摘 要： 應(yīng)用TC35I模塊和DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器模塊，利用STC89C52RC微控制器和GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的短消息業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)一種基于TC35I的汽車(chē)空調(diào)溫控系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的基本組成和相關(guān)的軟硬件方面的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： TC35I；DS18B20；STC89C52RC；遠(yuǎn)程控制
隨著無(wú)線通信、信息傳感技術(shù)的迅猛發(fā)展和日漸成熟，通過(guò)信息傳感設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)將物品聯(lián)接成物聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理為目標(biāo)的服務(wù)已成為可能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，近年來(lái)引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視，目前已成為全球的熱點(diǎn)問(wèn)題，許多國(guó)家都將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提高到國(guó)家級(jí)的戰(zhàn)略高度，本文就是從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)提出一種以GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過(guò)溫度傳感器，將用戶(hù)手機(jī)、汽車(chē)空調(diào)組合成一個(gè)小型物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。現(xiàn)代汽車(chē)中的空調(diào)一般是利用手工進(jìn)行控制的，空調(diào)只有等到司機(jī)進(jìn)入駕駛室才能開(kāi)啟或關(guān)閉，這就使得在炎熱的夏天或寒冷的冬天，剛進(jìn)入車(chē)內(nèi)時(shí)由于空調(diào)沒(méi)有開(kāi)啟，人會(huì)感覺(jué)到異常的燥熱或寒冷，因此設(shè)計(jì)和制造出能監(jiān)控車(chē)內(nèi)溫度并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的溫度情況來(lái)進(jìn)行提前遠(yuǎn)程控制開(kāi)啟車(chē)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備便提到人們?nèi)粘Ｉ畹淖h事日程上來(lái)，本設(shè)計(jì)就是為滿足這一要求而提出來(lái)的。
1 系統(tǒng)的組成和工作原理
系統(tǒng)是由兩大部分組成，一部分是由STC89C52RC單片機(jī)為中心的溫度采集和繼電器控制部分，另一部分是以GSM移動(dòng)通信網(wǎng)、TC35I和用戶(hù)手機(jī)組成的數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸部分。系統(tǒng)的組成框圖見(jiàn)圖1所示。
系統(tǒng)的工作原理是：用戶(hù)通過(guò)手機(jī)發(fā)一條溫度查詢(xún)指令，指令以短消息的方式通過(guò)GSM短信息服務(wù)中心發(fā)送到安裝在車(chē)內(nèi)的TC35I，模塊接收到指令后通過(guò)串口把指令傳送到STC89C52RC單片機(jī)，單片機(jī)啟動(dòng)DS18B20采集車(chē)內(nèi)溫度信息，再通過(guò)單片機(jī)和TC35I把采集到的溫度信息通過(guò)GSM短信息服務(wù)中心傳回到用戶(hù)手機(jī)上，如果車(chē)內(nèi)溫度過(guò)高或過(guò)低，則用戶(hù)可通過(guò)指令控制車(chē)內(nèi)繼電器開(kāi)關(guān)來(lái)開(kāi)啟車(chē)內(nèi)空調(diào)從而達(dá)到致冷或致熱的效果。
2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分包括微控制器模塊、DS18B20溫度采集模塊、繼電路開(kāi)關(guān)控制模塊、電源模塊和TC35I模塊。
2.1 微控制器模塊
微控制器模塊主要完成溫度的采集、繼電器開(kāi)關(guān)的控制及和TC35I的串口通信等。考慮到模塊的驅(qū)動(dòng)能力、功耗及性?xún)r(jià)比等因素，系統(tǒng)采用宏晶公司的STC89C52RC芯片，該款芯片具有功耗低、控制和抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。微控制器具有8 KB的Flash ROM存儲(chǔ)器，512 B的RAM和2 KB的EEPROM存儲(chǔ)器，內(nèi)部還集成了看門(mén)狗電路和UART，具有在系統(tǒng)編程和在應(yīng)用編程的功能，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的仿真器和編程器，因此選用該款控制器可以為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的便利。
2.2 溫度采集模塊
系統(tǒng)中的溫度采集模塊采用DALLAS公司生產(chǎn)的高精度、高可靠性的DS18B20溫度傳感器，它具有體積小、硬件開(kāi)銷(xiāo)低、抗干擾能力強(qiáng)、精度高的特點(diǎn)，采用單總線數(shù)據(jù)通信，全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出，最高12位分辨率，精度可達(dá)±0.5℃，檢測(cè)溫度范圍為-55℃~+125℃，因此它能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。DS18B20與微控制器的連接電路見(jiàn)圖2所示。
2.3 繼電器開(kāi)關(guān)控制模塊
繼電器開(kāi)關(guān)模塊由TLP521-4、ULN2803和SRD-12VDC及三極管構(gòu)成，由微控制器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路送往TLP521-4光耦芯片再通過(guò)ULN2803達(dá)林頓管的放大后用來(lái)驅(qū)動(dòng)SRD-12DC繼電器，進(jìn)而達(dá)到控制空調(diào)的各種開(kāi)關(guān)的作用，繼電器開(kāi)關(guān)控制模塊與微控制器的電路連接圖如圖3所示。
2.4 TC35I模塊
TC35I模塊是Simens推出的一款雙頻900/1800 MHz高度集成的GSM模塊。它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低，可以為很多通信應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。它支持EGS900和GSM1800雙頻，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務(wù)，通信接口采用RS232(指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送)，供電電源采用單電源3.3 V~5.5 V的電壓，適用的范圍包括：便攜電腦的低功耗通信設(shè)備、遙測(cè)遙感、遠(yuǎn)程信息處理和通信等工業(yè)領(lǐng)域。本系統(tǒng)中TC35I與微控制器的電路連接圖如圖4所示。
2.5 電源模塊
系統(tǒng)電源模塊采用了LM78L05和LM2941S兩芯片將外部12 V的直流供電電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的5 V和4.2 V的電壓，電源連接電路圖如圖5所示。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件模塊部分主要包括GSM通信模塊、DS18B20溫度采集模塊和繼電器開(kāi)關(guān)控制模塊部分的軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的工作流程如圖6所示。
3.1 GSM通信模塊的程序設(shè)計(jì)
GSM通信模塊的程序則由TC35I通過(guò)微控制器的串口發(fā)送與GSM短信息有關(guān)AT指令來(lái)和用戶(hù)手機(jī)進(jìn)行交互的，其具體的工作流程如圖7所示，另外本系統(tǒng)中執(zhí)行的AT指令[2，5]如表1所示。
3.2 DS18B20溫度采集模塊的程序設(shè)計(jì)
溫度采集模塊部分的程序設(shè)計(jì)也主要由微控制器通過(guò)單總線的方式來(lái)完成DS18B20的初始化并根據(jù)用戶(hù)手機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的指令讀取溫度信息并反饋給用戶(hù)手機(jī)，其工作流程圖如圖8所示。
繼電器開(kāi)關(guān)控制部分的軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)用戶(hù)從手機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的開(kāi)關(guān)指令，由微控制器通過(guò)置位或復(fù)位相關(guān)的端口來(lái)達(dá)到的。
本文提出了一種以GSM短信息中心為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程汽車(chē)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)實(shí)際的制作和調(diào)試驗(yàn)證，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，該系統(tǒng)還具有擴(kuò)展方便、無(wú)線傳輸距離遠(yuǎn)，可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離控制領(lǐng)域。
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