单片机在实训室远程管理中的应用

方建华 范军

摘要：实训室通常由专人管理，为了方便管理员能远程监控实训室，本文设计了基于单片机的实训室远程管理系统。本系统以单片机STC89C52为核心，利用通信性能较好的GSM无线通信网络，通过手机收发短消息，接收门控传感器和热释电模块信息，了解实训室及人员活动情况，并控制继电器实现远程关门等管理功能。本文主要阐述该系统的基本组成及其电路工作原理。

关键词：单片机；GSM网络；SIM900A；闭门器

为便于管理员及时查看实训室的情况，本管理系统选用手机收发短消息的方式来完成对实训室的远程监控。在该系统中，控制器需要体积小，I/O接口电路简单，实时性强，而单片机作为检测控制领域的微型计算机[1]且功能齐全，故选用单片机完成实训室管理系统的控制设计。在远程通信方面，GSM（全球移动通信系统）网络应用于监控领域，其网络覆盖区域性能稳定，通信误差极小[2]，GSM的短消息业务通过无线控制信道进行传输，其原理简单，安全保密性高，不需要组建专用维护网络，所以选用GSM短消息业务来实现远程无线数据传输控制是可行的[3]。因此本系统与常规的管理方式相比，显示出一定的优越性，且操作简单、实时性强、安全可靠。

一、总体方案设计

本设计是用单片机控制GSM模块采集和控制远程设备信息的无线通信控制系统。该系统主要是以STC89C52单片机为核心部件，通过对数据采集、数据处理、GSM、输出控制等模块的设计，实现房门关闭、人员活动信息的自动采集、无线传输、继电器控制等功能。

整个系统由单片机模块、房门关闭及人员活动信息采集模块、GSM通信模块和输出控制模块组成。系统的整体方案框图如图1所示。

二、系统硬件与软件设计

1. 单片机的选用

采用STC89C52单片机。它是8位的微处理器芯片，內置3个定时/计数器。它带有8KB的闪存空间，可以通过电擦除，便于程序的修改调试。它的兼容性很好，与8051等其他型号单片机兼容，结构简单且价格便宜。可通过外围电路和GSM模块实现短消息的接收发送。

2.无线通信模块的选择

GSM模块主要负责收发短消息，通过单片机串口发送AT指令来实现，指令的内容均为代码，接收的短信采用PDU（协议数据单元）模式，由转换软件翻译，方便操作和理解[4-5]。SIM900A具备GSM/GPRS 900/1800MHz功能，可实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输，且性价比较高，故选用SIM900A作为无线通信模块。

3.人体红外传感器

它是利用热释电效应原理制成的一种传感产品，对温度变化敏感。如有人非法闯入房间可触发热释电器产生突变电信号，输入单片机可控制蜂鸣器触发，实现防盗报警功能。

4.门控传感器

可用微动开关作为门控传感器，用于闭门器中跟随连接杆运动的滑块压住开关，反馈位置信号给单片机，实现对房门闭合情况的监测。

5.闭门器

选用电动闭门器，控制信号由管理员以手机短消息形式发出，经GSM模块接收后，通过串口与单片机通信，控制继电器吸合，其常开触点接通闭门器的电源，实现远程关闭房门。

6.系统软件流程设计

本系统运用模块化编程思想，采用C语言进行编程，主要对各种传感器采集信号进行检测，在满足条件时产生中断，生成报警信息，并用短消息形式发送到管理员手机中，在接收到管理员发送的短消息后，通过串口与单片机通信，并控制继电器动作。

三、系统测试

将闭门器安装在实训室房门上，下载相应的程序后进行调试。按下面板上的布防开关，门控开关检测到房门未关闭，反馈给单片机识别后，对应发送手机AT指令通过串口写入GSM，由GSM以短消息形式远程发送到管理员手机。管理员看到信息后，编辑控制指令（以短消息形式）发送至GSM模块，经单片机解析后控制继电器触点接通，闭门器动作，实现关门。同理，防盗测试亦是由传感器触发后以短消息的形式告之管理员。

四、结语

基于单片机的实训室远程管理系统的设计，是对当前实训室管理方法的补充和完善，单片机和GSM模块的应用克服了传统管理系统中布线施工的耗费大、工期长、系统维护繁琐的弊端，管理员通过手机接发短消息就可以实现对实训室不间断地监控，可靠性高，且系统实施价格低廉，极具推广性和应用前景。

参考文献：

[1] 王静霞.单片机基础与应用（C语言版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2] 谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2014.

[3] 皮波，姚振东，廖政炯，等.基于GSM通信技术的远程监控系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2015（10）：76-79.

[4] 李楠，张华卫.基于单片机和SIM900A的智能家居控制系统研究[J].自动化与仪器仪表，2017（3）：187-189.

[5] 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（17）：106-110.