基于GSM的溫度采集與報警系統(tǒng)的設(shè)計

徐 建，趙寶巖，周 余

(1.湖北民族學(xué)院 信息工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.黑龍江測繪計量儀器檢定站，黑龍江 哈爾濱 150086)

基于GSM的溫度采集與報警系統(tǒng)的設(shè)計

徐 建1，趙寶巖2，周 余1

(1.湖北民族學(xué)院 信息工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.黑龍江測繪計量儀器檢定站，黑龍江 哈爾濱 150086)

設(shè)計的基于GSM的溫度采集與報警系統(tǒng)主要是基于LM3S811單片機，利用DS18B20溫度傳感器實時地采集當(dāng)前的溫度值，通過紅外遙控和LCD12864構(gòu)成一個簡易菜單.當(dāng)DS18B20所采集的溫度值大于所設(shè)定的溫度上限值或小于所設(shè)定的溫度下限值的時候，系統(tǒng)會通過LCD12864顯示出報警信息，并且向所設(shè)定的號碼發(fā)送當(dāng)前溫度值信息，同時聲光報警.通過系統(tǒng)測試，通過硬件系統(tǒng)測試，結(jié)果表明系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠.

傳感器；溫度傳感器；報警；紅外遙控

1 系統(tǒng)的設(shè)計原理

基于GSM的溫度采集與報警系統(tǒng)由以下幾個部分構(gòu)成：溫度采集部分、GSM部分、主控制器部分、顯示部分和鍵盤部分.通過溫度傳感器將當(dāng)前的溫度采集進入主控制器部分并顯示出來，在主控制芯片下利用鍵盤和顯示部分設(shè)計一個簡單菜單，可用鍵盤輸入手機號碼，可手動控制發(fā)送短信[1].可用鍵盤設(shè)置溫度的上下限值，當(dāng)采集到的溫度超出上下限，系統(tǒng)將會聲光報警并且把當(dāng)前的溫度通過GSM部分發(fā)送到所設(shè)定該號碼的手機上，通知此警告信息.當(dāng)溫度恢復(fù)正常的時候，系統(tǒng)又會處于正常狀態(tài)，實時的采集溫度并顯示出來，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)控.系統(tǒng)原理框圖如圖1所示[2].

該圖反映了整個系統(tǒng)的連接關(guān)系，體現(xiàn)各功能模塊之間的聯(lián)系，通過鍵盤輸入一定的信息，采用溫度采集模塊采集當(dāng)前溫度，通過顯示部分顯示相關(guān)的參數(shù)信息和狀態(tài)信息，通過GSM部分發(fā)送短消息，如果溫度超出一定范圍，則進行聲光報警.

2 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計

系統(tǒng)的各模塊的硬件框圖如圖2所示，系統(tǒng)主控CPU采用具有32位ARM? CortexTM-M3 v7M架構(gòu)的LM3S811單片機.GSM通信模塊采用西門子公司開發(fā)的TC35模塊.溫度采集模塊采用全數(shù)字式DS18B20溫度傳感器[3].

圖1 系統(tǒng)原理框圖

圖2 系統(tǒng)的硬件框圖

系統(tǒng)的硬件連接圖如圖3所示[4]：

圖3 系統(tǒng)的硬件連接圖

3 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計

本系統(tǒng)設(shè)計一個簡易菜單，當(dāng)單片機開機或復(fù)位后，初始化12864顯示模塊，并顯示等待信息，依次初始化GSM，啟動GSM讓GSM開始搜尋網(wǎng)絡(luò)，串口初始化便于向TC35發(fā)送指令信息，紅外初始化，開啟兩個定時器計時，一個定時器定時采集溫度，另一個定時器為紅外遙控計時，接著顯示歡迎信息.接下來就等待按鍵按下，相應(yīng)執(zhí)行相關(guān)操作[5].圖4為本系統(tǒng)總體程序流程圖.

3.1 DS18B20溫度采集模塊的軟件設(shè)計

DS18B20溫度采樣操作流程是從RAM中讀出的數(shù)據(jù)只有兩個字節(jié)，它們是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值的信息，通過單片機的數(shù)據(jù)處理將這兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成所采集的溫度值.溫度采樣流程是先將DS18B20復(fù)位，然后按照其給定的指令來操作DS18B20，因為只有一個DS18B20，因此跳過ROM指令，然后啟動轉(zhuǎn)換，再次復(fù)位和跳過ROM指令，最后從RAM中讀取數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成溫度值.DS18B20溫度采樣流程圖如下圖5所示.

3.2 GSM軟件設(shè)計

TC35芯片采用的是AT指令操作，單片機就象向計算機發(fā)送串口數(shù)據(jù)一樣，給TC35模塊發(fā)送AT指令.由于LM3S811單片機的特殊性，只需要初始化UART，就可以用一個系統(tǒng)函數(shù)向TC35發(fā)送字符，這樣就可以實現(xiàn)向TC35發(fā)送AT指令和發(fā)送要顯示的字符、電話號碼及溫度值.將得到的溫度值轉(zhuǎn)換成百位、十位、個位、小數(shù)點下一位，然后將這這些位轉(zhuǎn)換成字符的形式，通過UART的發(fā)字符的函數(shù)將其發(fā)送到手機上，該模塊的操作流程圖如圖6所示.

圖4 系統(tǒng)總體程序流程圖

圖5 DS18B20溫度采樣流程圖

圖6 GSM模塊程序流程圖

GSM模塊的目的就是發(fā)送短信，而其內(nèi)容就是溫度信息，其實這是該設(shè)計中通信部分，也是最亮的一部分，雖然它不是最復(fù)雜的部分.因為一旦可以成功準(zhǔn)確的發(fā)送所需要的信息，只需要更換不同的傳感器，就可以在多種場合達(dá)到實時監(jiān)控的目的.

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)平臺搭建好后，先進行初始化，設(shè)置接收手機號碼，上、下限值.當(dāng)溫度值大于上限值或小于下限值的時候，就顯示報警信息，同時聲光報警，并且向所設(shè)定號碼的手機發(fā)送短信.其界面如圖7和圖8所示：

圖7 溫度上限預(yù)警界面

圖8 溫度下限預(yù)警界面

因為發(fā)送短信的瞬間是將當(dāng)前的溫度值信息發(fā)送到手機，而發(fā)送短信有一個過程，等短信發(fā)完后，溫度值可能會重新刷新，由于拍照也有一個過程，這樣可能引起短信上顯示的溫度值同LCD12864上顯示的溫度值有出入.因為引入溫度高溫是通過手觸摸DS18B20溫度傳感器而完成的，所以松手后溫度會有一個明顯的回落，在實際應(yīng)用中，就可以避免這樣的問題.由此可知，該結(jié)果是正確的，LCD12864能夠顯示正確的溫度值，發(fā)送短信可以準(zhǔn)確的發(fā)送溫度報警的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確監(jiān)控的目的.

圖8中將上限溫度值設(shè)成24℃，當(dāng)前采集的溫度為24.6℃，當(dāng)前溫度值大于設(shè)定溫度上下值，此時發(fā)送短信，顯示報警信息，同時聲光報警.

同理，對于溫度下限值而言，將溫度下限值設(shè)為25℃，而溫度傳感器采集到的當(dāng)前溫度只有24.3℃，則當(dāng)前的溫度比設(shè)定的下限值還小，這樣就會聲光報警并且發(fā)送警告短消息.

通過DS1820溫度傳感器實時采集溫度信息，通過LCD12864顯示了溫度信息，形成了簡易的菜單界面.通過紅外遙控鍵盤可以設(shè)置溫度上下限，可以設(shè)置所發(fā)短信的電話號碼，可以隨時手動發(fā)送當(dāng)前溫度信息給所設(shè)定號碼的手機.如果當(dāng)前采集到的溫度超過溫度上下限，系統(tǒng)會聲光報警并且將溫度和警告信息發(fā)送到手機上.

5 結(jié)語

通過系統(tǒng)硬件平臺的測試可知，本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了如下功能：

1)DS18B20實現(xiàn)了對溫度的實時采集，誤差小.

2)LCD12864顯示模塊能夠穩(wěn)定的將溫度信息、狀態(tài)信息、上下限信息等顯示出來.

3)GSM模塊發(fā)送正確短信的成功率達(dá)到100%，整個系統(tǒng)的設(shè)計穩(wěn)定有效.本還系統(tǒng)建立了一個良好的人機接口，采用了LCD12864和紅外遙控建立了一個簡易的菜單，使整個系統(tǒng)更加實用，也具有很好的擴展性和通用性.

[1]易麗華,黃俊.基于AT89C51單片機與DS18B20的溫度測量系統(tǒng)[J].廣東通信技術(shù),2009,23(4):32-35.

[2]張婧婧,達(dá)新民,郭斌.基于TMS320VC5402的溫控系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機與現(xiàn)代化,2011,3(3):23-25.

[3]方爾正,王燕.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫深測量系統(tǒng)設(shè)計[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009,3(2):39-42.

[4]李洪亮,杜克明,褚金翔.基于GPRS和WEB的溫室環(huán)境信息采集系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,9(6):22-29.

[5]李楠.便攜式紅外手持器在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù),2008,23(3):23-24.

責(zé)任編輯：時凌

DesignofTemperatureAcquisitionandAlarmSystemBasedonGSM

XU Jian1，ZHAO Bao-yan2，ZHOU Yu1

(1.School of Information and Engineering，Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China;2.Heilongjiang Surveying and Mapping Instrument Calibration Station,Harbin 150086,China)

This paper presents a design of temperature collection and warning system based on GSM,which is mainly based on the LM3S811 micro controller. DS18B20 temperature sensor collects temperature values in real-time,and the intrared keyboard and LCD12864 make a simple menu. When the temperature value collected by the DS18B20 is greater than the upper limit or less than the lower limit set before,the system will show the alarm information by the LCD12864 and send the current temperature value information to mobile phone which numbers was set by the infrared keyboard with the sound and light alarming. Through the hardware platform testing, the results show that the system is stable and reliable.

GSM;temperature transmitter;alarm; infrared remote control

2014-02-01.

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(B2013072；XD2012413).

徐建(1981- )，男，博士生，講師，主要從事嵌入式與智能控制方面的研究.

TN710

A

1008-8423(2014)01-0106-04