远程自动抽水系统的设计

陈 科 曾 蓁 唐霓云 谢敢波（广西广播电视技术中心桂林分中心）



远程自动抽水系统的设计

陈 科 曾 蓁 唐霓云 谢敢波
（广西广播电视技术中心桂林分中心）

［摘 要］介绍了一款以STM32单片机为核心的自动抽水系统的设计和实现，旨在利用GSM网络对抽水装置进行远程控制。该系统主要利用液位传感器采集到水位信号后经过存储、处理，再经过GSM网络以SMS短信方式完成数据的传输，达到控制抽水机的目的。

［关键词］STM32；GSM网络；SMS短信；远程控制

1　引言

桂林实验台位于桂林市区海拔350米的大头山上，是区直属台。山下自来水要经过抽水泵增压，抽水到山上水箱储水，台区才能供水。由于之前采用是手工抽水，常常会出现溢水或断水现象，造成极大浪费。为保障台区值守人员正常供水，节约水电资源，我们设计了一种基于GSM自动抽水控制系统，改进供水系统，使系统缺水自动开水泵、水满自动停水。

2　系统的总体设计

2.1系统基本原理

系统分采集和处理两个主要部分：采集部分主要由传感器、STM32单片机、按键、GSM无线通信模块（TC35i）组成；数据处理部分主要包括89C51单片机、继电器、抽水装置、GSM无线通信模块（TC35i）组成。总设计方案如图一所示。

图1：系统设计方框图

图2：STM32与SIM900连线图

2.2山上主控板硬件电路

山上STM32单片机把液位传感器采集水位值进行处理，要是水位低于设定最低值，单片机通过TC35i短信模块把命令通过GSM模块告知山下单片机，山下单片机收到命令后通过控制继电器控制给抽水机供电开始抽水。当抽水高于设定最高值时，山上单片机又通过短信模块把命令告知山下单片机停止抽水，依此反复。当短信模块山上短信模块损坏，可通过按键手动控制山脚抽水机，达到手动和自动控制目的。图2所示为STM32单片机与SIM900连接部分原理图。

2.3山下主控板硬件电路

山下控制板主要接收山上控制板发出的控制命令，并返回已经收到数据给山上控制板。山下控制抽水机开关主要是通过控制继电器是否吸合，继电器吸合则给电机供电，抽水机开始抽水，否则，抽水机停止抽水。图3所示其电路图。

驱动电路用光耦来进行光电隔离，当单片机控制口输出为高电平时，光耦没有输出，继电器没有工作；反之，当单片机输出口为低电平时，光耦有输出，继电器线圈有电，继电器动作，抽水机开始抽水。在继电器两端加上发光二极管和续流二极管，发光二极管亮表示继电器动作，使继电器输出更直观、稳定。

图3：山下控制板控制抽水机原理图

3　系统软件设计

3.1AT指令

GSM短信系统短信功能需要设计两个主要部分，一个是AT指令，一个是单片机对串口的读写［1］。单片机与GSM模块通讯是通过AT指令完成，程序主要分为以下两个模块，一是短信模块SIM900的初始设置；二是判断数据以及发送命令，主程序把程序块有机结合在一起，相互控制。表1为常用AT指令。

AT+CSMS选择消息服务AT+CNMA新消息确认应答AT+CMGF优先信息格式，执行格式有TEXT和PDU AT+CRES恢复设置AT+CMGR读取信息，信息从+CPMS命令设定的存取器读取AT+CMGL列出存储信息AT+CMGS发送信息AT+CMGW写短信息并存储AT+CMGD删除短信息AT+CSCA短信服务中心地址AT+CSDH显示文本方式的参数

3.2主程序软件流程图

主程序由模块函数组成，模块函数由基本函数嵌套组成。主程序大概流程如下，首先STM32单片机通过液位传感器采样山上水箱水位数值，并进行SIM900和串口初始化。单片机采样数值低压设定数值时，启动短信模块发送开抽水机命令。山下短信模块接受到数据后通过单片机IO脚控制抽水机开机；当抽水一段时间后山上单片机采样数据高于设定最高数值时，单片机再发送停止抽水命令，山下单片机收到命令后控制抽水机关机。

系统设计流程图如图4所示。

图4：系统软件流程图

4　总结

GSM数据通信不受地形天气限制，无线通信服务费较低，节省了使用成本。该设计在桂林实验台运用稳定可靠，可在其他台站推广应用。

参考文献

［1］ 蒋祖燕,陈科,蒙春婵,曾蓁. 基于STM32的无音频短信告警系统设计［J］.视听,2015（4）.

［2］ 吕捷.GPRS技术［M］.北京：北京邮电大学出版社，2001.

［3］ 霍涛，贾振堂.基于STM32和SIM900A的无线通信模块设计与实现［J］.电子设计工程,2014,22（17）:106-110.