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(jì)量儀器檢定站，黑龍江 哈爾濱 150086)

基于GSM的溫度采集與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(jì)量儀器檢定站，黑龍江 哈爾濱 150086)

設(shè)計(jì)的基于GSM的溫度采集與報(bào)警系統(tǒng)主要是基于LM3S811單片機(jī)，利用DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前的溫度值，通過紅外遙控和LCD12864構(gòu)成一個(gè)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(shí)候，系統(tǒng)會(huì)通過LCD12864顯示出報(bào)警信息，并且向所設(shè)定的號(hào)碼發(fā)送當(dāng)前溫度值信息，同時(shí)聲光報(bào)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(bào)警；紅外遙控

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

基于GSM的溫度采集與報(bào)警系統(tǒng)由以下幾個(gè)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(jìn)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(jì)一個(gè)簡單菜單，可用鍵盤輸入手機(jī)號(hào)碼，可手動(dòng)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(huì)聲光報(bào)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(hào)碼的手機(jī)上，通知此警告信息.當(dāng)溫度恢復(fù)正常的時(shí)候，系統(tǒng)又會(huì)處于正常狀態(tài)，實(shí)時(shí)的采集溫度并顯示出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(gè)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(jìn)行聲光報(bào)警.

2 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)

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(jī).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(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)簡易菜單，當(dāng)單片機(jī)開機(jī)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(dòng)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(gè)定時(shí)器計(jì)時(shí)，一個(gè)定時(shí)器定時(shí)采集溫度，另一個(gè)定時(shí)器為紅外遙控計(jì)時(shí)，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(jì)

DS18B20溫度采樣操作流程是從RAM中讀出的數(shù)據(jù)只有兩個(gè)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(jī)的數(shù)據(jù)處理將這兩個(gè)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?yàn)橹挥幸粋€(gè)DS18B20，因此跳過ROM指令，然后啟動(dòng)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(jì)

TC35芯片采用的是AT指令操作，單片機(jī)就象向計(jì)算機(jī)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(jī)的特殊性，只需要初始化UART，就可以用一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)向TC35發(fā)送字符，這樣就可以實(shí)現(xiàn)向TC35發(fā)送AT指令和發(fā)送要顯示的字符、電話號(hào)碼及溫度值.將得到的溫度值轉(zhuǎn)換成百位、十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)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(jī)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(shí)這是該設(shè)計(jì)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?yàn)橐坏┛梢猿晒?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(shí)時(shí)監(jiān)控的目的.

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)平臺(tái)搭建好后，先進(jìn)行初始化，設(shè)置接收手機(jī)號(hào)碼，上、下限值.當(dāng)溫度值大于上限值或小于下限值的時(shí)候，就顯示報(bào)警信息，同時(shí)聲光報(bào)警，并且向所設(shè)定號(hào)碼的手機(jī)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?yàn)榘l(fā)送短信的瞬間是將當(dāng)前的溫度值信息發(fā)送到手機(jī)，而發(fā)送短信有一個(gè)過程，等短信發(fā)完后，溫度值可能會(huì)重新刷新，由于拍照也有一個(gè)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?yàn)橐霚囟雀邷厥峭ㄟ^手觸摸DS18B20溫度傳感器而完成的，所以松手后溫度會(huì)有一個(gè)明顯的回落，在實(shí)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(bào)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(shí)發(fā)送短信，顯示報(bào)警信息，同時(shí)聲光報(bào)警.

同理，對(duì)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(huì)聲光報(bào)警并且發(fā)送警告短消息.

通過DS1820溫度傳感器實(shí)時(shí)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(hào)碼，可以隨時(shí)手動(dòng)發(fā)送當(dāng)前溫度信息給所設(shè)定號(hào)碼的手機(jī).如果當(dāng)前采集到的溫度超過溫度上下限，系統(tǒng)會(huì)聲光報(bào)警并且將溫度和警告信息發(fā)送到手機(jī)上.

5 結(jié)語

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

1)DS18B20實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的實(shí)時(shí)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(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)穩(wěn)定有效.本還系統(tǒng)建立了一個(gè)良好的人機(jī)接口，采用了LCD12864和紅外遙控建立了一個(gè)簡易的菜單，使整個(gè)系統(tǒng)更加實(shí)用，也具有很好的擴(kuò)展性和通用性.

[1]易麗華,黃俊.基于AT89C51單片機(jī)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(jì)[J].計(jì)算機(jī)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(jì)[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),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(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),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(shí)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(xiàng)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