  引言

GSM(GlobaI System for Mobile communication)系統(tǒng)是比較成熟完善，且應(yīng)用最為廣泛的一種基于時分多址技術(shù)的移動通信系統(tǒng)?；贕SM的短信息服務(wù)(SMS Short Message Service)是一種在移動網(wǎng)絡(luò)上傳送簡短信息的無線應(yīng)用，是一種信息在移動網(wǎng)絡(luò)上儲存和轉(zhuǎn)寄的過程。由于公共GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)都已實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，因此，建立上述系統(tǒng)不需再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用得到了迅速普及。

溫度報警監(jiān)控系統(tǒng)是由單片機(jī)控制多個溫度采集模塊，并采集多個點的數(shù)據(jù)，在進(jìn)行相應(yīng)的處理后，通過SMS上報。在實際應(yīng)用中，有很多場合都需要對環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

手機(jī)短信溫度報警系統(tǒng)主要分為電源部分、GSM模塊、溫度采集和單片機(jī)四個部分。該系統(tǒng)可以監(jiān)控環(huán)境溫度是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，若超出范圍，即可通過SMS給設(shè)定的手機(jī)號碼發(fā)送報警短信。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。



本溫度采集部分采用AD590來采集溫度，采用精密電阻進(jìn)行I／V轉(zhuǎn)換再放大，同時采用ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。電源部分通過變壓器將交流220V轉(zhuǎn)為直流24V再轉(zhuǎn)為5V用于給其他部分供電。單片機(jī)控制采用AT89C51ED2單片機(jī)來采集數(shù)據(jù)并控制GSM模塊。GSM模塊采用Siemens的TC35T集成模塊。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 TC35T模塊

TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，利用它可以快速、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(Short Message Service)和傳真。該模塊的工作電壓為3.3～6.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，其所在頻段的功耗分別為2W(900MHz)和1 W(1800 MHz)。該模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4 k，4.8 k，9.6 k的非透明模式。此外，該模塊還具有電話簿功能，可多方通話，并具有漫游檢測功能，其常用工作模式有省電模式和IDLE、TALK等模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器可實現(xiàn)電源連接以及指令、數(shù)據(jù)、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50 Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。

TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等六部分組成。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音信道編碼。TC35的結(jié)構(gòu)如圖2所示。



TC35T是SIEMENS公司推出的GSM專用調(diào)制解調(diào)器。TC35T已將TC35做到工業(yè)手機(jī)中，可在GSM網(wǎng)中完成語音、數(shù)據(jù)、短消息以及傳真的傳送。TC35T具有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，因此使用非常簡單。TC35T的主要特點如下：

◇可工作于GSM900／GSM1800雙頻段；

◇具有語音、數(shù)據(jù)、短信傳真?zhèn)魉凸δ埽?br />
◇帶有模擬語音接口；
◇可以讀寫SIM卡；
   
◇帶有標(biāo)準(zhǔn)RS232接口；
   
◇工作范圍電壓8～30 V；
   
◇支持GSM phase2／2+；

◇支持AT命令。

2.2 AT89C51單片機(jī)

AT89C51ED2是CMOS單片8位微控制器80C51的高性能CMOS FLASH版本。AT89C51ED2包含1個64-Kbyte FLASH存儲區(qū)，可用于存儲代碼和數(shù)據(jù)。該存儲區(qū)可用并行模式編程，也可通過ISP或者軟件用串行模式編程。編程電壓通過標(biāo)準(zhǔn)Vcc引腳由內(nèi)部產(chǎn)生。AT89C51ED2保留了Atmel 80C52的所有功能特性，包括256字節(jié)的內(nèi)部RAM，1個9源4級中斷控制器和3個定時／計數(shù)器。AT89C51ED2提供有2048字節(jié)的EEPROM，可用于數(shù)據(jù)的非易失性存儲。此外，AT89C51ED2還包含可編程的計時器陣列和1個1792字節(jié)的XRAM、1個硬件看門狗定時器、SPI接口、鍵盤中斷以及1個更加通用的串行接口，以便于多處理器通信(EUART)和加速機(jī)制(X2 Mode)。

AT89C51ED2的全靜態(tài)設(shè)計可減少系統(tǒng)功耗，它允許時鐘頻率降至任何數(shù)值(包括DC)，而不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)損失。AT89C51ED2有兩種軟件可選的工作模式，故可降低8位時鐘分頻器的活動狀態(tài)，進(jìn)一步減少功耗。在空閑模式下，CPU被凍結(jié)，外設(shè)和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。而在掉電模式，RAM內(nèi)容被保存，此時其他所有功能都無效。

從上述描述可以看出，AT89C51ED2能夠滿足此系統(tǒng)的要求。AT89C51ED2的其它特性如下：

◇兼容80C52；
   
◇兼容8051指令系統(tǒng)；
   
◇有6個8位I／O口(64腳或68腳版)；
   
◇有4個8位I／O口(44腳版)；
   
◇有3個16位定時／計數(shù)器；
   
◇具有256 Bytes陜速緩存RAM；

◇具有9個中斷源，4級中斷優(yōu)先級；

2.3 AD590溫度傳感器

AD590是一款2端口集成溫度傳感器，它可產(chǎn)生與絕對溫度成比例的輸出電流。在4～30 V的電源電壓范圍內(nèi)，AD590以1μA／K的比例，可作為高阻抗的恒定電流調(diào)節(jié)器。AD590可用于150℃以下的溫度傳感應(yīng)用中，這是目前常規(guī)電子溫度傳感器的工作范圍。單片集成電路的天生低成本，加上無需外圍支持電路，使得AD590成為許多溫度測量場合最具吸引力的選擇方案。此外，線性電路，精確電壓放大器，熱阻測量電路以及冷接點補(bǔ)償?shù)鹊入娐?，在AD590應(yīng)用中都不再需要。AD590的特性如下：

◇線性電流輸出：1μA／K；

◇寬溫度范圍：-55℃～+150％；

◇電源電壓范圍為4～30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓；   

◇具有高輸出阻抗，可以承受電源漂移和紋波；

◇具有多個精度可供選擇。

3  軟件設(shè)計

3.1  總體流程

開機(jī)上電后，首先由主程序進(jìn)行單片機(jī)和GSM模塊的初始化。單片機(jī)的初始化包括設(shè)置串口工作方式、波特率，并可初始化變量參數(shù)和標(biāo)志位。GSM模塊初始化包括重新啟動、關(guān)閉回顯、設(shè)置在TEXT模式下在返回值中不顯示詳細(xì)的頭信息、選擇短信格式為TEXT模式、開放串口中斷準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，然后啟動ADC采集溫度數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，最后進(jìn)行判斷是否報警。其系統(tǒng)總體軟件流程如圖3所示。



3.2  TC35T控制命令

SIEMENS公司的TC35T模塊均支持GSM07.05規(guī)定的AT指令集。利用其串行接口，單片機(jī)可以向模塊發(fā)送一系列的AT指令，從而達(dá)到控制該模塊發(fā)送SMS的目的。用單片機(jī)實現(xiàn)時，編程必須注意，它發(fā)送指令與接收到的響應(yīng)都是字符的ASCII碼。用單片機(jī)控制GSM模塊收發(fā)短信息所涉及到的AT指令如表1所列。



GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS主要利用信令信道傳輸，這是GSM通信網(wǎng)所特有的。它不用撥號建立連接，而只是把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短信息服務(wù)中心，經(jīng)短信服務(wù)中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿。所以，當(dāng)目的GSM終端沒開機(jī)時，一般信息都不會丟失。每個短信的信息量限制為160字節(jié)。通過單片機(jī)控制TC35T發(fā)送SMS的子程序流程圖如圖4所示。


4 結(jié)束語

本文著重介紹了利用GSM網(wǎng)絡(luò)的SMS來給出溫度報警的監(jiān)控系統(tǒng)，給出了具體的硬件和軟件實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)的溫度報警，更能利用GSM網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程報警和多點溫度監(jiān)控。在實際的生產(chǎn)生活中，很多場合都需要對溫度進(jìn)行監(jiān)控，因此該系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。