基于西门子TC35的GSM远程的温度/湿度测控系统的设计

2022-09-11

本系统采用了微控制器C8051F330是完全集成的混合信号片上系统型MCU, 其微控制器内核与MCS-51指令集完全兼容。与传统的8051系列MCU单片机相比较C8051F330能够极大的简化外围电路和硬件结构, 降低成本提高可靠性。

1 参考模型及结构化设计

该系统的设计参考模型如图1。

本系统提供了两种操作方式, 即本地操作和远程操作。既可以通过系统自带的操作键盘和显示设备完成工作状态的设定和检测, 也可以通过的电话、手机等通讯设备或者接入GSM网络的计算机主机完成远程测控。测控系统也具备超限报警机构, 既能够本地报警也可以远程电话报警。

2 硬件结构

2.1 如图2所示, 基于混合信号微控制器系

列的C8051F330微控制器为整个系统的核心控制器件, 硬件系统分为GSM通讯、信号输入、输出、人机界面以及超限报警五大模块

GSM通讯模块主要负责本系统和远程通讯设备之间的通讯, 远程控制的指令通过GSM模块传给微控制器, 而系统采集的实时信息和报警信号也通过GSM模块传送给远程的通讯设备。

信号输入模块主要对温湿度传感器的模拟信号进行处理, 我们选用霍尼韦尔HIH3602-A型温湿度传感器, 信号输入模块需要对其信号进行降压、滤波处理。

信号输出模块主要输出加降温湿度的调节设备的控制信号, 为了保护设备输出模块采用了过零触发的输出机制。

人机界面主要完成本系统的本地操作由一个简易键盘和LED显示器构成。超限报警模块用于在设备故障或者其他状况下环境状态超过设定限制时进行报警, 方式为声光报警以及通过GSM电话或者短信报警。

2.2 主要处理模块介绍

TC35支持TIU TRS 232标准串行总线进行数据交换, 所有操作的高电平都是CMOS电压 (2.65V) , 因而RS232接口芯片选用MAX公司的MAX 3238实现3.3V逻辑电平的串行数据转换。

2.2.1 模拟量的输入

霍尼韦尔HIH3602-A型温湿度传感器的输出为0.8V~3.9V的模拟信号, 必须经过信号转换电路转换为0.48V~2.4V的电压信号特征以满足输入C8051F330处理器的信号要求。C8051F330处理器内部集成了10位ADC模/数转化器基本能够满足日常生活和工农业生产中对温度湿度测控精度的要求。

2.2.2 信号输出模块和人机界面模块

温/湿度控制设备采用交流电供电, 而使用继电器作为交流开关量输出输出时, 容易在频繁的使用过程中容易造成设备的损坏, 所以我们采用过零触发器电路, 这样就具有了保护线路上元件的功能。

3 软件结构

3.1 总体流程

系统主要的任务是接收到本地或者远程的操作设置温/湿度的上下限, 然后采集当前温度湿度值, 如果不满足设定则启动相应的调节设备。并随时响应新的本地或者远程操作指令, 在出现故障时及时报警。

3.2 远程用户认证

对于远程操作的用户, 本系统需要口令认证。口令采用可更换的8位数字密码, 对于用户遗忘密码的处理方式本系统采用了支持超级口令恢复初始密码的解决方式, 超级口令只保存于开发者手中, 故而系统的远程操作是安全可靠的, 一句用应对特殊问题的解决方法。

3.3 数据存储

本系统所有数据均保存于C8051F330自带FLASH存储器中, 用户密码采取加密算法读取和存储, 其它数据如设定的上下限温湿度、报警电话号码等未加密。

3.4 抗干扰和软件滤波

由于在实际使用环境中会存在各种各样的干扰源产生干扰信号, 为了防止干扰对系统的影响采用了各种抗干扰的算法。考虑到操作器的实时性, 采用中值滤波法对输入信号进行了处理, 有效的保证了信号的准确, 提高了系统的抗干扰能力。

摘要：温度和湿度作为常用的环境参数, 对动植物的生长、物理化学的反应以及人体的舒适程度都有着较大影响, 温度湿度测控系统在工农业生产、智能家居以及人工环境等领域有广泛的应用前景。目前多数测控系统必须有工作人员到现场进行操作, 因此工作效率低。且不便于管理。鉴于这种本文设计一种了基于西门子GSM模块TC35的远程温/湿度监测系统, 通过现有的GSM成熟网络实现对现场的远程测控。系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点, 具有很高的使用价值。

关键词：温度,湿度,GSM,智能测控