基于GSM雙音多頻信號控制的小車設(shè)計

摘要 當(dāng)人們無法在一些危險場所進行現(xiàn)場作業(yè)或控制時，智能小車可得到應(yīng)用。近年來，雙音多頻信號技術(shù)使撥號速率提高，并應(yīng)用在交互式控制中，更可組成有線或無線的通信系統(tǒng)?？紤]到項目要求的實時遠程控制和成本等因素，使用基于GSM網(wǎng)絡(luò)的雙音多頻信號來控制由步進電機驅(qū)動的小車，使小車能被準確和實時地遠程控制，進而完成所需的移動任務(wù)。
關(guān)鍵詞 雙音多頻信號；GSM；步進電機

智能小車在遠程控制中的應(yīng)用，可在一些危險場所，人們無法現(xiàn)場作業(yè)或進行控制，如農(nóng)場儲水池、洞穴、有害或放射性實驗室等。準確和實時地遠程控制，是遙控和智能控制的一個研究方向。無線通信技術(shù)應(yīng)用，如無線局域網(wǎng)(WiFi、藍牙、ZigBee、2．4 GHz無線通信等。其中雙音多頻信號(Dual Tone Multiple Frequency，DTMF)用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸時，無需專用數(shù)據(jù)傳輸線且可靠性高，可用于自動控制系統(tǒng)。近年來，雙音多頻信號應(yīng)用在交互式控制中，使撥號的速率提高。把雙音多頻信號的發(fā)送電路用于主控系統(tǒng)，接收電路用于被控系統(tǒng)，便可組成有線或無線通信系統(tǒng)。GSM(Global System for Mobile communications，GSM)技術(shù)應(yīng)用廣泛，可通過手機或固話機作終端，通過雙音多頻信號的GSM網(wǎng)絡(luò)通信方式無線控制小車的移動，具體由終端上的5個數(shù)字按鍵(2、4、6、8、5)控制，使小車按照指令驅(qū)動步進電機完成移動任務(wù)。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計
設(shè)計了基于GSM模塊的雙音多頻信號控制的小車。如圖1所示，小車系統(tǒng)主要由CMOS的PIC18F452微控制器作為控制主機，外接GSM調(diào)制解調(diào)器、雙音多頻解碼器、步進電機、以及40 MHz晶振和+5 V電源。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、抗干擾能力強、適用范圍廣，并且易于擴展。通過一系列設(shè)計規(guī)則要求實現(xiàn)各模塊之間的有效通信。GSM調(diào)制解調(diào)器向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。它與PIC微控制器之間以ASCII字符形式傳輸AT指令串。步進電機也根據(jù)AT指令控制線圈的電流方向，使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動控制小車完成任何方向和旋轉(zhuǎn)移動，以配合小車的全方位運動規(guī)劃。電機轉(zhuǎn)速、停止位置都取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。PIC微控制器提供的控制信息序列，是通過雙音多頻信號解碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式而得到控制步進電機脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。

1．1 GSM調(diào)制解調(diào)器
GSM通過相鄰基站的互連構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，并使用900 MHz或1 800 MHz作為傳輸?shù)墓ぷ黝l段。項目選擇雙頻段的GSM調(diào)制解調(diào)器GSM100T，支持熱插拔功能，并以RS232串口連接計算機操作系統(tǒng)或單片機進行通信，其硬件控制設(shè)置通常為每秒115．2 kbit，8位有效數(shù)據(jù)，1停止位，不使用校驗位。根據(jù)GSM相關(guān)事件與服務(wù)響應(yīng)，在應(yīng)用程序中進行AT指令交換，并且AT指令分為數(shù)據(jù)模式和控制模式。在控制模式中，包括網(wǎng)絡(luò)注冊檢查、接收信號強度、接撥號、掛斷、信號中斷、占線等，程序在指令寄存器的物理地址直接調(diào)用控制指令，如S7=60，表示設(shè)寄存器寄存器#7的數(shù)值為十進制60。那么，PIC微控制器通過AT指令對GSM調(diào)制解調(diào)器進行基本的控制操作。