基于SIM300和CC1010的無線數據采集監控系統

岳 洋 蘭國輝 周紅進

(1.大連交通大學軟件學院,遼寧 大連 116028；2.中國人民解放軍大連海軍艦艇學院,遼寧 大連 116018)

基于SIM300和CC1010的無線數據采集監控系統

岳 洋1蘭國輝2周紅進2

(1.大連交通大學軟件學院,遼寧 大連 116028；2.中國人民解放軍大連海軍艦艇學院,遼寧 大連 116018)

介紹了一種采用SIM300模塊和CC1010無線單片機的無線數據采集監控系統，給出了硬件組成和部分軟件流程。實際運行表明：該系統無線網絡覆蓋范圍廣，可將數據通過短信方式發送至監控手機，實現了現場數據的遠程無線監控，通信穩定、準確，具有較強的靈活性，而且系統便于安裝。

數據采集監控系統 無線通信 CC1010 SIM300 短信

傳統的數據采集監控系統大多采用有線布局，這種方式成本高、安裝維護不便、傳輸距離短。如果能將采集到的數據采用無線方式傳輸，將為許多工程解決受環境限制難以施工布線的問題。無線傳輸不僅可以降低施工難度和成本，而且可以使系統實現無線局域網和遠程物聯網的數據采集與控制，能夠滿足客戶更多需求。

在此，筆者采用無線單片機CC1010和SIM300模塊構成無線數據采集監控系統，通過無線局域網通信將子節點采集到的數據發送到CC1010，然后再利用SIM300通過短信將數據發送到監控手機，實現數據的遠程傳輸與監控。

無線數據采集監控系統的硬件部分(圖1)主要由SIM300模塊與無線單片機CC1010組成。

圖1 無線數據采集監控系統硬件結構

SIM300的工作頻段與GSM Phase2/2+兼容，支持點到點短消息(文本或PDU模式)移動發送和接收；支持 1.8V和3.0V兩種類型的 SIM 卡；雙串行通信接口(此處使用串口2)可支持的自動波特率為1 200～115 200bit/s；串口2只能用來傳輸 AT命令。

CC1010是具有多頻段、低功耗、超高頻射的芯片，內嵌高性能的增強型8051微控制器，能工作于315、433、868、915MHz共4個ISM頻段，通過編程可以控制其工作于300～1 000MHz。CC1010內含收發器，其中接收器包括低噪聲放大器、混頻器、中頻處理器、解調器和解碼器；發射器由功率放大器及PLL(VCO、充電泵、分頻器)等電路組成[1,2]。

由圖1可知，系統的主節點為CC1010和SIM300模塊，兩者之間采用串口通信。子節點主要由CC1010節點、傳感器、驅動電路和控制器組成。主節點中的SIM300一方面負責與監控手機進行GSM通信；同時與主控芯片CC1010進行串口通信，完成由GSM網絡到無線局域網絡的信息傳遞。系統硬件部分完全采用無線方式，使得系統為子節點的安放提供了極大的空間便利，且便于安裝和平時維護。

2 軟件部分

2.1主節點CC1010與SIM300的通信

系統中只有主節點CC1010控制芯片通過串口與SIM300連接。SIM300接收手機發送的短消息但不做處理，而是通過串口直接傳遞給CC1010。CC1010通過串口中斷函數將數據存入數組。因此CC1010的串口通信設計至關重要，CC1010串口初始化函數如下：

void initial(void)

{ P3DIR=P3DIR&0X01;//設置TX0為輸出

P3DIR|=0XFD;//設置RX0為輸入

CKCON|=0X10;//T1M置1

PCON&=0X7e;//波特率不加倍

TH1=0xe8;//波特率為9 600bit/s

TR1=1;//啟動定時器2

TMOD=(TMOD&0X0F)|0X20;//工作方式2

SCON0=0X50;//全雙工模式、允許接收

ES0=1;

PS0=1;

EA=1;//開中斷

}

CC1010芯片與SIM300之間通過AT命令來控制SIM300通信模塊發送短信，所有AT指令的指令符號、常數及PDu數據包等都是以ASCII編碼形式傳送的[3,4]。CC1010對SIM300初始化的主要步驟如下：

a. 硬件復位SIM300；

b. 設定SIM300與CC1010的串口波特率，串口發送“AT+IPR=1200 ”字符串，延時約800ms后，再發送“ATE0 ”；

c. 發送“AT+CMGF=1 ”，將短信模式設為text；

d. 發送“AT+CMGR=1 ”，將收到的短信保存。

完成對SIM300的初始化后，就可以判斷串口中斷時刷新的數組字符，格式如下：

if(GsToUrat[0]==′+′ && GsToUrat[1]==′C′ && GsTo- Urat[2]==′M′&& GsToUrat[3]==′G′ && GsToUrat[4]== ′R′)

如果接收到短信，則解析短信內容，然后根據GsToUrat[6]、GsToUrat[7]、GsToUrat[8]的內容執行相應的操作。

2.2CC1010的無線局域網通信

主節點與子節點采用時分多址無線通信方式。在滿足定時和同步的前提下，系統主節點發向各子節點的信號都按順序安排在預定的時隙中傳輸。主節點根據子節點的ID號，延時ID×100ms發送同步信號，然后啟動計時器，進入接收狀態。在接收狀態，等待子節點傳送數據，如此，各子節點在每幀內只能按指定的時隙向主節點發送信號，主節點可以在各時隙中接收各子節點的信號而不會相互干擾。 在對各節點的初始化中，校準是不可缺少的重要環節，圖2所示是RX和TX的單校準流程。

圖2 RX和TX的單校準流程

3 試驗測試

在系統主節點SIM300模塊中安放了SIM卡，采用5V電壓、2A電流供電；用ASM1117將電壓穩壓為3.3V后給CC1010供電。測試系統安放了6個子節點，每個子節點由兩節1.5V干電池單獨供電，采用單總線傳感器18B20采集子節點溫度。

系統測試中，主節點采集了6個子節點的溫度，并將子節點1、2的溫度值發送給監控手機，結果如圖3、4所示。可以看到，監控手機接收到的節點1、2的溫度值與主節點采集到的子節點數據是一致的，實現了精確的遠距離數據傳輸與監控。

圖3 主節點采集到的6個子節點溫度值

圖4 監控手機接收到的子節點1、2溫度數據

4 結束語

筆者提出的基于SIM300和CC1010的無線數據采集監控系統對于采集到的數據信息完全采用無線方式傳遞，而且在工作過程中空間位置可以改變，為實際應用提供了極大的工作空間靈活性。該系統精確的遠程數據傳輸特點為工業控制、地質勘測、國防軍事及醫療等領域的數據無線傳輸提供了方便可行、便于維護、性能可靠的解決方案。

[1] Texas Instruments.CC1110 Preliminary Data Sheet (Rev.1.01)[DB/OL].http:www.ti.com/lsds/ti/wireless_connectivity/overview.page,2013-04.

[2] Texas Instruments.CC1010 Single Chip Very Low Power RF Transceiver with 8051-Compatible Microcontroller [DB/OL].http:www.ti.com/lsds/ti/wireless_connectivity/overview.page,2013-05.

[3] 蔣挺,趙成林.紫蜂技術及其應用[M].北京:北京郵電大學出版社,2006.

[4] 劉濤,張春業,韓旭東,等．基于手機模塊TC35的單片機短消息收發系統[J].電子技術,2003,30(3):36～38．

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1000-3932(2016)02-0215-03

2015-12-23(修改稿)