陳曉東

(西安工業(yè)大學(xué)，西安710032)

1 引言

淋浴車是專門為長時間在野外作業(yè)的工作人員提供洗浴而設(shè)計的一種車輛，車上設(shè)有淋浴間和整套洗浴設(shè)施。分布在不同地方的淋浴車工作時，要隨時監(jiān)測本車的水溫、水壓、油量等。同時，對出現(xiàn)的故障和油量不足的情況要及時報警并向監(jiān)控中心申請維修，這就需要將各個淋浴車的油量及運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心根據(jù)各臺淋浴車的運行狀況，調(diào)派維修人員和加油車，使其在第一時間為淋浴車排除故障和補充油量，保證淋浴車的正常工作。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)由三部分組成:監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、淋浴車終端。監(jiān)控中心服務(wù)器必須可以連接到Internet，并具有固定IP。監(jiān)控中心和淋浴車之間采用GPRS技術(shù)實現(xiàn)無線通訊傳輸數(shù)據(jù)。GPRS可以接入基于 TCP/IP的外部網(wǎng)絡(luò)，因此能夠提供Internet網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入［1］。需要維修和補充油量的淋浴車通過GPRS模塊發(fā)送請求給監(jiān)控中心，以便監(jiān)控中心及時派人維修和補充油量，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

3 終端系統(tǒng)硬件設(shè)計

淋浴車系統(tǒng)以LPC935為控制核心，輔以油量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、鍵盤顯示模塊、無線通訊模塊、報警裝置及燃燒器，各模塊間的連接見圖2。當淋浴系統(tǒng)啟動時，通過溫度傳感器、壓力傳感器和油位傳感器檢測當前水溫，水壓和油量。系統(tǒng)啟動5分鐘后，水壓達不到一定的要求，則水管可能漏水，啟動后水壓超過設(shè)定的最大值時水路可能堵塞。燃燒器通過P0.7口控制，P0.7口給高電平時，光藕導(dǎo)通，繼電器吸合，燃燒器通電點火，燃燒器中裝有火焰探測器，燃燒器通電后若未能點火，火焰探測器將輸出高電平給P2.4口。出現(xiàn)漏水、管路堵塞和未能點火的情況時，單片機立即停止燃燒并且報警和請求監(jiān)控中心及時維修。

3.1 控制器

控制器選用P89LPC935單片機，它是一款單片封裝的微控制器，適合于本系統(tǒng)要求的高集成度、底成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。LPC935采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時間只需2-4個時鐘周期，6倍于標準80C51，同時，LPC935集成了許多系統(tǒng)級功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目。該單片機內(nèi)置2個4路輸入的8位A/D轉(zhuǎn)換器，不需再單獨選用A/D轉(zhuǎn)換器，簡化了外圍硬件電路。P89LPC935內(nèi)部的看門狗電路及低電壓掉電檢測可在電源故障和受到強電磁干擾時使系統(tǒng)可靠復(fù)位，提高了系統(tǒng)的安全可靠性［2］。

圖1 淋浴車監(jiān)控系統(tǒng)總體方案

圖2 淋浴車終端硬件電路圖

3.2 溫度傳感器

選用DS18B20單線數(shù)字式溫度傳感器。其測量范圍在-55℃ ～+125℃，支持“一線總線”接口，現(xiàn)場溫度直接以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。CPU對DS18b20的訪問流程是:初始化后再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作和數(shù)據(jù)操作，每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通訊協(xié)議。系統(tǒng)加上拉電阻后將DS18b20信號端接入P2.0口。測得的溫度如果大于設(shè)定高溫時，關(guān)閉燃燒器，當溫度低于設(shè)定的低溫時，開啟燃燒器，這樣就保證水溫在一定范圍內(nèi)恒定。

3.3 鍵盤顯示模塊

采用LED顯示洗浴水溫，通過鍵盤可設(shè)洗浴溫度，當高于設(shè)定溫度時，停止燃燒，低于設(shè)定的某一溫度時，開啟燃燒器。

3.4 油量監(jiān)測

本系統(tǒng)采用CR-60612油位傳感器測量油量。該傳感器利用當油進入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個變化量通過電路轉(zhuǎn)換并進行精確的線性和溫度補償，將輸出1-5V標準信號接入P0.0口，P0.0口通過端口配置可設(shè)定為A/D轉(zhuǎn)換采集油量數(shù)據(jù)。

3.5 無線通訊模塊

本系統(tǒng)選用西門子公司的MC55模塊，該模塊是目前最小的三頻GSM/GPRS模塊，具有很高的可靠性和易用性，很適合在移動終端中作無線通信模塊。MC55提供了R IL/MUX軟件包，同時內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，在開發(fā)過程中無需對模塊編寫通信協(xié)議［3］。

3.5.1 MC55模塊的開機和關(guān)機

MC55上電時，必須將IGT引腳電平拉低并持續(xù)大于100ms，模塊才能開機;關(guān)機時將EMEROFF引腳拉低且維持3.2s，模塊才能關(guān)機。本設(shè)計用單片機P0.5、P0.6口驅(qū)動上述兩引腳，控制該模塊的開機關(guān)機。模塊正常工作時，SYNC輸出脈寬600ms占空比為1:1的時鐘信號，發(fā)光二極管VDO1均勻閃爍;登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò)時，VDO1長滅短亮［4］。

3.5.2 單片機和MC55之間的通信

MC55模塊與微控制器之間通過串口 RXD、TXD來實現(xiàn)與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，單片機通過AT指令來實現(xiàn)與MC55之間的命令和數(shù)據(jù)控制。

4 淋浴車終端軟件設(shè)計

終端工作時，單片機不斷檢測MC55模塊和故障報警狀態(tài)，如無故障發(fā)生，則定時啟動AD采集數(shù)據(jù)，定時通過串口發(fā)送給GPRS通信模塊，最后通過AT指令控制通信模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet。如有燃燒器故障、水壓故障等警情發(fā)生，則不等定時發(fā)送時間到來就將數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器，監(jiān)控人員了解到當前狀態(tài)后，及時調(diào)派加油車給淋浴車補充油量或維修。軟件流程如圖3所示。

很多企業(yè)的內(nèi)控制度并不健全，領(lǐng)導(dǎo)及員工的內(nèi)部控制意識淡薄。這主要表現(xiàn)為：①有的企業(yè)沒有設(shè)置內(nèi)部控制制度。②有的企業(yè)雖然制定了內(nèi)部控制制度，但該制度存在缺陷，缺乏可操作性。③有的企業(yè)設(shè)定了有效的內(nèi)控制度，但是員工并沒有按制度執(zhí)行。

單片機對MC55的操作主要包括:MC55連接服務(wù)的建立和數(shù)據(jù)發(fā)送的建立。

GPRS上電后，通過AT命令向服務(wù)器發(fā)送連接請求，服務(wù)器幀聽到請求后建立Socket連接。AT命令由ASCⅡ組成，基本設(shè)置如下［3］:

AT^SICS=0，CONTYPE，GPRS0 //選擇的連接類型為GPRS0;

AT^SICS=0，USER，“shower” //用戶名為shower;

AT^SICS=0，psssword，“123” //密碼為123;

AT^SICS=0，apn，cmnet//GPRS 接入點 apn 為cmnet;

AT^SISS=1，srvType，sockek//服務(wù)類型為 socket;

AT^SISS=1，conId，1//ID 號為1;

AT^SISS=1，address，“socketcp://65.168.25.128:2000”//指定服務(wù)器IP和端口;

建立完連接模式及服務(wù)模式后開啟Internet會話;

AT^SISO=1//開啟socket服務(wù);

AT^SISW=0，8//向服務(wù)規(guī)范1發(fā)送8個字節(jié)數(shù)據(jù);

AT^SISC=0//關(guān)閉Interner會話。

圖3 淋浴車終端主流程圖

5 結(jié)束語

本監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS無線通訊技術(shù)，將淋浴車的運行狀況及油量數(shù)據(jù)及時傳送到監(jiān)控中心，以便監(jiān)控中心調(diào)派加油車和維修人員及時維護，解決了野外分散作業(yè)無法監(jiān)控和及時維護的問題，有很好的應(yīng)用前景。

［1］ 韓東方，朱善安，蔣正義.基于GRPS/SMS的無線抄表系統(tǒng)的終端機設(shè)計［J］.工業(yè)控制計算機，2004，17(10):28-29.

［2］ 周立功.LPC900系列FLASH單片機應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

［3］ 宋天武.基于MC55模塊的水情自動測報終端的設(shè)計［J］.水利水電技術(shù)，2010(4):91-94.

［4］ Siemens.MC55/MC56 H ardw are In terface＆ MC55 AT Command Set［M］.2006:199-200.