單片機(jī)在實(shí)訓(xùn)室遠(yuǎn)程管理中的應(yīng)用

方建華 范軍

摘要：實(shí)訓(xùn)室通常由專人管理，為了方便管理員能遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)室遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52為核心，利用通信性能較好的GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)手機(jī)收發(fā)短消息，接收門控傳感器和熱釋電模塊信息，了解實(shí)訓(xùn)室及人員活動(dòng)情況，并控制繼電器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)門等管理功能。本文主要闡述該系統(tǒng)的基本組成及其電路工作原理。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；GSM網(wǎng)絡(luò)；SIM900A；閉門器

為便于管理員及時(shí)查看實(shí)訓(xùn)室的情況，本管理系統(tǒng)選用手機(jī)收發(fā)短消息的方式來(lái)完成對(duì)實(shí)訓(xùn)室的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在該系統(tǒng)中，控制器需要體積小，I/O接口電路簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，而單片機(jī)作為檢測(cè)控制領(lǐng)域的微型計(jì)算機(jī)[1]且功能齊全，故選用單片機(jī)完成實(shí)訓(xùn)室管理系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)。在遠(yuǎn)程通信方面，GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域性能穩(wěn)定，通信誤差極小[2]，GSM的短消息業(yè)務(wù)通過(guò)無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，其原理簡(jiǎn)單，安全保密性高，不需要組建專用維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，所以選用GSM短消息業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸控制是可行的[3]。因此本系統(tǒng)與常規(guī)的管理方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，且操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安全可靠。

一、總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)控制GSM模塊采集和控制遠(yuǎn)程設(shè)備信息的無(wú)線通信控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是以STC89C52單片機(jī)為核心部件，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、GSM、輸出控制等模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)房門關(guān)閉、人員活動(dòng)信息的自動(dòng)采集、無(wú)線傳輸、繼電器控制等功能。

整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)模塊、房門關(guān)閉及人員活動(dòng)信息采集模塊、GSM通信模塊和輸出控制模塊組成。系統(tǒng)的整體方案框圖如圖1所示。

二、系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)

1. 單片機(jī)的選用

采用STC89C52單片機(jī)。它是8位的微處理器芯片，內(nèi)置3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它帶有8KB的閃存空間，可以通過(guò)電擦除，便于程序的修改調(diào)試。它的兼容性很好，與8051等其他型號(hào)單片機(jī)兼容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜。可通過(guò)外圍電路和GSM模塊實(shí)現(xiàn)短消息的接收發(fā)送。

2.無(wú)線通信模塊的選擇

GSM模塊主要負(fù)責(zé)收發(fā)短消息，通過(guò)單片機(jī)串口發(fā)送AT指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，指令的內(nèi)容均為代碼，接收的短信采用PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）模式，由轉(zhuǎn)換軟件翻譯，方便操作和理解[4-5]。SIM900A具備GSM/GPRS 900/1800MHz功能，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸，且性價(jià)比較高，故選用SIM900A作為無(wú)線通信模塊。

3.人體紅外傳感器

它是利用熱釋電效應(yīng)原理制成的一種傳感產(chǎn)品，對(duì)溫度變化敏感。如有人非法闖入房間可觸發(fā)熱釋電器產(chǎn)生突變電信號(hào)，輸入單片機(jī)可控制蜂鳴器觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警功能。

4.門控傳感器

可用微動(dòng)開關(guān)作為門控傳感器，用于閉門器中跟隨連接桿運(yùn)動(dòng)的滑塊壓住開關(guān)，反饋位置信號(hào)給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)房門閉合情況的監(jiān)測(cè)。

5.閉門器

選用電動(dòng)閉門器，控制信號(hào)由管理員以手機(jī)短消息形式發(fā)出，經(jīng)GSM模塊接收后，通過(guò)串口與單片機(jī)通信，控制繼電器吸合，其常開觸點(diǎn)接通閉門器的電源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉房門。

6.系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)運(yùn)用模塊化編程思想，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，主要對(duì)各種傳感器采集信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，在滿足條件時(shí)產(chǎn)生中斷，生成報(bào)警信息，并用短消息形式發(fā)送到管理員手機(jī)中，在接收到管理員發(fā)送的短消息后，通過(guò)串口與單片機(jī)通信，并控制繼電器動(dòng)作。

三、系統(tǒng)測(cè)試

將閉門器安裝在實(shí)訓(xùn)室房門上，下載相應(yīng)的程序后進(jìn)行調(diào)試。按下面板上的布防開關(guān)，門控開關(guān)檢測(cè)到房門未關(guān)閉，反饋給單片機(jī)識(shí)別后，對(duì)應(yīng)發(fā)送手機(jī)AT指令通過(guò)串口寫入GSM，由GSM以短消息形式遠(yuǎn)程發(fā)送到管理員手機(jī)。管理員看到信息后，編輯控制指令（以短消息形式）發(fā)送至GSM模塊，經(jīng)單片機(jī)解析后控制繼電器觸點(diǎn)接通，閉門器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)關(guān)門。同理，防盜測(cè)試亦是由傳感器觸發(fā)后以短消息的形式告之管理員。

四、結(jié)語(yǔ)

基于單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)室遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是對(duì)當(dāng)前實(shí)訓(xùn)室管理方法的補(bǔ)充和完善，單片機(jī)和GSM模塊的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)管理系統(tǒng)中布線施工的耗費(fèi)大、工期長(zhǎng)、系統(tǒng)維護(hù)繁瑣的弊端，管理員通過(guò)手機(jī)接發(fā)短消息就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)訓(xùn)室不間斷地監(jiān)控，可靠性高，且系統(tǒng)實(shí)施價(jià)格低廉，極具推廣性和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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