基于GSM的無線智能監(jiān)控設計

　　1  引言

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

　　2  智能監(jiān)控系統(tǒng)總體設計

　　整個監(jiān)控系統(tǒng)由GSM網(wǎng)絡、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微控制器并結合外圍電路實現(xiàn)對8路模擬量和8路數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，模擬信號經(jīng)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換并被微控制器處理，若監(jiān)控對象正常則繼續(xù)循環(huán)監(jiān)測，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，微控制器會通過AT命令控制無線MODEM拔打監(jiān)控者的電話并同時播放預存在語音芯片ISD25120的語音信息作為報警信號。監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設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，從而達到無線監(jiān)控的目的。利用89C52的外部中斷功能對外界的8路數(shù)字輸入量的突發(fā)事件進行監(jiān)測，如果發(fā)生突發(fā)事件，中斷源立即產(chǎn)生中斷，89C52就會執(zhí)行相應的報警程序。報警信息以AT命令的形式寫入TC35I并通過短消息發(fā)送到監(jiān)控者手機上，對于特別緊急的事件可以直接撥打報警電話，因為短消息的發(fā)送有可能會延遲。為了確保監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，應在發(fā)送完短消息報警后再通過無線模塊給監(jiān)控者撥打電話，并由89C52控制ISD25120型語音電路播放預先存儲在語音電路的報警語音，同時在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硬件結構

　　智能模塊的硬件結構分為兩個部分，一個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)字模擬信號處理及電平轉(zhuǎn)換電路和語音處理電路，另一個部分就是以TC35i及外圍電路構成的無線MODEM，如圖2.2所示，它具有以下特點：

　　(1)89C52內(nèi)有8KE2PROM、256BRAM、4個位并行口、3個16位定時計數(shù)器，1個串行全雙工異步接口、6個中斷源，還可通過74HC373鎖存器擴展外部數(shù)據(jù)和程序存儲器。

　　(2)模擬量輸入由89C52外接ADC0809的8位 A/D轉(zhuǎn)換芯片來實現(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的信號輸入端接一個

圖2.2  智能監(jiān)控模塊的硬件結構圖

　　AD7501型8選1的多路開關，將模擬信號的輸入擴展為8路，從而實現(xiàn)64路信號的采集。

　　(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)控對象突發(fā)情況進行實時處理，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I/O口一旦電平信號有變化則會引起中斷，從而通過中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)實時處理，同時還可通過P2口控制8路數(shù)字開關量的輸出，以對監(jiān)控對象的突發(fā)情況進行反控制，比如切斷電源等。外部監(jiān)控的數(shù)字開關量較多時，可以在原硬件電路上擴展一個或多個8259，8259可對8級中斷請求實行優(yōu)先級管理，若外設中斷數(shù)目多于8個，則可使用多個8259。

　　(4)與HD44780兼容的液晶顯示器則對實時監(jiān)控的八路數(shù)字量和八路模擬量進行狀態(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便會給微控制器的復位腳RST一個上升沿電平，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\行。

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

　　(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。