基于GSM的無線智能監(jiān)控設(shè)計(jì)

　　1  引言

　　隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置，利用GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線智能監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳輸平臺(tái)是一種很有效的方法，其原理簡(jiǎn)單，安全保密性高，又不需要組建專用網(wǎng)絡(luò)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò), 加上GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文所涉及的智能監(jiān)控模塊即是采用GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息功能和語音功能實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，可用于智能家居監(jiān)控、無人值守的設(shè)備維護(hù)、遠(yuǎn)程信息采集、工業(yè)控制、遠(yuǎn)距離儀器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和控制等領(lǐng)域。

　　2  智能監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由GSM網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控模塊和監(jiān)控者或監(jiān)控中心組成，系統(tǒng)原理如圖2.1示。

　　智能模塊采用89C52微控制器并結(jié)合外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)8路模擬量和8路數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，模擬信號(hào)經(jīng)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換并被微控制器處理，若監(jiān)控對(duì)象正常則繼續(xù)循環(huán)監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)問題，微控制器即通過AT命令采用RS-232異步串行接口與無線MODEM通信并控制無線MODEM發(fā)送短信息給監(jiān)控者或監(jiān)控中心。如果情況緊急，微控制器會(huì)通過AT命令控制無線MODEM拔打監(jiān)控者的電話并同時(shí)播放預(yù)存在語音芯片ISD25120的語音信息作為報(bào)警信號(hào)。監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以微控制器為核心的智能模塊，以及發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從而達(dá)到無線監(jiān)控的目的。利用89C52的外部中斷功能對(duì)外界的8路數(shù)字輸入量的突發(fā)事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)生突發(fā)事件，中斷源立即產(chǎn)生中斷，89C52就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警程序。報(bào)警信息以AT命令的形式寫入TC35I并通過短消息發(fā)送到監(jiān)控者手機(jī)上，對(duì)于特別緊急的事件可以直接撥打報(bào)警電話，因?yàn)槎滔⒌陌l(fā)送有可能會(huì)延遲。為了確保監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在發(fā)送完短消息報(bào)警后再通過無線模塊給監(jiān)控者撥打電話，并由89C52控制ISD25120型語音電路播放預(yù)先存儲(chǔ)在語音電路的報(bào)警語音，同時(shí)在HD44780兼容的液晶顯示器上顯示出八路數(shù)字量和八路模擬量的監(jiān)控狀態(tài)。

圖2.1  智能監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

　　2.1硬件結(jié)構(gòu)

　　智能模塊的硬件結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分是以微控制器為中心的監(jiān)控主板，包括MCU外圍電路及液晶顯示、數(shù)字模擬信號(hào)處理及電平轉(zhuǎn)換電路和語音處理電路，另一個(gè)部分就是以TC35i及外圍電路構(gòu)成的無線MODEM，如圖2.2所示，它具有以下特點(diǎn)：

　　(1)89C52內(nèi)有8KE2PROM、256BRAM、4個(gè)位并行口、3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，1個(gè)串行全雙工異步接口、6個(gè)中斷源，還可通過74HC373鎖存器擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器。

　　(2)模擬量輸入由89C52外接ADC0809的8位 A/D轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)?？刹杉寺纺M量輸入，通過地址管腳來選擇采集哪一路模擬量。另外，在ADC0809的信號(hào)輸入端接一個(gè)

圖2.2  智能監(jiān)控模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖

　　AD7501型8選1的多路開關(guān)，將模擬信號(hào)的輸入擴(kuò)展為8路，從而實(shí)現(xiàn)64路信號(hào)的采集。

　　(3)監(jiān)控軟件固化在微控制器的E2PROM中，為保證智能模塊能夠?qū)ΡO(jiān)控對(duì)象突發(fā)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，微控制器的P1口8根口線通過4078型或非門接至中斷源INT0；這樣，這8個(gè)I/O口一旦電平信號(hào)有變化則會(huì)引起中斷，從而通過中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)處理，同時(shí)還可通過P2口控制8路數(shù)字開關(guān)量的輸出，以對(duì)監(jiān)控對(duì)象的突發(fā)情況進(jìn)行反控制，比如切斷電源等。外部監(jiān)控的數(shù)字開關(guān)量較多時(shí)，可以在原硬件電路上擴(kuò)展一個(gè)或多個(gè)8259，8259可對(duì)8級(jí)中斷請(qǐng)求實(shí)行優(yōu)先級(jí)管理，若外設(shè)中斷數(shù)目多于8個(gè)，則可使用多個(gè)8259。

　　(4)與HD44780兼容的液晶顯示器則對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的八路數(shù)字量和八路模擬量進(jìn)行狀態(tài)顯示。假如模塊在工作中出現(xiàn)程序跑飛的情況，作為硬件看門狗MAX813L便會(huì)給微控制器的復(fù)位腳RST一個(gè)上升沿電平，使得跑飛的程序回到監(jiān)控程序開始處重新執(zhí)行，以確?？煽窟\(yùn)行。

　　(5)微控制器通過并口控制ISD25120語音電路，而語音芯片ISD25120的語音輸出結(jié)束信號(hào)/EOM則直接接入外部中斷0引腳INT0，使得語音播放一結(jié)束即刻進(jìn)行其它實(shí)時(shí)處理。

　　(6)模塊的監(jiān)控主板和無線MODEM間通過串行接口連接在一起，無線MODEM主要由GSM模塊TC35i、電源電路、SIM卡電路、手柄接口電路、電平轉(zhuǎn)換電路幾個(gè)部分組成，微控制器通過AT命令控制無線MODEM收發(fā)短信和語音通信。