徐 建，赵宝岩，周 余

(1.湖北民族学院 信息工程学院，湖北 恩施 445000；2.黑龙江测绘计量仪器检定站，黑龙江 哈尔滨 150086)

基于GSM的温度采集与报警系统的设计

徐 建1，赵宝岩2，周 余1

(1.湖北民族学院 信息工程学院，湖北 恩施 445000；2.黑龙江测绘计量仪器检定站，黑龙江 哈尔滨 150086)

设计的基于GSM的温度采集与报警系统主要是基于LM3S811单片机，利用DS18B20温度传感器实时地采集当前的温度值，通过红外遥控和LCD12864构成一个简易菜单.当DS18B20所采集的温度值大于所设定的温度上限值或小于所设定的温度下限值的时候，系统会通过LCD12864显示出报警信息，并且向所设定的号码发送当前温度值信息，同时声光报警.通过系统测试，通过硬件系统测试，结果表明系统工作稳定可靠.

传感器；温度传感器；报警；红外遥控

1 系统的设计原理

基于GSM的温度采集与报警系统由以下几个部分构成：温度采集部分、GSM部分、主控制器部分、显示部分和键盘部分.通过温度传感器将当前的温度采集进入主控制器部分并显示出来，在主控制芯片下利用键盘和显示部分设计一个简单菜单，可用键盘输入手机号码，可手动控制发送短信[1].可用键盘设置温度的上下限值，当采集到的温度超出上下限，系统将会声光报警并且把当前的温度通过GSM部分发送到所设定该号码的手机上，通知此警告信息.当温度恢复正常的时候，系统又会处于正常状态，实时的采集温度并显示出来，实现对整个系统的监控.系统原理框图如图1所示[2].

该图反映了整个系统的连接关系，体现各功能模块之间的联系，通过键盘输入一定的信息，采用温度采集模块采集当前温度，通过显示部分显示相关的参数信息和状态信息，通过GSM部分发送短消息，如果温度超出一定范围，则进行声光报警.

2 系统总体硬件设计

系统的各模块的硬件框图如图2所示，系统主控CPU采用具有32位ARM© CortexTM-M3 v7M架构的LM3S811单片机.GSM通信模块采用西门子公司开发的TC35模块.温度采集模块采用全数字式DS18B20温度传感器[3].

图1 系统原理框图

图2 系统的硬件框图

系统的硬件连接图如图3所示[4]：

图3 系统的硬件连接图

3 系统总体软件设计

本系统设计一个简易菜单，当单片机开机或复位后，初始化12864显示模块，并显示等待信息，依次初始化GSM，启动GSM让GSM开始搜寻网络，串口初始化便于向TC35发送指令信息，红外初始化，开启两个定时器计时，一个定时器定时采集温度，另一个定时器为红外遥控计时，接着显示欢迎信息.接下来就等待按键按下，相应执行相关操作[5].图4为本系统总体程序流程图.

3.1 DS18B20温度采集模块的软件设计

DS18B20温度采样操作流程是从RAM中读出的数据只有两个字节，它们是温度转换后的数据值的信息，通过单片机的数据处理将这两个字节的数据值转换成所采集的温度值.温度采样流程是先将DS18B20复位，然后按照其给定的指令来操作DS18B20，因为只有一个DS18B20，因此跳过ROM指令，然后启动转换，再次复位和跳过ROM指令，最后从RAM中读取数据，转换成温度值.DS18B20温度采样流程图如下图5所示.

3.2 GSM软件设计

TC35芯片采用的是AT指令操作，单片机就象向计算机发送串口数据一样，给TC35模块发送AT指令.由于LM3S811单片机的特殊性，只需要初始化UART，就可以用一个系统函数向TC35发送字符，这样就可以实现向TC35发送AT指令和发送要显示的字符、电话号码及温度值.将得到的温度值转换成百位、十位、个位、小数点下一位，然后将这这些位转换成字符的形式，通过UART的发字符的函数将其发送到手机上，该模块的操作流程图如图6所示.

图4 系统总体程序流程图

图5 DS18B20温度采样流程图

图6 GSM模块程序流程图

GSM模块的目的就是发送短信，而其内容就是温度信息，其实这是该设计中通信部分，也是最亮的一部分，虽然它不是最复杂的部分.因为一旦可以成功准确的发送所需要的信息，只需要更换不同的传感器，就可以在多种场合达到实时监控的目的.

4 系统测试

系统平台搭建好后，先进行初始化，设置接收手机号码，上、下限值.当温度值大于上限值或小于下限值的时候，就显示报警信息，同时声光报警，并且向所设定号码的手机发送短信.其界面如图7和图8所示：

图7 温度上限预警界面

图8 温度下限预警界面

因为发送短信的瞬间是将当前的温度值信息发送到手机，而发送短信有一个过程，等短信发完后，温度值可能会重新刷新，由于拍照也有一个过程，这样可能引起短信上显示的温度值同LCD12864上显示的温度值有出入.因为引入温度高温是通过手触摸DS18B20温度传感器而完成的，所以松手后温度会有一个明显的回落，在实际应用中，就可以避免这样的问题.由此可知，该结果是正确的，LCD12864能够显示正确的温度值，发送短信可以准确的发送温度报警的信息，能够实现准确监控的目的.

图8中将上限温度值设成24℃，当前采集的温度为24.6℃，当前温度值大于设定温度上下值，此时发送短信，显示报警信息，同时声光报警.

同理，对于温度下限值而言，将温度下限值设为25℃，而温度传感器采集到的当前温度只有24.3℃，则当前的温度比设定的下限值还小，这样就会声光报警并且发送警告短消息.

通过DS1820温度传感器实时采集温度信息，通过LCD12864显示了温度信息，形成了简易的菜单界面.通过红外遥控键盘可以设置温度上下限，可以设置所发短信的电话号码，可以随时手动发送当前温度信息给所设定号码的手机.如果当前采集到的温度超过温度上下限，系统会声光报警并且将温度和警告信息发送到手机上.

5 结语

通过系统硬件平台的测试可知，本系统主要实现了如下功能：

1)DS18B20实现了对温度的实时采集，误差小.

2)LCD12864显示模块能够稳定的将温度信息、状态信息、上下限信息等显示出来.

3)GSM模块发送正确短信的成功率达到100%，整个系统的设计稳定有效.本还系统建立了一个良好的人机接口，采用了LCD12864和红外遥控建立了一个简易的菜单，使整个系统更加实用，也具有很好的扩展性和通用性.

[1]易丽华,黄俊.基于AT89C51单片机与DS18B20的温度测量系统[J].广东通信技术,2009,23(4):32-35.

[2]张婧婧,达新民,郭斌.基于TMS320VC5402的温控系统的设计[J].计算机与现代化,2011,3(3):23-25.

[3]方尔正,王燕.无线传感器网络的温深测量系统设计[J].宁波职业技术学院学报,2009,3(2):39-42.

[4]李洪亮,杜克明,褚金翔.基于GPRS和WEB的温室环境信息采集系统的实现[J].农业工程学报,2006,9(6):22-29.

[5]李楠.便携式红外手持器在数据采集中的应用[J].仪表技术,2008,23(3):23-24.

责任编辑：时凌

DesignofTemperatureAcquisitionandAlarmSystemBasedonGSM

XU Jian1，ZHAO Bao-yan2，ZHOU Yu1

(1.School of Information and Engineering，Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China;2.Heilongjiang Surveying and Mapping Instrument Calibration Station,Harbin 150086,China)

This paper presents a design of temperature collection and warning system based on GSM,which is mainly based on the LM3S811 micro controller. DS18B20 temperature sensor collects temperature values in real-time,and the intrared keyboard and LCD12864 make a simple menu. When the temperature value collected by the DS18B20 is greater than the upper limit or less than the lower limit set before,the system will show the alarm information by the LCD12864 and send the current temperature value information to mobile phone which numbers was set by the infrared keyboard with the sound and light alarming. Through the hardware platform testing, the results show that the system is stable and reliable.

GSM;temperature transmitter;alarm; infrared remote control

2014-02-01.

湖北省教育厅科学技术研究项目(B2013072；XD2012413).

徐建(1981- )，男，博士生，讲师，主要从事嵌入式与智能控制方面的研究.

TN710

A

1008-8423(2014)01-0106-04