劉紅娟，徐菲，沈大偉，李新娥

（中北大學(xué)電子測試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西，太原030051）

0 引言

隨著檢測技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用并占據(jù)了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制的重要環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)采用了80C51單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制元件；TC35i模塊則負(fù)責(zé)上位機(jī)與下位機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信。該系統(tǒng)原理簡單，具有很高的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用價(jià)值。

1 系統(tǒng)的基本組成

系統(tǒng)分為監(jiān)測中心站和遠(yuǎn)程監(jiān)測分站兩部分：監(jiān)測中心站主要由監(jiān)測中心站服務(wù)器、GSM無線通信模塊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件組成；遠(yuǎn)程監(jiān)測分站主要由單片機(jī)及外圍電路、傳感器和GSM無線通信模塊(TC35i)組成。

總設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 基于GSM模塊TC35i的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)圖

2 TC35i模塊的硬件設(shè)計(jì)

發(fā)射端的模塊TC35i模塊有40個(gè)引腳，第1～5引腳是正電源輸入腳采用+4.2V，第6～10引腳是電源地。15腳是啟動(dòng)腳IGT，它與89C51的P1.3口相接，給IGT加一個(gè)大于100ms的低脈沖，使TC35i進(jìn)入工作狀態(tài)。本模塊32腳與單片機(jī)的P1.2腳連接，指示TC35i的工作狀態(tài)。其與單片機(jī)的連接電路圖如圖2所示。

圖2 發(fā)射端的模塊TC35i模塊與單片機(jī)接口電路

接收端采用工業(yè)集成GSM模塊，接收短信。

3 89C51單片機(jī)系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，我們對于89C51主要引腳功能的使用如下：

⑴XTAL1和XTAL2：接11.05926MHZ的晶振，構(gòu)成為單片機(jī)的時(shí)鐘電路。

⑵ ALE/P：ALE端輸出脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)分頻后作為AD0809轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘。

⑶P0口:作為單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)（6264）及A/D 轉(zhuǎn)換器（ADC0809）的地址/數(shù)據(jù)線使用。

⑷ P1口:

P1.0和P1.1端口采用下拉方式驅(qū)動(dòng)兩路LED指示燈，可以用于指示多種GSM狀態(tài)。P1.5采用下拉驅(qū)動(dòng)的方式通過光藕驅(qū)動(dòng)一路繼電器，可以控制交流負(fù)載，實(shí)現(xiàn)短信遙控繼電器開關(guān)的功能。 單片機(jī)的P1.2和TC35i的的第32腳SYNC引腳連接，便于單片機(jī)讀取TC35i的狀態(tài)。

⑸ P2口：高8位地址線中P2.0-P2.4作為RAM6264的高位地址（A12-A8），P2.7連接RAM6264的片選信號(hào)CS1，P2.0啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

其中，A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）與微機(jī)接口的接口電路如圖3所示。

圖3 ADC0809與微機(jī)接口的接口電路圖

4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心接收到數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)等處理,系統(tǒng)中的無線通信子系統(tǒng)是以GSM手機(jī)模塊TC35i為核心，依靠GSM網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，完成SMS信息的發(fā)送與接收。

5 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)通過對單片機(jī)的編程達(dá)到對8路數(shù)據(jù)的循環(huán)采集和顯示對采集的數(shù)據(jù)有越線報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控中心命令的執(zhí)行。

循環(huán)采集流程圖如圖4所示。

圖4 循環(huán)采集流程圖

6 測試方法與測試結(jié)果

⑴測試條件 ：環(huán)境溫度20℃，電源電壓正4.2V。

⑵測試儀器：DT830數(shù)字萬用表、 SS—7820示波器、 KENTAC—2202數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、WAVE仿真器。

⑶采集測試

在第一路電壓測試點(diǎn)與測試公共地之間接上數(shù)字電壓表，調(diào)節(jié)數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源的旋鈕，改變其輸出電壓，讀出采集系統(tǒng)的顯示值和電壓表實(shí)測值，如表1所示。

表1

用上面方法對第二、三、四、五、六、七、八路測試結(jié)果，如下表2所示。

表2

誤差分析：由于采用的A/D轉(zhuǎn)換器0809只有8位，當(dāng)其滿量程為4.2V時(shí)，其分辨率為0.016V。由以上兩表可以看出，測量的誤差在系統(tǒng)的允許范圍之內(nèi)，而且，其誤差是由A/D轉(zhuǎn)換器0809的分辨率決定的。其精度滿足大部分工業(yè)控制和智能測量儀器的要求，并且，其存儲(chǔ)功能也達(dá)到我們設(shè)計(jì)預(yù)期的要求。

7 總結(jié)

本系統(tǒng)完成了對環(huán)境信號(hào)的采集、處理，在此基礎(chǔ)上還可開發(fā)一系列以單片機(jī)為核心，依靠GSM網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)遠(yuǎn)程傳輸?shù)母鞣N測試系統(tǒng)，用途廣泛。

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