基于GSM和MSP430单片机的温度控制器设计

第２８卷第５期　２０１１年５月　吉　林　化　工　学　院　学　报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＪＩＬＩＮ　ＩＮＳ．ｒＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．５　Ｍａｙ．　２０１１　文章编号：１００７—２８５３（２０１　１）０５－００５８－０４　基于Ｇ　ＳＭ和ＭＳ　Ｐ４３Ｏ单片机的温度控制器设计　王起源，王索成，孙长龙　（吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林１３２０２２）　摘要：基于ＧＳＭ和ＭＳＰ４３０单片机的温度控制器设计．该控制器可对环境温度实时监测，当温度异常时　通过无线通讯发送手机短信报警，并且可实现手机短信远程遥控风扇开、关和转速，以调节环境温度．文　中重点阐述了基于ＴＣ３５ｉ的ＭＳＰ４３０单片机ＧＳＭ通讯接口设计．　关键词：温度控制器；ＧＳＭ；ＭＳＰ４３０；ＴＣ３５ｉ　文献标志码：Ａ　中图分类号：ＴＭ９２５　随着社会进步和技术的发展，手机已经成为　了人们必不可少的通信工具，并且手机都能在　ＧＳＭ网络中传输数据．经过多年发展和完善，　ＧＳＭ网络已成为覆盖全国的蜂窝移动通讯网，盲　稳定运行；ＬＣＭ显示器显示输人参数信息、单片　机和ＴＣ３５通讯过程以及系统接收到的信息　内容．　区少、信号稳定，并且不受通讯距离的影响．尤其　是ＧＳＭ短信息，灵活方便，而且非常经济可靠．因　此，利用手机短信来实现报警、超远程遥控、传输　数据是一个非常好的选择．本文论述了通过手机　短信实现温度异常报警以及对风扇进行开、关和　图１　温度控制器系统框图　调速控制的温度控制器设计，重点阐述了基于　ＴＣ３５ｉ的ＭＳＰ４３０单片机ＧＳＭ通讯接口设计．　２硬件电路设计　１总体设计方案　温度控制器系统电路如图２所示．以　温度控制器系统框图如图ｌ所示．　ＭＳＰ４３０Ｆ４４９单片机作为系统控制单元，外配　４ＭＨｚ主晶振和３２７６８Ｈｚ的辅助晶振、复位电路、　按键电路、ＬＣＭ显示器构成单片机小系统　剖；单　片机通过Ｌ２９３Ｄ驱动风扇电机，定时器Ｂ输出　ＭＳＰ４３０Ｆ４４９单片机是系统的核心控制部件；通　过控制ＴＣ３５ｉ模块连接ＳＩＭ卡即可实现无线通　讯；通过ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器实时监测温度，当　温度不在设定范围内时，通过ＴＣ３５ｉ向目的手机　ＰＷＭ【４　实现对风扇的调速；通过数字温度传感器　发送报警信息；风扇使用Ｌ２９３Ｄ芯片驱动，可实　现开关和调速设置；通过按键电路可以设置相关　ＤＳ１８Ｂ２０采集温度信息，实现温度异常报警；单片　机和　ｒＣ３５ｉ模块通讯经ＭＡＸ２３２芯片实现隔离和　电平转换．　参数，定时发送信息；时钟复位电路保证系统正常　收稿日期：２０１１－Ｏ３－０８　作者简介：王起源（１９９０一），男，吉林省吉林市人，吉林化工学院信息与控制丁程学院电气工程及其自动化专业２００８　级学生，主要从事单片机方面的研究．　第５期　王起源，等：基于ＧＳＭ和ＭＳＰ４３０单片机的温度控制器设计　５９　釜　［）ｌ　图２温度控制器系统电路　２．１　Ｔｃ３５ｉ芯片与单片机接口　１１、１２引脚为充电引脚，可外接可充电电池；１３引　ＴＣ３５ｉ共有４０个引脚，通过一个ＺＩＦ（Ｚｅｒｏ　脚对外输出电压，供外电路使用；１４引脚为ＢＡＴｒ　Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　Ｆｏｒｃｅ）连接器引出．其中１～５为正电源　＿ＴＥＭＰ接负温度系数的热敏电阻，１５引脚是启动　输入引脚，施加电压３．３　Ｖ；６～１０引脚为电源地；　脚ＩＧＴ，模块上电１０　ｍｓ后须给ＩＧＴ加一个大于　６０　吉林化工学院学报　１００　ｍｓ的低脉冲才能使系统启动．１６—２３引脚为　数据输入／输出功能引脚，符合ＩＴＵ—Ｔ　ＲＳ２３２接口　标准；２４—２９引脚和ＳＩＭ卡连接；３０、３１、３２引脚　为控制引脚；３３～４０引脚为语音接口，用来连接　扬声器、麦克、耳机等．　ＴＣ３５ｉ的第３２脚ＳＹＮＣ引脚有两种工作模　式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一　种是指示ＴＣ３５ｉ的工作状态，可用ＡＴ命令　Ａ￣ＳＳＹＮＣ＝０或１进行切换，本模块使用的是后　一种．当ＬＥＤ熄灭时，表明ＴＣ３５ｉ处于关闭或睡　眠状态；当ＬＥＤ为６００　ｍｓ亮／６００　ｍｓ灭时，表明　ＳＩＭ卡没有插入或ＴＣ３５ｉ正在进行网络登录；当　ＬＥＤ为７５　ｍｓ亮／３ｓ灭时，表明ＴＣ３５ｉ已登录进网　络，处于待机状态．　启动脚ＩＧＴ连接单片机的Ｐ３．０引脚，通过　Ｐ３．０发出低脉冲，来启动ＴＣ３５ｉ模块．　ＴＣ３５ｉ通过ＡＴ命令可双向传输指令和数据，　表１列出了本设计涉及到的ＡＴ指令．ＴＣ３５ｉ可选　波特率为３００　ｂ／ｓ～１１５　ｋｂ／ｓ，本设计中采用的波　特率为９６００ｂ／ｓ，使用ＡＴ命令ＡＴ＋ＩＰＲ＝９６００即　可完成设置．它支持Ｔｅｘｔ和ＰＤＵ格式的ＳＭＳ　（Ｓｈｏｒｔ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，短消息），本设计采用Ｔｅｘｔ　格式．　表１　ＡＴ指令　ＡＴ指令　功能　ＡＴ＋ＩＰＲ　设置波特率　ＡＴ＆Ｆ　格式化命令　ＡＴＥ０　关闭回显命令　ＡＴ＋ＣＭＧＦ　信息格式选择　ＡＴ＋ＣＭＧＲ　读短信命令　ＡＴ＋ＣＭＧＤ　删除短信命令　ＡＴ＋ＣＳＣＡ　短信服务中心地址　ＡＴ＋ＣＭＧＳ　发送短信息　２．２风扇电机驱动电路　电机驱动电路，如图３所示，单片机ＰＩＯ端口　线Ｐ２．２、Ｐ２．３驱动光电隔离器中发光二极管，控　制光电三极管．输人为高电平时，三极管饱和导　通，反之截止．当Ｐ２．２为高电平、Ｐ２．３位低电平　时，Ｌ２９３Ｄ的ＩＮ４为高、ＩＮ３为低电平，ＯＵＴ４为　高、ＯＵＴ３位低电平，电机正转；反之，当Ｐ２．２位　低、Ｐ２．３为高电机反转；当Ｐ２．２、Ｐ２．３电平同时　为高或低时，电机停转，实现了电机转向控制．Ｅ２　是ＯＵＴ４、ＯＵＴ３的使能端，高电平有效．当在Ｅ２　端加ＰＷＭ信号时，可实现调速．ＰＷＭ信号由　ＭＳＰ４３０Ｆ４４９单片机定时器Ｂ产生．光电隔离器　在传送信号同时实现了电平转换，将高电压电机　驱动电路与低电压单片机电路隔离，消除了干扰．　图３风扇电机驱动电路图　３程序设计　３．１程序流程设计　３．１．１主程序　程序流程图如图４所示，完成单片机各内部　模块的初始化并进人低功耗等待．　图５定时器Ａ中断程序流程图　３．１．２定时器Ａ中断程序　程序流程图如图５所示，定时器Ａ定时时间　为５００　ｉｎｓ，扫描是否有按键按下并更新屏幕显示；　若检测到有按键被按下则执行相应程序，可完成设　定温度报警范围等设置．　３．１。３定时器Ｂ中断程序　程序流程图如图６所示，定时器Ｂ定时时间　为ｌ　ｓ，通过Ｐ２．１引脚输出ＰＷＭ波以控制风扇电　第５期　王起源，等：基于ＧＳＭ和ＭＳＰ４３０单片机的温度控制器设计　６ｌ　机的转速；通过ＤＳ１８Ｂ２０监测环境温度，若检测　表２　ＡＴ指令　到环境温度不在设定范围内时，单片机通过　ＡＴ指令　功能　ＴＣ３５ｉ模块向目的手机发出报警信息．　ＡＴ＋ＣＭＧＦ＝ｌ　设置发送模式为Ｔｅｘｔ模式　＜一　—　ＡＴ＋ＣＳＣＡ＝＋　其中１３８００４３ｘｘｘｘ为本地信息　８６１３８００４３ｘｘｘｘ　中心号码　ＡＴ＋ＣＭＧＳ＝　Ｐ２．１引脚输　ＰＷＭ　其中１５９４３２１ＸＸＸＸ为目的手机　１５９４３２１　ＸＸＸＸ　二二＝］＝二二　号码　“Ｉ　ＡＭ　ＯＫ”为向目的手机发送　监测环境温度　“Ｉ　ＡＭ　０Ｋ”　的内容　３．２．２接收短信　单片机依次向ＴＣ３５ｉ发送ＡＴ指令如表３所　示．　表３　ＡＴ指令　ＡＴ指令　功能　图６定时器Ｂ中断程序流程图　ＡＴ＋ＣＭＧＲ＝１　读取当前接收信息　ＡＴ＋ＣＭＧＤ＝ｌ　删除第一条信息　３．１．４串口中断程序　程序流程图如图７所示，当ＴＣ３５ｉ模块接收　到短信后，向单片机发送数据，单片机进入串口中　４结　论　断，对短信进行解码，并对风扇进行控制．　经过实验样机验证，本系统可接收短信并使　单片机控制风扇完成开关和调速操作；可监测环　接收短信并解码　境温度并实现温度异常报警．达到了预期的设计　●　目的，实现了手机和单片机的通讯．通过改进可应　对风扉进行控制　用于工业控制、无人值守、环境监测等场合．　参考文献：　图７串口中断程序流程图　［１］秦龙．ＭＳＰ４３０单片机常用模块与综合系统［Ｍ］．　３．２发送短信和接收短信流程设计　北京：电子工业出版社，２００７．　单片机与ＴＣ３５ｉ模块通过ＲＳ２３２接口进行通　［２］　曹磊．ＭＳＰ４３０单片机Ｃ程序设计与实践［Ｍ］．　讯，单片机通过ＡＴ指令对ＴＣ３５ｉ进行操作．首先　北京：北京航空航天大学出版社，２００７．　单片机发送ＡＴ指令ＡＴ＋ＩＰＲ＝９６００设置波特率　［３］ＴＥＸＡＳ　ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ．ＭＳＰ４３０ｘ４ｘｘ　Ｆａｍｉｌｙ　Ｕｓｅｒ，ｓ　为９　６００　ｂ／ｓ；然后发送ＡＴ指令ＡＴＥ０关闭回显．　Ｇｕｉｄｅ［Ｚ］．２０１０．　［４］刘刚，孙玲玲，陈红．单相交流参数测量仪设计［Ｊ］．　３．２．１发送短信　吉林化工学院学报，２００９（４）：４４＿４７．　单片机依次向ＩＶ３５ｉ发送ＡＴ指令如表２所示．　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＳＭ　ａｎｄ　ＭＳＰ４３０　ＭＣＵ　ＷＡＮＧ　Ｑｉ－ｙｕａｎ，ＷＡＮＧ　Ｓｕｏ—ｃｈｅｎｇ，ＳＵＮ　Ｃｈａｎｇ—ｌｏｎｇ　（ＣｏＨｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ｃｉｔｙ　１３２０２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＳＭ　ａｎｄ　ＭＳＰ４３０　ＭＣＵ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔ｝ｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｃａｎ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｂｎｏｒｍａ１．ｉｔ　ｃａｎ　ｓｅｎｄ　ａｎ　ａｌａｒｍ　ｓｈｏｒｔ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｖｉａ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．ＳＭＳ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ａｄｊｕｓｔ　ｔＩｌｅ　ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆａｎ　ａｎｄ　ｔｏ　ｓｗｉｔｃｈ　ｏｎ　ｏｒ　ｏｆｆ　ｔｈｅ　ｆａｎ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒ－　ａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＴＣ３５　ｉ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ。　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＧＳＭ：ＭＳＰ４３Ｏ：ＴＣ３５　ｉ