基于GSM短消息的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

基于GSM短消息的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2023-09-1521:32:51)1引言溫室環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)是否符合規(guī)定要求需進(jìn)行檢測(cè)得知，而科技的發(fā)展為溫室環(huán)境的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、高效化提供了重要條件。GSM短信息以其覆蓋區(qū)域廣、快捷、高效、準(zhǔn)確、費(fèi)用低廉、受環(huán)境影響小等特點(diǎn)．逐步應(yīng)用于工業(yè)控制、移動(dòng)作業(yè)環(huán)境、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控中?？呻S時(shí)隨地通過(guò)GSM模塊以短消息方式發(fā)送和接收現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，便于數(shù)據(jù)信息的集中管理和遠(yuǎn)程控制。采用msp430f149單片機(jī)和tc35i作為核心器件，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境中溫度、濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并將測(cè)得數(shù)據(jù)定時(shí)以GSM短消息的方式發(fā)送到、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，也可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)不符合環(huán)境要求時(shí)向發(fā)送警報(bào)。因此，該系統(tǒng)是一種低成本、體積小、可移動(dòng)、方便操作的新型環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理該系統(tǒng)主要由兩大部分組成：環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端。環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器、單片機(jī)msp430f149和GSM無(wú)線收發(fā)模塊等組成。其中環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器，主要完成環(huán)境信息的采集。msp430f149是一款超低功耗單片機(jī)，能夠在1．8～3．6V電壓、1MHz的時(shí)鐘下運(yùn)行，具有5種節(jié)電模式；具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，主要控制環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器和GSM無(wú)線收發(fā)模塊兩者有序工作，它是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，一方面進(jìn)行用戶鑒權(quán)，另一方面將獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GSM短信模式，并控制tc35i收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。GSM無(wú)線收發(fā)模塊即tc35i，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收短信，它可以向用戶監(jiān)測(cè)終端發(fā)送檢測(cè)到的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)也接收用戶監(jiān)測(cè)終端發(fā)來(lái)的命令短信。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端可以是終端或計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心。圖1為系統(tǒng)整體框圖，整個(gè)電路采用msp430f149結(jié)合外同電路實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、光照強(qiáng)度和CO2濃度的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。系統(tǒng)循環(huán)監(jiān)控環(huán)境，若出現(xiàn)問(wèn)題，單機(jī)片立即通過(guò)AT命令rs232異步串行接口與GSM收發(fā)模塊進(jìn)行通信，并利用該模塊向終端或計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心發(fā)送短信息。監(jiān)測(cè)者可用短信命令設(shè)置智能模塊，或發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從實(shí)現(xiàn)到無(wú)線監(jiān)測(cè)。該方式無(wú)需撥號(hào)，短信收發(fā)模塊直接把傳輸?shù)膬?nèi)容和終端號(hào)碼傳送給SMSC，再由SMSC發(fā)送給接收終端。如果發(fā)送失敗，網(wǎng)絡(luò)保留消息重新發(fā)送。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3．1GSM收發(fā)模塊tc35itc35i是一款工業(yè)級(jí)GSM模塊，集成有射頻單元和基帶處理器，可工作于900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和功能。tc35i模塊的正常運(yùn)行需要相應(yīng)外圍電路的配合。tc35i共有40個(gè)引腳，通過(guò)零阻插座ZIF(ZeroInsertionForce)連接器分別與電源、啟動(dòng)與關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)通信、語(yǔ)音通信、SIM卡、指示燈等電路連接。啟動(dòng)電路由開(kāi)漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。tc35i上電1Oms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在引腳IGT加時(shí)長(zhǎng)至少為100ms的低電平信號(hào)，且該信號(hào)下降沿的時(shí)間小于1ms。啟動(dòng)后，該引腳信號(hào)應(yīng)保持高電平。tc35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T，rs232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMO電平(2165V]，數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無(wú)校驗(yàn)位，可以在300b／s～115Kb／s的波特率下運(yùn)行。支持的自動(dòng)波特率為418～115Kb／s。tc35i模塊還支持RTSO／CTSO的硬件握手和Xon／Xoff的軟件流控制，串口rs232通信采用max3238器件實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。3．2數(shù)據(jù)采集傳感器數(shù)據(jù)采集傳感器是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，采集處理環(huán)境參數(shù)，將環(huán)境中的溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)存人存儲(chǔ)器，系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)帶有有線傳輸方式，通過(guò)rs232對(duì)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集與調(diào)試。3．2．1光照強(qiáng)度傳感器選用tsl230b測(cè)量周圍環(huán)境的光線強(qiáng)度。該器件采用先進(jìn)的LinCMOSTM工藝，由多晶硅光電二極管和單片CMOS電流頻率集成轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。它無(wú)需外接元件即可完成高分辨率的光照度／頻率轉(zhuǎn)換，把一定光譜的光轉(zhuǎn)換成電流。再由電流／頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)脈沖頻率。輸出方波或三角波的頻率完全由光照幅度決定，分辨率極高，可直接與微控制器相連，如圖2所示。S0、S1為靈敏度控制端，實(shí)際是通過(guò)改變其上方的感光面積來(lái)改變靈敏度；S2、S3為滿量程選擇端；OUT為頻率信號(hào)輸出端，進(jìn)入單片機(jī)的捕獲輸入，通過(guò)計(jì)算兩次捕獲時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的數(shù)值差，便可以計(jì)算出輸出頻率值，最后根據(jù)tsl230b的頻率一能量關(guān)系曲線圖對(duì)照得到光線強(qiáng)度。鎖祝3．扇2．松2凡溫度躁濕度查傳感晌器臺(tái)顏溫度可濕度孫的測(cè)匙量采委用S兩HT店11既型智木能化殲濕度念／溫脊度傳棒感器扇，它娃采用州CM有OS液en撓s還(C趁e-陷mo啞-S躁en所s)動(dòng)專利迅技術(shù)去(C踩MO睬S和里傳感菌器技袋術(shù)的駱融合暴)，置體積著小。殊SH催T1佛1主蜂要包享括相收對(duì)濕帆度傳癥感器幸、溫鑒度傳幼感器精、放排大器緊、A規(guī)／D瓶轉(zhuǎn)換丈器、驗(yàn)校準(zhǔn)顆存儲(chǔ)槽器(精E2診PR體OM皇)、條隨機(jī)騾存取志存儲(chǔ)脅器(夫RA僻M)消、狀椒態(tài)寄缸存器碗、加館熱器幻、低叨電壓助檢測(cè)掙電路斃等部孟分，膏可給絹出全征校準(zhǔn)梳相對(duì)雨濕度溪及溫印度值留輸出甜，具排有露走點(diǎn)值望計(jì)算刮輸出鉗功能拉；濕橫度值齒輸出考分辨富率為賞14逝位，趕溫度大值輸聽(tīng)出分筒辨率況為1檔2位營(yíng)，并鞋可編忠程為控12醬位和家8拐位；穿具有射數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳輸摸校驗(yàn)店功能棉。S衛(wèi)HT僻11套是采遵用I粱2C監(jiān)總線趨接口草的傳孟感器么，接墊口電膀路非枕常簡(jiǎn)禿單，淘具有昨數(shù)字尿式輸索出，墾免調(diào)族試，培免標(biāo)奶定，桌一致妨性好遞，具母有超板快響列應(yīng)、丑抗干惕擾能篇力強(qiáng)遇、極烏高的次性價(jià)欠比等拍優(yōu)點(diǎn)今，圖阻2為憤其連幟接電己路圖岔。慘蠟3．碰2．悉3彩CO厲2濃瞞度傳沙感器巨影CO而2的弓監(jiān)測(cè)渣采用糾60國(guó)04個(gè)型C特O2吸濃度魔傳感懲器，波該傳掌感器己采用圾紅外鬼線吸撥收散號(hào)射式碌ND恰IR礎(chǔ)技術(shù)丸，靈晉敏度墓高，醬可重盒復(fù)性崗好，琴響應(yīng)昨時(shí)間毒快，爬預(yù)熱劉時(shí)間瀉短，貌長(zhǎng)期涼使用炮穩(wěn)定辭性能淹好。個(gè)紅外鮮CO催2傳未感器右60配04鴿的測(cè)撞量范屈圍較證寬。睛分別胃為0陜～2緞0禁00鳴p鎮(zhèn)om慮,0朗～1漠0恐00共0沙pp慈m，娛0～坊50哥0語(yǔ)00忠p抓pm綱，采瓣用+雕5謀V供饅電，貓平均濾電源陡損耗缺45曠m隆A，省最小瑞電源恢損耗宴15回m悔A。顏工作盤環(huán)境博為0團(tuán)～5櫻0°姜C，楚輸出修電壓寨是在家0～廚4笑V變排化的渴直流哈信號(hào)衫，系飯統(tǒng)對(duì)湖60洞04爹的輸兄出信箏號(hào)進(jìn)格行采過(guò)樣后討，送墾到A守/D續(xù)轉(zhuǎn)換軋器處扒理。趟A／授D轉(zhuǎn)完換器譽(yù)采用隸帶有太I(xiàn)2葛C總秒線的塵ad總s1圓10慨0，深它具責(zé)有分匹辨率燙、接休口簡(jiǎn)經(jīng)單、瘋比例祖放大酷、功峽耗低態(tài)、體撓積小絕等優(yōu)周點(diǎn)。惕ad誤s1疲10乎0采方用電皆源電松壓為據(jù)基準(zhǔn)默電壓牌，可角按比寒例進(jìn)含行M土D轉(zhuǎn)德?lián)Q。訪同時(shí)攏帶有蜂差分扔輸入兼且具紀(jì)有高柜達(dá)1桑6位漁的分競(jìng)辨率吳，片蘆內(nèi)可治編程禍增益蜻放大皇器(耕PG渠A)菌能提匹供高清達(dá)8接倍的樹(shù)增益淚，允陶許對(duì)骨小信飄號(hào)進(jìn)浙行測(cè)晚量。炒該傳蛛感器桑使用惜壽命蝴長(zhǎng)(陶約1淚0年隔)，丈對(duì)溫努度和甲濕度朝依賴懷性比拌較小姥，可要以明貞顯降脾低溫離度的爹漂移差所帶通來(lái)的唐誤差趣。禮虧3．辮3臨存儲(chǔ)推器模橫塊論俊存儲(chǔ)幼器部黎分采豎用s況st長(zhǎng)25臘vf脖04哀0。玻它以暫Su飛pe擴(kuò)rF足la床sh遍技術(shù)剩為基些礎(chǔ)，通適用穿于外作擴(kuò)存油儲(chǔ)器促，其戚存儲(chǔ)裳容量紛為4鼓M繡B，杰采用慣3．刺3照V單定電源溪供電把，無(wú)田需額參外高腐電壓羅，可士通過(guò)童一些宰特殊敗的命疲令字閣序列幕實(shí)現(xiàn)席對(duì)各扇個(gè)子領(lǐng)模塊償?shù)淖x撫寫(xiě)和競(jìng)擦除房。該哨器件瓜功耗脫低，她工作魚(yú)電流炕為7資m仆A，酒等待昏電流錫為3卡μA環(huán)；時(shí)跟鐘頻頸率高誓達(dá)3丈3繪MH井z，攀可快他速編嚇程、賢擦除奪、讀襲取，丘可重垃復(fù)1飄0萬(wàn)意次以苦上，象采用皺8引誠(chéng)腳S字OI證C封宴裝及列超薄生型W燥SO題N封明裝，叢可減餐少電已路板信空間喪、耗租能及米成本速。提繪供最戶新自挖動(dòng)地謠址增以值(鉗AA數(shù)I)謀資料酬寫(xiě)入沈模式所，相典較于魔單一匠字節(jié)航資料泄寫(xiě)入命模式寶，該管模式雙將整斬個(gè)閃哄存的允資料千寫(xiě)入酬時(shí)間為減少聾50化％。場(chǎng)煮對(duì)采黎集的農(nóng)數(shù)據(jù)貌通過(guò)林SP勾I串?huà)鹦型▏@信存鐘儲(chǔ)到宏ss爆t2尋5v博f0扭40府，也柄可通硬過(guò)S學(xué)PI叛串行玩通信版讀取妻存儲(chǔ)余器中銀的數(shù)恒據(jù)，抱從而結(jié)便于識(shí)查詢膛、分目析、遺處理幫采集克的數(shù)威據(jù)。齒存儲(chǔ)丹電路存連接昌如圖扔3所謹(jǐn)示。舍通過(guò)旋上拉帶電阻瓦將C答E、鼓SO乘引腳束的初謹(jǐn)始狀叼態(tài)置凈為高惹電平衡，寫(xiě)黑保護(hù)索始終鞏為高夕電平幸。相弟應(yīng)的炒輸入踏輸出畢端、猾時(shí)鐘漫信號(hào)垃端和稍使能倉(cāng)端分所別和柱單片遲機(jī)接室口相污連。刑揀3．邀4宮時(shí)鐘損模塊我哭系統(tǒng)商采用梨ds陣13倉(cāng)02缸器件亡作為芽時(shí)鐘咽電路坡。該禽器件翅低功感耗，綁可通尊過(guò)串贏行方裕式與勇單片虹機(jī)傳除送數(shù)昆據(jù)，酷能夠李向單蹈片機(jī)扎提供防包括嗎秒、助分、國(guó)時(shí)、困日、怨月、掃年等陳在內(nèi)黨的實(shí)威時(shí)時(shí)撿間信棟息，繁并且范具有芹月末只日期哀、閏鈔年的姻補(bǔ)償爬功能扭；還未有用城于主多電源伯和備牽份電狀源的圖雙電唉源引塌腳，示在主驢電源肌關(guān)閉州時(shí)，所也能第保持匆時(shí)鐘淋的連糊續(xù)運(yùn)錦行。羽ds策13疑02霸與單萬(wàn)片機(jī)聽(tīng)系統(tǒng)純的數(shù)滑據(jù)傳謝送依傳靠C違E、懶I／神O、伍SC運(yùn)LK蓮3礙根端畫(huà)線即鳥(niǎo)可完壩成。夜其工招作過(guò)母程為炸：首要先C晉E引啦腳驅(qū)訴動(dòng)至?xí)唠娍善?，步然后領(lǐng)再作覽用于市SC津LK駝時(shí)鐘畜脈沖努，通餅過(guò)I咐／O域引腳陵向d萍s1假30采2輸美入地痰址／遣命令響字節(jié)誦，隨確后再松在臨SC毒LK繳時(shí)鐘粘脈沖郵的配哲合下妖，從姿I／缺O(jiān)引糠腳寫(xiě)膽入或渾讀出蜂相應(yīng)原數(shù)據(jù)膽字節(jié)挎。因水此，萄ds芝13浴02絹與單栽片機(jī)浩之間爬的數(shù)撲據(jù)傳販送是頭十分塔容易立實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。汽如圖通3所鐵示。塞抓4斑系統(tǒng)盯軟件尿設(shè)計(jì)籍柔系統(tǒng)妙軟件某程序露采用烤C語(yǔ)布言編壟寫(xiě)。趨主要赤分為積兩大咱部分座：一拐是對(duì)他監(jiān)測(cè)頓數(shù)據(jù)慌進(jìn)行銅判別醋、檢唯查和致存儲(chǔ)放，包古含采你集中雁斷、打時(shí)鐘團(tuán)讀取想子程爛序、完存儲(chǔ)花程序觀、短大信收家發(fā)、充串行紡?fù)ㄐ湃兄袛嗯械瘸趟バ蚪M收成；綱二是名對(duì)采址集的識(shí)數(shù)據(jù)袖進(jìn)行恥處理筆、分待析。廳系統(tǒng)聯(lián)除接跟收正酸常的情測(cè)量末數(shù)據(jù)鼓．還交對(duì)采輸集數(shù)拘據(jù)進(jìn)麻行判漿別，強(qiáng)監(jiān)控受者也姿可隨激時(shí)查怨詢所庫(kù)監(jiān)測(cè)允的各別項(xiàng)參魯數(shù)，式短信供收發(fā)笨模塊狼對(duì)接輔收到揉查詢巷指令耽的用慢戶進(jìn)核行鑒帝權(quán)。雪如果蹦是非噸法用勻戶則角不處粘理該嘩指令擊，同境時(shí)也小可檢組查各魚(yú)監(jiān)測(cè)露數(shù)據(jù)坐的時(shí)漠鐘和兄日歷艙設(shè)置敞、各兩采集別終端饑，分現(xiàn)析數(shù)便字化角采集就狀態(tài)回的信悅號(hào)裝克置，過(guò)并隨越時(shí)校州正。局定時(shí)梨向檢毫測(cè)者濱發(fā)送混監(jiān)測(cè)皆數(shù)據(jù)蟲(chóng)，到斯系統(tǒng)慚設(shè)定洪時(shí)間傷時(shí)，撈將自拍動(dòng)發(fā)狗送最奸新的礙監(jiān)測(cè)宏數(shù)據(jù)裹。扎芒單片余機(jī)和灑tc筒35灑i模裂塊之臘間采車用A混T指倒令通根信。英tc掌35商i提硬供的億命令耕接口肥符合滋GS縮M帆07覺(jué)．0供5和出GS重M綿07隊(duì)．0兼7規(guī)科范。宴GS撿M0躍7．求07來(lái)中定兇義的鋒AT鎖命令名提供耗一種姜移動(dòng)原平臺(tái)惱與數(shù)飯據(jù)終繩端設(shè)吳備之啊間的匯通用姥接口沙，數(shù)江據(jù)終述端設(shè)巷備通奴過(guò)標(biāo)杠準(zhǔn)的身AT負(fù)命令滅與G構(gòu)SM贏網(wǎng)絡(luò)樂(lè)引擎青相互寶通信振、交豐換數(shù)舍據(jù)。普對(duì)S精MS煤的控宏制主龍要采導(dǎo)用3濱種模愧式：聰Bl壯oc性k、犁基于挖AT革指令咳的T藍(lán)ex側(cè)t和幻基于示AT掩指令踢的P津DU傘。該列監(jiān)測(cè)杰系統(tǒng)錘采用工PD占U模炒式接冒收和超發(fā)送醉短消糠息。遠(yuǎn)系統(tǒng)菊軟件生采用篇模塊魄化方輪式設(shè)嗚計(jì)，豐主要河有主遞程序卷和溫鄭度濕獄度、踩光照或強(qiáng)度巧、C促O7殖濃度羊等數(shù)聞?chuàng)删眉映岢绦蚴?，主元程序蒙開(kāi)始投后，屆先初拼始化蜻單片曠機(jī)、眠GS恥M短答信收芽發(fā)模炎塊驅(qū)裂動(dòng)、既A／易D轉(zhuǎn)偽換驅(qū)噸動(dòng)等根，