1 引言
隨著科技的發展和自動化水平的提高，溫度的自動監測已經成為各行各業進行安全生產和減少損失采取的重要措施之一。特定場合下由于監測分站比較分散、偏遠，采用傳統的溫度測量方式周期長、成本高，而且測量員必須到現場進行測量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了基于GSM的遠程溫度監測系統，采用美國Dallas公司生產的DSl8820數字溫度傳感器，通過現有的GSM網絡將監測結果以短信方式發送至相應的監控終端(如手機、PC機)。系統具有結構簡單、可靠性高、成本低等特點，可廣泛應用于橋梁混凝土測溫、油氣井場、電力電纜火災監測、糧倉及物資倉庫溫度監測。
2 遠程溫度監測系統硬件設計
2.1系統構成
系統分為監測中心站和遠程監測分站兩部分：監測中心站主要由監測中心站服務器、GSM無線通信模塊、數據庫系統及其應用軟件組成；遠程監測分站主要由AT89C52單片機及外圍電路、溫度傳感器和GSM無線通信模塊(TC35i)組成。
監測中心控制GSM無線通信模塊收發短消息，接收各監測分站采集的溫度數據,然后對數據進行顯示、處理和打印等。遠程監測分站實現溫度數據的采集、處理和顯示。同時控制GSM無線通信模塊收發短消息。監測中心站與遠程監測分站之間通過GSM網絡實現無線遠程通信。實現了基于GSM網絡的遠程監測系統。系統總體結構如圖1所示。
2.2單片機外圍電路設計
該系統的MCU采用Atmel公司生產的AT89C52單片機。它是一種低電壓、低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，片內含8 kB可反復擦寫的程序存儲器和256 B的數據存儲器。單片機外圍電路除了包括單片機正常工作所必須的元件外，還包括鍵盤、LED顯示電路及看門狗電路等，系統硬件電路原理圖如圖2所示。
按鍵用于對終端進行參數設置。4位LED顯示器可以顯示現場的溫度數據。方便相關人員現場讀取。為了實現可靠的復位信號，并且能在計算機受到干擾，程序不能正常運行時自動產生復位信號。設計溫度采集電路時應選用Dallas公司生產的微機監控電路DSl232(看門狗)。其主要功能為：產生上電復位和手動復位；監視電源電平；監視軟件運行狀態；當程序運行出現飛車時，產生復位信號。
2.3溫度檢測電路
溫度檢測電路采用Dallas公司生產的1-Wire接口數字溫度傳感器DSl8820，它采用3引腳T0-92封裝：溫度測量范圍為-55℃～+125℃．編程設置9～12位分辨率。現場溫度直接以1-Wire的數字方式傳輸。大大提高了系統的抗干擾性。多個DSl8820可并聯至3或2根總線上．CPU只需1根端口線就能與多個DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。溫度檢測電路原理圖如圖2所示，主機控制DSl8820實現溫度轉換，DSl8820采用外接電源方式，其VDD端采用3 v～5.5 V電源供電。
2.4 TC35i通信模塊
TC35i是西門子最新推出的無線通信模塊，功能與TC35兼容，設計緊湊。TC35i與GSM 2/2+兼容，雙頻(GSM900/GSMl800)工作，帶有RS232數據口。符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，且易于升級為GPRS模塊。
該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發及設計。TC35i有40個引腳，通過ZIF連接器引出。這些引腳可劃分為5類，即電源、數據輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i外圍電路圖如圖3所示。
1～14引腳為電源部分，其中l～5引腳為電源電壓輸入端VBATT+6～10引腳為電源地GND，ll～12引腳為充電端，13引腳為對外輸出電壓(供外部電路使用)，14引腳ACCU/TEMP接負溫度系數的熱敏電阻；24～29引腳為SIM卡連接端；33～40引腳為語音接口用來接電話手柄。15、30、31和32引腳為控制部分，15引腳為啟動線IGT(Ignition)。當TC35i通電后必須給IGT一個大于100 mV的低電平，模塊才能啟動。30引腳為RTC back up；31引腳為掉電控制；32引腳為SYNC，16～23引腳為數據輸入/輸出端。
電源電路分為充電電池和穩壓電源模塊兩部分。充電電池為整個系統提供3.6 V 工作電壓．同時產生MAX232所需要的高電平：三端電源模塊LM7806將外部12 V直流電源轉換為6 v．連接至ZIF連接器的11、12引腳。在充電模式下可為TC35i提供6V/500。mA的充電電源。
啟動電路由漏極開路三極管和上電復位電路組成。模塊上電10ms后(電池電壓須大于3 V)，為使之正常工作，必須在15引腳(IGT)施加低電平信號，至少保持100 ms且該信號下降沿時間小于1ms，啟動后15引腳應保持高電平。
數據通信電路主要實現短消息收發、與PC機通信、軟件控制等功能。TC35i的數據接口采用串行異步收發，符合RS-232接口電路標準。工作在CMOS電平(2.65 V)。數據通信電路以MAX232為核心實現電平轉換及串口通信。
3 軟件設計
系統主要的任務是監測被控對象的溫度．然后通過TC35i發送到監測中心。系統軟件設計的重點在于單片機的編程。通過向TC35i寫入不同的AT指令完成多種功能。監測分站主程序流程如圖4所示。
監測軟件主要包括初始化程序、信號采集處理程序和短消息收發程序等。初始化程序包括硬件初始化、定時器和串口初始化：信號采集和處理主要完成外部采集的溫度轉換：接收短消息采用查詢方式．一旦短消息到達，調用串口接收程序解碼短消息內容并做出相應處理：發送溫度信號采用定時方式，將采集的溫度編碼為短消息。然后調用發送指令將短消息發送到監測中心。
4 結束語
本文對GSM遠程溫度監測系統硬件和軟件設計進行說明。溫度檢測采用DSl8820．非常適用于多點、惡劣環境下的溫度監測系統。GSM模塊利于系統集成，成本較低，運行穩定可靠，適用于遠距離監測，不受地形條件的限制，有著廣泛的應用前景。
