基于移动通讯模块的室温监测系统的研究

王满 王铁权

1.沈阳市电子研究所安全防范技术工程部 110036 2.东北大学 110819

基于移动通讯模块的室温监测系统的研究

王满1王铁权2

1.沈阳市电子研究所安全防范技术工程部 110036 2.东北大学 110819

随着信息产业技术的飞速发展，移动通信技术以其成熟性、稳定性、及时性，越来越多的被应用于工程应用系统中。本文介绍如何以移动通讯模块为基础，通过移动网络，对于供暖用户的室内温度进行远程监测，把实时温度数据传送到供暖控制中心，可与热源、热网及换热站控制系统结合，真正实现热网的自动按需供热。

移动通讯模块T C35 i;移动通讯网络;温度传感器;单片机控制;短信息

mobile telecommunication module TC35i；mobile telecommunication network；temperature sensor；MCU control；SMS

1、引言

近些年来，供暖部门不断加大对用户的服务保障力度，使供暖用户的室温都能达到一个很高的标准。但是为了避免不必要的能源浪费，这种基于移动通讯模块TC35i的室温监控系统应运而生，它可以通过前端的温度传感器，把供暖用户的室内温度实时、分时的传到供暖部门的控制中心，使其有针对性的进行热力调度[1]。

2、系统工作原理及组成结构

2.1 工作原理:

本系统通过前端温度传感器，采集室内温度，然后通过单片机对数据进行处理后，写入移动通讯模块TC35i中，移动通信模块TC35i再通过AT 命令和移动通讯网络的短消息中心以短消息的形式与供暖调度中心进行通信。调度中心在收到前端用户的室内温度信息后，进行热力调配。其中工作模式可为每天自动定时向供暖调度中心上传当前温度和历史温度，或可由调度中心随时呼叫室内温度采集器进行即时温度上传。

2.2 系统组成结构框图:

系统框图如图1所示。

通过前端温度传感器DSl8B20采集供暖用户的室温，单片机进行数据编译，并传送给通讯模块TC35i，通过GSM网络进行数据传送。接收端可以通过TC35i进行数据接收，也可直接传送到调度人员手机中。

3、各主要部件及电路设计说明

3.1 移动通讯模块TC35i

现在，随着移动网络技术的不断发展，越来越多的远程数据通讯设备基于移动通讯模块进行数据传输，国内已经开始使用的GSM模块有Wavecome的WM02系列、西门子的TC35 i系列、CENTEL PIML的2D系列等。其中以西门子的TC35以其极高的性价比和稳定性，应用于许多工程系统中[2]。

本设计选用的是西门子TC35系列的TC35i。这是西门子推出的最新的无线模块，功能上与TC35完全兼容，TC35i与GSM2/2+兼容、双(GSM900/GSMl800)、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。其外围设计连接电路简图见图2。

TC35i模块工作电压为3.3～5.5V，可以工作在900MHZ和l800MHZ两个频段，所在频段功耗分别为2W(900M)和1W(1800M)。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话、漫游检测等功能。

常用的工作模式由省电模式、IDLE、TALK等模式。TC35i主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口6部分组成，共有40个引脚，通过一个ZIF (Zero Insertion Force)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制。第1～14脚为电源部分，其中1～5为电源电压输入端Vbatt+，6～10为电源地GND，11、12充电引脚，13对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU—TEMP接负温度系数的热敏电阻；24～29分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND 为SIM 卡引脚；33～40为语音接口用来接电话手柄；15、30、31和32脚为控制部分；15为点火线IGT；16～23位数据输入／输出[3]。

3.2 单线数字温度传感器 DSl8B20

DSl8B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范为55℃～+125℃。可编程为9位～12位A／D转换精度，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；温度检测电路原理图见图2所示， DSl8B20采用外接电源方式，其VDD端采用3 V～5.5 V电源供电。

3.3 可编程只读存储器AT24C01A

AT24C01提供电可擦除的串行1024位存储或可编程只读存储器(EEPROM)128字(8位/字)。AT24C01的封装为8脚PDIP，通过2线制串行接口进行数据传输，双向数据传送协议。4字页写方式，写同步时钟(最大10ms)。工作电压为2.7V至5.5V。

3.4 时钟芯片DS1302

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。采用三线接口与CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302 是DS1202 的升级产品，与DS1202 兼容，但增加了主电源／后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

3.5 大电流低压差稳压器MIC29302BU

由于通讯模块工作电压典型值为3.8 V，而单片机工作电压典型值为5 V，两个芯片工作电压不一致，因此需要将5 V电源电压转换为3.8 V。在本电路设计中，选用MICREL公司的MIC29302BU芯片。此芯片具有高电流、高精度、快速的瞬态响应等特点，同时对过流、输入极反向、反插引脚、高温状态具有保护功能。

3.6 单片机SM89516A及外围电路设计说明

SM89516A一款内嵌64K字节闪存和1K字节片上RAM的8位单片微控制器。它是80C51微控制器家族的派生产品。SM89516A的PDIP封装具有32个I/O口PLCC/QFP 封装则具有多达36个I/O口，而且片上多达64K字节的闪存，既可以当作程序空间，又可以当作数据空间，或者数据和程序混合空间。由于这些硬件特征和强大的指令系统，使得它成为一种性价比很高的控制器。片上闪存可以使用商用编程器通过并口进行编程。

本系统以SM89516A为控制主体，首先通过温度传感器DS18B20采集到前端用户的实时温度，传给单片机I/O口P1.4一个数字温度信号。然后所有的温度信息通过外部存储器AT24C01A进行存储。SM89516A的I/O口P1.5给TC35i15脚IGT一个大于100 ms的低电平,使模块启动。当调度中心向SIM卡电路发来短信信息时，TC35i通过17管脚RINGO向SM89516A的P3.3/#INT1口发送一个外部中断信号。此时，SM89516A通过P3.0/RXD口和P3.1/TXD口与TC35i的18脚RXDO和19脚TXDO进行数据通讯，最后通过TC35i向调度中心发送当前前端用户的实时温度[4]。

图1 系统控制方框图

图2 外围电路简图

图3 程序设计流程图

SM89516A的P0.2和P0.3口作为地址/数据复用总线，与AT24C01A的SCL和S D A脚进行数据及程序的存储；SM89516A的P0.2和P0.3口与DS1302的SCLK、I/O、CE脚进行串口通信，组成实时时钟/日历电路，提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作。

4、程序设计

系统程序设计的功能主要有系统的初始化、用户温室环境参数实时采集和温室环境信息的SMS消息发送，用户SMS消息的接收及删除。其流程如图3所示。

系统的初始化工作包括定时器的设置、波特率的设置、TC35i模块的初始化等。TC35i模块的初始化包括模块的开启，SIM卡PIN码的检测，短消息发送和接收的方式。

室温参数实时采集内容包括:正常状态下，单片机在规定的时间内采集环境信息并把数据传输到监控中心；一旦发生串口中断时，单片机读取TC35i中的短信息内容，对其进行解码，采集相关的信息。

温室环境信息的SMS消息发送和用户SMS消息的接收及删除:只要正确设置，系统就能接收用户的指令。一旦接收到短信息时，TC35i就会给单片机一个中断，程序会读取SIM卡内存中0～19位置的短消息，读取短消息的AT指令就是AT+CMGR=，index值为0～19，成功读取到消息后，判断短信中是否包含指定的字符，如果没有包含指定字符，程序将退出中断服务。如果程序包含指定信息，则提取出短消息发送者的号码，用AT指令AT+CMGS=139××××××××进行发送号码设置，用于发送短消息。由于是使用Text模式发送短消息，所以直接将采集到的环境信息发送给串口就可以了。发送短消息后，要将包含指定字符的那条短消息删除，避免下一次循环检测中被检测到，造成误发[5]。删除短消息的AT指令是AT+CMGR:，index值为0～19。

5、结束语

本系统使用移动通讯网路作为远程通信的实现技术，降低了架设通信线路的高额成本，具有运行费用低廉，性价比高的特点。并可结合不同的控制系统创造出更智能的应用。该模块及文中提出的外围电路设计已经在供暖系统中得到了实际的应用，取得了非常好的效果,真正实现热网的自动按需供热。

[1]潘斌，郭红霞.短信收发模块T C35 i的外围电路设计[J].单片机与嵌入式系统应用.2004(7)36-37.

[2]李栋梁，马洪连，李文成.基于S M S的远程数据采集系统的设计与实现[J].仪器仪表学报.2006(z1)55-56.

[3]S ie m e n s T C35技术手册.

[4]戴梅萼.微型计算机技术及应用（第二版）[M].清华大学出版社.

[5]林凌,李刚,丁茹等.新型单片机接口器件与技术[M].西安电子科技大学出版社.2005.

Study On The Indoor Temperature Monitor System Based On Mobile Telecommunication Module

WANG Man1WANG Tie-quan2
1. Security and protection system engineering department of Shenyang electronic research institute, Shenyang 110036, Liaoning, China
2. Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China

With the rapid development of the information technology , the mobile telecommunication technology is widely applied in engineering projects for its maturity , stability and timeliness. The article introduces how to carry out supervisory control to the consumer’s indoor temperature based on mobile telecommunication module. Real time temperature data is collected, transferred to the control centre and compared with the heat source data. Realizing to supply heat according with indoor temperature.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.18.048