摘要：针对移动、涣散、无人值守、实时性要求低、不守时动态监控的监控点获取设备和运转参数变量难的问题，规划了一种GSM无线网络的 SMS服务作为各收集节点与计算机信息中心通讯前言的长途监控体系。依照长途监控体系的要求对体系硬件电路进行了规划，整机以超低功耗的16位 MSP430F2132微操控器为中心，由收集电路、GSM模块电路、串口转USB电路等组成。运用计算机作为监控中心，对全体体系进行了验证，完结了监控体系的高效牢靠有用数据传输。
关键词：长途监测;微操控器;GSM模块
导言
跟着移动通讯技能的开展，GSM网络己经开展成为非常老练的无线通讯网络，已逐渐地运用于监控范畴。运用GSM网络作为长途监控体系的信息传输渠道是一种有用的办法，其原理简略，安全保密性高，不需求组成专用网络和保护网络，且GSM网络掩盖面广，因而与传统的监控体系比较有着其共同的优势。因而，规划了一种根据GSM网络传输渠道的长途监控体系，该体系的计算机信息中心、监控终端和修理人员以短消息的方法进行通讯，这种形式的长途监控体系具有宽广的运用远景。
1 长途监控体系的构成
长途监控体系选用拓扑结构，如图1所示。它由微操控器、信息收集传感器和GSM模块组成的数据收集子体系，网络信息中心和GSM模块组成的监控子体系，无线通讯子体系等部分组成。
以MSP430微操控器为中心的数据收集子体系首要完结对信息收集传感器的信号收集、存储、显现、操控、编码，以及发送数据、接纳PC机发送的操控信息并操控体系终端设备的运转等。它经过微操控器进行信息收集，经过数据编码处理后发送给无线通讯子体系，以完结实时监测。其规划框图如图2所示。
监控子体系的首要作业是发送遥控指令、接纳数据信息、进行数据处理。信息中心接纳到数据收集子体系发送的数据后，由网络信息中心的计算机进行数据解码、剖析、存储等处理。当体系判别收到报警信息时，网络信息中心将该短信发送给保护人员，然后有利于体系保护人员及时精确地把握设备的运转状况。其规划框图如图 3所示。
长途监控体系中的无线通讯子体系是以GSM模块为中心，依托GSM网络渠道完结SMS信息的发送与接纳。整个体系运转时，信息中心PC与数据收集子体系的收集节点进行通讯。详细原理如下：数据收集子体系经过收集传感器信号，把体系的设备和运转参数信息编码成短消息串并传回监控子体系;监控子体系接纳数据收集子体系发回来的短消息，经过解码后就能够得到数据收集子体系的设备和运转参数变量信息;监控子体系经过GSM模块对数据收集子体系发送指令，操控相关设备运转。
2 体系硬件规划
体系选用TI公司的微操控器MSP430F2132构成主操控电路，由收集设备或环境信息电路、显现电路、按键电路、操控电路、GSM模块电路、串口转 USB电路等组成。MSP430F21 32将收集的信息编码送到数码管上显现，MSP430F2132操控GSM模块，以短消息方法宣布编码后的信息。一起，另一个GSM模块接纳信息经过串口传至信息中心PC，PC解码后将信息存入数据库。PC判别收到报警信息时，信息中心将该短信发送给保护人员，以便监控终端的设备得到及时保护。此方法能够削减体系开支，防止因事端形成的巨大经济损失，保证整个体系正常作业并发挥效果。
2.1 微操控器MSP430F2132
本着低功耗、节能、环保的准则，MCU选用TI公司的MSP430F2132作为微操控器。它是一种16位超低功耗微操控器，该芯片内置丰厚的硬件资源，包含512字节的静态RAM、8 KB的Flash、多个串行输入接口、实时时钟等。在1 MHz的时钟条件下运转时，芯片电流在200～400μA左右，时钟关断形式下最低功耗只要0.1μA;具有5种省电形式，且能够由RTC和外部中止等唤醒。这些功用的集成使得MSP430F2132适合于测控，并能担任长途监控收集子模块的操控功用，其丰厚的内部资源不只能够减小电路板的面积，并且能够下降整个体系的本钱。
2.2 数码管驱动电路
数码管首要担任显现体系运转状况和时刻。传统的数码管占用MCU引脚资源，可由I/O口电平触发来操控，跟着数码管的添加，其所占用的引脚数也会添加。
针对这一对立，周建功公司推出了集成数码管驱动及键盘扫描办理功用的芯片ZLG7290B，它能够直接驱动8位共阴式数码管或64只独立的LED，一起能够办理多达64只按键。该芯片选用I2C总线方法，以便利与MCU衔接，最少时仅需占用2根I2C接口信号线，故可大大节约I/O资源。其最大的长处在于可根据体系需求挑选数码管的数量，且数码管的扩展无需添加MCU的硬件开支，一起供给有10种数字和21种字母的译码显现功用，节约了MCU的作业量，可会集资源运用于信号的检测和操控。该芯片作为工业级芯片，其抗干扰才能很强，在工业测控中运用非常广泛。本次规划选用了8位共阴式数码管，其数码管电路原理图如图4所示。
在图4中，ZLG7290B只需占用2根CPU的I/O口线，别离为I2C总线口数据传输线SDA、时钟传输线SCL，DS1和DS2是共阴式的数码管。因为SDA和SCL引脚都是漏极开路输出结构，故需加1 kΩ的上拉电阻。开漏结构的长处是：当总线空闲时，这两条信号线都坚持高电平，几乎不耗费电流;电气兼容性好，上拉电阻接5 V电源就能与5 V逻辑器材衔接，上拉电阻接3.3 V电源又能与3.3 V逻辑器材衔接;因为是开漏结构，所以不同器材的SDA与SDA之间、SCL与SCL之间能够直接相连，不需求额定的转化电路。R1为限流电阻，阻值为270 Ω，假如要增大数码管的亮度，能够恰当减小电阻值。
2.3 GSM模块电路
本体系GSM模块选用GC65模块，规划紧凑，大大缩小了用户产品的体积，该模块集射频电路和基带于一体，向用户供给规范的AT指令接口，为数据、语音、短消息和传真供给快速、牢靠、安全的传输，便利用户的运用开发及规划。因而，本体系选用MSP430F2132(微操控器)对GC65 模块的作业形式进行实时调整，设定模块长时间处于休眠状况，当需求进行数据通讯时，经过AT指令激活模块，数据通讯完毕，及时康复休眠状况，以下降体系全体功耗。
GSM模块电路如图5所示。GC65的发动引脚PWRKEY衔接到MSP430F2132的I/O口，串口TXD和RXD与MSP430F2132的串口相连。SIM_VDD、SIM_DATA、SIM CLK、SIM RST为SIM卡接口，经过6引脚卡槽衔接SIM卡。图中的P10为天线接口、VBAT是GC65的供电电源、GC65的作业状况指示灯NETLIGHT 被衔接到三级管的集电极。当GC65正常作业时，NETLIGHT为凹凸电平替换，会驱动三极管导通和截止，然后LED闪耀指示出作业状况。
2.4 串口转USB模块电路
因为监测子体系GSM模块运用RS232通讯，传统的主板都有这个接口，但因为现在主板商场定位不同，许多新主板并不带串口接口，比方，笔记本就很少再带有这种旧式接口。而USB接口是PC机体系中的一套全新的工业规范，它凭仗价格低廉、运用简略、协议灵敏、接口规范化和易于端口扩展等长处，敏捷占据了计算机外设接口范畴的操控位置，它的运用已非常广泛。
为了处理GSM模块与PC机之间的通讯问题，选用Prolific公司推出的芯片PL2303来完结串口转USB接口。PL2303内置USB功用操控器、USB收发器、振荡器和带有悉数调制解调器操控信号的UART，只需外接几个%&&&&&%就可完结RS232信号与USB信号的转化。串口转USB模块电路如图6所示。
PL2303的TXD和RXD别离与GC65的RXD引脚和TXD引脚相连，这样就完结了GC65的串口与USB口的转化。GC65从串口发送出去的数据信息经过PL2303芯片转化为USB数据流，再经过USB口的衔接器传送给主机设备。能够看出，PL2303与GC65的衔接非常简略，只需两根信号线就能够。
3 体系软件规划
体系软件首要包含数据收集子体系单片机。MSP430F2132下位机软件及长途监测中心上位机软件。下位机软件要点在于MSP430F2132编程，主程序包含传感器收集模块、数码管显现模块、按键模块、操控模块、GSM的短信通讯模块等，终究由这些模块来完结对设备运转状况的监测。主程序首要对体系初始化，包含时钟初始化、守时器初始化、Flash存储初始化、异步串口通讯初始化、MSP430F2131的I/O口初始化等，下位机软件流程如图7所示。长途监测中心上位机软件要完结的使命包含数据库办理、设置、查询以及报警。上位机与下位机之间的通讯选用GSM短消息方法进行无线传输。
结语
无线技能在工业及人们日常日子中的运用日益广泛，效果也越来越杰出，尤其是某些监控及数据传输体系，用传统的有线方法完结非常复杂，乃至底子无法完结，而无线技能使得某些监控及数据传输体系的树立得以完结并变得非常简略。
结合GSM无线数据传输及网络运用技能、单片机技能、传感器技能、自动操控技能和软件编程技能规划了一套根据GSM的长途监控体系。在监控点移动、涣散、无人值守、实时性要求低、网络掩盖面大、可不守时动态监控的数据收集方面，该体系与传统监控体系比较，具有用户出资小、运营费用少、掩盖规模广、安全性高、操作简略、通用性较强等特色。
