基于GSM通信壁掛爐溫度控制器的設計

劉海峰

（1.中山市技師學院 電氣應用系，廣東 中山 528400；2.中山市虹業(yè)自動化電子科技有限公司，廣東中山 528400）

0 引言

GSM系統(tǒng)是基于時分多址技術的移動通信系統(tǒng)，目前已是我國公眾移動通信的主要方式，可提供語音、短信息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務。短信息服務作為GSM網(wǎng)絡的一種基本業(yè)務，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，具有傳輸速度快、費用低、不占用語音通信通道等優(yōu)點，因而基于該業(yè)務的各種應用也蓬勃發(fā)展起來。本文基于GSM通信技術設計了壁掛爐溫度控制器。

1 系統(tǒng)硬件設計

本文所設計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)由GSM通信模塊、微處理器模塊、溫度傳感器和輸出控制器4部分組成。系統(tǒng)構成原理框圖如圖1所示。

圖1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)構成原理框圖

1.1 GSM通信模塊

TC35模塊是Siemens最新推出的新一代GSM模塊，該模塊可以在GSM 900 MHz和GSM 1 800 MHz兩種頻段下工作，能進行語音和數(shù)據(jù)傳輸。其功能主要分為GSM射頻部分、GSM基帶處理器、電源模塊、Flash、ZIF連接器和天線接口6個部分。

TC35采用40個引腳的ZIF連接器和應用處理器連接。ZIF連接器提供了電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻和控制接口。ZIF連接器結構框圖如圖2所示。

1.2 GSM遠程監(jiān)控原理

本系統(tǒng)中，GSM模塊接收短消息后，通過串行口RS232傳給單片機，單片機根據(jù)接收到的短消息進行處理，從中提取控制命令，再對壁掛爐進行相應的控制操作。壁掛爐的狀態(tài)信息也是以短消息的形式通過GSM模塊發(fā)送給短消息服務中心，再由短消息服務中心發(fā)送給手機。手機接收到短消息后，根據(jù)短消息的內(nèi)容可發(fā)回短消息，對壁掛爐進行控制。

圖2 ZIF連接器結構框圖

1.3 微處理器模塊

微處理器采用美國TI公司推出的新一代DSP芯片TMS320C6711，它采用BGA封裝，共有256管腳，采用3.3 V的I／O電壓和1.8 V的內(nèi)核電壓供電方式，并具有兩級cache緩存結構和高達900MFLOPS的峰值運算能力，可廣泛應用于圖像處理等系統(tǒng)中。

該芯片運算性能高，具有高效的指令集和智能的外設，對于大容量的片內(nèi)存儲器具有很強的尋址能力。

1.4 溫度傳感器

溫度傳感器采用DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18820，其測量溫度范圍為－55℃～＋125℃，在－10℃～＋85℃范圍內(nèi)精度為±0.5℃；DS18820支持的電壓范圍為3 V～5.5 V，使系統(tǒng)設計更靈活、更方便、更便宜、體積更小。

1.5 輸出控制器

輸出控制器由繼電器驅動電路和溫度控制電路組成，通過繼電器驅動電路控制壁掛爐的電源開關。該控制電路相對比較簡單，主要利用繼電器來實現(xiàn)，具體的控制電路如圖3所示。其中，P4.0、P4.1、P4.2和P4.3與單片機連接的同時也接地。一般狀態(tài)下，繼電器處于開路狀態(tài)，當單片機在 P4.0、P4.1、P4.2和P4.3管腳輸出高電平時，繼電器吸合，則電路導通，這樣就可以控制壁掛爐的狀態(tài)了。

圖3 輸出控制電路

2 軟件設計

TC35模塊的通信協(xié)議符合GSM協(xié)議標準，可以通過AT指令集對TC35模塊進行操作。TC35應用軟件設計主要包括AT指令集的編譯和串口通信接口設計。TC35模塊具有標準的RS232接口，采用串行異步通訊接口的連接方式，微處理器通過串行接口直接向GSM模塊下發(fā)AT命令，完成對TC35模塊的初始化和基于GSM業(yè)務的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。表1為一些常用的GSM AT指令。

表1 GSM AT指令

2.1 單片機控制軟件流程

圖4為系統(tǒng)程序設計流程圖，其重點為單片機的編程。系統(tǒng)用手機發(fā)送短信控制電器開關的開啟和關閉，首先通過串口對TC35模塊初始化，并監(jiān)控是否有短信到來，若收到短信，則進行身份驗證，以確定短信是否是本模塊所設定的對應的手機號，并對其他號碼屏蔽不操作，從而控制電器開關的開閉，最后刪除短信，進入下一次短信接收。

2.2 程序的控制算法

本設計采用了高級自適應算法控制技術，使壁掛爐能根據(jù)環(huán)境溫度的變化實時調(diào)整運行參數(shù)，精確地控制燃燒的火力，使室內(nèi)溫度精準地保持在設定的溫度內(nèi)，不出現(xiàn)大偏差，既使室內(nèi)溫度舒適，又減少了燃氣浪費。同時，編程的自適應算法控制軟件具有記憶功能，能記憶壁掛爐正常運行過程中各種狀態(tài)的參數(shù)，在壁掛爐運行的全過程中控制系統(tǒng)能自動將當前的運行狀態(tài)參數(shù)與所記憶的正常參數(shù)進行對比，并根據(jù)對比結果判斷采暖系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常，出現(xiàn)異常立刻報警，使壁掛爐智能化安全運行。

圖4 系統(tǒng)程序設計流程圖

3 結論

利用手機GSM無線通信技術等物聯(lián)網(wǎng)相關技術，實現(xiàn)了以隨時用手機發(fā)短信的方式實時修改壁掛爐的控制程序，控制壁掛爐等采暖系統(tǒng)的啟停、溫度參數(shù)等運行模式，真正實現(xiàn)壁掛爐的按需控制，使采暖更及時舒適，采暖成本更低、更節(jié)能環(huán)保。

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