TC35模块主要是由射频天线、内部FLASH、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIP插座组成[3]。TC35接口电路设计主要是40针的电缆与单片机的接口。其中,1∽5脚提供3.3∽5.5V峰值2A的直流电源;6∽10接地;15脚为点火信号,接到单片机的P1.7,可以通过软件启动模块。16脚∽23脚是RS232串口的功能引脚,18脚、19脚分别为发送RXD和接收TXD引脚。24脚∽29脚对应的是SIM卡的引脚。32脚为指示灯引脚,当未插入SIM卡或40脚的电缆没有接好或者模块正在入网时,指示灯处于闪亮状态,亮600ms 灭600ms;当模块登录网络时,指示灯亮75ms灭3s。
图2 数据采集电路
3.3遥调电路设计
遥调电路主要是为了远程调节各种功率放大器的增益,它采用固态非易失性数字电位器X9241。数字电位器是一种特殊的DAC,它的模拟量输出不是电压或电流,而是电阻。滑动单元的位置是由CS、U/D、INC三个输入端控制[4]。当CS为高,INC为高时,滑动端的位置可以被储存在一个非易失性存储器内,因此在下一次上电工作时可以被重新调用。当电位器的滑动端移到某一新位置时,而保持INC为低,CS为高时,此位置不存储。VH、VL、VW相当于一般电位器的三个端。
3.4看门狗电路与温度传感器电路的设计
看门狗电路为了防止由于程序跑飞和电源的故障引起的工作不正常,其中MAX813L为看门狗监控芯片,可为CPU提供上电复位、掉电复位、手动复位、看门狗及电压比较器功能。在上电期间,当电源电压超过其复位门限后,813L产生一至少140ms 脉宽的复位脉冲,当掉电或电源波动下降到低于复位门限1.25V后也产生复位脉冲,确保任何情况下系统正常工作。当程序跑飞时,WDO输出由高电平变为低电平,并保持在140ms以上,813L产生复位信号,同时看门狗定时器清0。温度传感器电路为了测量直放站的温度。由于采集的温度范围属于常温范围,所以采用晶体管传感器LM335。它的输出电压与热力学温度成正比,灵敏度10mv/c。输出后的电压经过LM358放大器的放大后送A/D转换器。
4 软件设计
4.1短消息服务业务
短消息服务业务是GSM系统提供给用户的一种数字业务,它与话音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务,SMS的收发占用的是GSM网络的信令信道,不会占用普通话音信道,而且它是双向通信,具有一定的交互能力。而且SMS具有较高的可靠性,短消息发送端的用户可知道短消息是否已经到达接收端,由于短消息依靠了SMSC短消息服务中心的存储和转发机制,当接收端用户关机或不在服务区内时,SMSC会暂时保存该短消息,接收端用户如果在规定时间内重新处于工作状态,SMSC会立刻发送短消息给接收端用户,当发送成功时会返回发送端用户一个确认信号。SMS充分利用了GSM网络的基站覆盖广的特点和全程全网的优势,具有极佳的移动性,使得任何一个申请了短消息服务的GSM无线终端用户在全网范围内获得服务。每个短消息的信息量限制为140个八位组、140个英文字符或70个中文字符。如果超过此长度,则要分多次发送。
4.2系统软件功能
该系统的软件设计包括:上位机软件设计;下位机软件设计;下位机与上位机通信软件设计。其中上位机软件设计包括监控中心主界面设计和数据库程序设计;下位机软件设计包括数据采集及A/D转换程序和越限报警程序。由于该系统采用的是一点对多点的双向数据传输,因此每个控制终端都有自己的地址码。上位机可以查询下位机,下位机也可以定时发送数据给上位机。因为下位机与上位机通信是通过短消息来完成的,所以通信软件设计的关键是单片机如何发送AT命令。发送和接收SMS信息有两种方式:基于AT命令的文本模式和基于AT命令的PDU(protocol description unit Mode)模式。西门子的手机大多只支持PDU模式,在PDU模式下短信息正文经过编码后转换成UNICODE码被传送[5]。由于我们采用的是西门子的TC35手机模块和TC35T手机终端,所以本文主要采用PDU模式发送和接收数据。在程序设计中,采用通讯协议的做法,由上位机发出控制命令或数据采集命令,让各个下位机将检测的数据传过来,同时进行校验,以保证数据的正确性。
5 结束语
本文介绍的直放站监控系统集计算机、通信技术于一体,采用先进的无线通讯模块和最成熟、最完善、应用最广的GSM作为数据传输的平台,通过短消息业务完成直放站与集中监控中心的通信。短消息业务特别适用于需频繁传送小数据量的应用,还适用于偏远地区、架设通信线路困难的地方。对于直放站来说,它一般放在偏远地区,应用短消息业务来传送数据最为合适。该系统目前已投入运行,实践证明其工作性能非常可靠,且具有良好的市场前景。
本文作者的创新点是借助短消息业务具有永远在线、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广等特点,利用GSM网络提供的SMS技术, 实现了远程监控系统的遥控、遥测、遥调和遥讯。