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基于MC9S12DG128与GSM模块的智能车内环境控制系统

时间:2014-07-23 16:22:15来源:付先振

导语:​本文阐述了一种由GSM模块、飞思卡尔单片机控制单元以及无线收发模块构成的智能车内环境远程监控系统,分析了其硬件电路设计方案和软件设计流程。

摘要菲律宾太阳娱城app:本文阐述了一种由GSM模块、飞思卡尔单片机控制单元以及无线收发模块构成的智能车内环境远程监控系统,分析了其硬件电路设计方案和软件设计流程。该系统中,GSM模块采用TC35,用来实现与飞思卡尔单片机的数据通信;无线收发模块采用蓝牙芯片BC417143,用来实现主控单元与被控单元之间的短距离无线通信。该系统利用GSM手机的短消息功能实现对车内环境的远程控制与远程报警,方案简单可行,具有明显的优势。

关键词:MC9S12DG128,GSM,SMS,远程控制

1引言

随着GSM无线远程通讯技术的发展和完善,利用GSM短信息业务来实现智能化、人性化的车内环境已逐步被人们接受。SMS是通过移动网络,用手机来收发简短文本信息的一种通信机制,是GSM系统中最为简单和方便的数据通信方式。SMS采用存储转发模式,通过短信息中心SMC存储转发完成短消息的收发,从而实现了安全、及时的点到点的通讯。利用手机短信远程监视并控制车内设备成为一种简单易行的方法。用户通过发送一条短信即可实现对汽车车内环境的智能控制,突破了现场操作模式的局限。本文介绍的智能车内环境控制系统采用GSM模块进行短信收发,以16位飞思卡尔微处理器来取代8位单片机作为主控单元,实现了远程控制、远程报警等功能。

2系统方案设计

菲律宾太阳娱城app 该系统由GSM模块、MCU控制模块(含时钟模块、电源模块、键盘模块、显示模块等外围电路)、无线收发模块、接口驱动电路和检测模块等构成,其系统设计框图如图1所示。

菲律宾太阳娱城app 图1系统硬件电路图框

该系统主要实现远程控制和远程报警两大功能。远程控制命令:用户通过手机将控制信号以短信的形式通过GSM网发送到GSM模块,GSM模块采用AT的形式将短信内容传送到主MCU,主MCU队接收到的命令进行分析出来后,通过无线收发模块将其发送到从MCU,并进一步控制相应的照明或电器设备的打开与关断,从而实现对车内环境的远程智能控制。远程报警:从MCU通过检查模块定时检测车内的烟雾、温度等各项指标,若是车内温度过高或过低以及火灾等险情,系统将立即切断相关电源、启动报警,并向指定的手机发送报警短信。以此实现对车内环境的远程监控。

3硬件电路设计

菲律宾太阳娱城app MCU采用的是MC9S12DG128,它是一个以16位中央处理器为核心的16位微控制器,128K字节的FlashEEPROM存储器,8K字节的RAM,2K字节的EEPROM,两个8通道模拟数字转换器(ADC),温度传感器在芯片内部被连接到AN00输入通道上,可通过A/D转换到数字量。两个异步串行通信接口,系统中通过UART完成于GSM模块的通信。以MC9S12DG128为主控芯片的控制模块硬件电路如图所示。

图2系统板原理图

菲律宾太阳娱城app MC9S12DG128与TC35的数据接口采用串口通信,数据接口配置为8位数据、1为停止位、无校验位。有与数据通信电路中TC35数据接口工作在CMOS电平,而MC9S12DG128芯片工作在TTL电平。所以在MC9S12DG128与TC35之间加入了电平转换芯片MAX232,以保证串口通信。这里将引脚PS1、PS0直接当UART的Tx和Rx管脚使用。

图3串口转换电路

菲律宾太阳娱城app 无线收发模块采用CSR公司的蓝牙芯片BC417143,该芯片适合于短距离无线通信,有无线射频模块和自载天线,具有可变波特率,并且使用AT指令来进行控制。改模块负责主MCU和从MCU的连接建立及其之间的相互通信。

检测模块包括烟感报警器、CO传感器以及温度传感器。烟感报警器采用NIS-09C,连接到AN01管脚,能够有效探测引燃火灾的发生,并具有独立的报警器;在火灾发生初期,当车内烟浓度超过设定的门限值时,离子感烟探头底座上的指示灯将点亮,同时送出报警电压信号。在输入回路中,离子感烟探测器内的接口电路十分关键。通过探测器接口电路可以将探头报警电压信号转变为不同频率的电信号传送到控制器.由控制器判别处理确定火灾报警发生位置,具有对火灾进行早期预报功能。

图4信号处理电路

CO传感器使用MGS1100,连接管脚AN03,用于环境CO含量报警,并设定一定的阈值达到报警的信号。由于元件的本身特性决定了其阻值会随着周围环境温度的变化产生明显的漂移,致使测量电路的输出产生零点漂移,漂移过大会造成测量的不灵敏或过灵敏,使整机的可靠性下降。为此,根据器件的特性曲线,我们给测量添加了补偿电路,进行温度补偿。其中RT为热敏电阻,RS为传感器电阻。

菲律宾太阳娱城app 图5基本测量电路图

图6温度补偿电路

温度传感器选用DS18B20,通过PB4口来获得传感器检测温度的数字量信号。DSl820的特性:1)单线接口:仅需一根口线与MCU连接无需外围元件,由总线提供电源。2)测温范围为.55℃~125℃,精度为O.5℃,九位温度读数,A/D变换时间为200ms,用户自设定温度报警上下线,其值是非易失性的。DSl8B20的测温原理:内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时振荡器的脉冲可以通过门电路,而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55"C时的值,如果计数器到达0之前,门电路未关闭,则温度寄存器的值将增加,这表示当前温度高于-55℃。同时,计数器复位在当前温度值上,电路对振荡器的温度系数进行补偿,计数器重新开始计数直到回零。

图6DS18B20接口电路

4系统软件设计

4.1SMS手机短信业务及AT命令

SMS信息通常有两种模式:TEXT模式和PDU模式。TEXT模式和PDU模式同样使用AT命令来实现发送段信息的功能,虽然TEXT模式具有操作简单的优势,但不能发送和接收中文字符;而PDU模式中,可以发送英文字母、符号、汉字等多种字符集,同时PDU模式可以直接对协议用户单元数据进行操作,是绝大多数手机默认的模式。为了保证系统的广泛适用性,本文采用PDU模式收发短信息。PDU模式,从结构上可以分为信息头和信息体两部分,信息头中包括信息中心号码、信息类型、被叫地址和字符集选择等信息。PDU模式支持不同的编码格式,可以轻松的万车工数据采集工作:7bit,8bit和UCS2编码。7bit编码用于发送普通的ASCII字符;8bit编码用于发送数据信息;而UCS2编码用于发送Unicode字符。

菲律宾太阳娱城app AT命令是指GSM模块和外部MCU通过串口协议互相通信的一套命令集。MCU可以通过串口接口直接向GSM模块下发AT命令,完成电话拨号、短信手法以及各种参数与功能的设置、实现命令控制和数据传输的功能。与SMS手法短信有关的GSMAT命令如下:

AT+CMGC:发送一条短消息命令

AT+CMGD:删除SIM卡内存的短消息

AT+CMGF:选择短消息信息格式:0-PDU;1-文本

AT+CMGR:读出短消息

AT+CMGS:发送短消息

AT+CMGW:向SIM内存中写入待发的短消息

AT+CMSS:从SIM内存中发送短消息

AT+CSCA:设置短信息服务中心地址

AT+CNMI:显示新收到的短消息

4.2软件流程设计

控制设备上电后,首先对系统进行初始化,包括串口的初始化、GSM(T35)模块的初始化和蓝牙模块的初始化。然后由主MCU检测GSM模块是否接收到新短信,当有新信息送来时,系统通过AT命令将短信内容传送到主MCU,主MCU确认接收到的信息是控制命令后,将按期转换为控制信号并通过蓝牙主模块发送出去,相应的蓝牙从模块负责接收并将该控制信息传送给从MCU时期控制相应的电路或照明设备;操作结束后系统再通过GSM模块向用户返回操作信息。远程控制的软件流程图如下。

远程报警通过中断服务子程序完成。系统上电后,从MCU对与传感器连接的I/O进行循环检测。当车内温度过高或过低、CO含量过高等情况是,相应的传感器将采样到的信号传送到I/O口,软件获得该信号后启动中断相应并进入中断服务子程序进行相关的处理,同时向指定手机发送报警信息。

5结束语

SMS作为GSM的一种增值服务,随着GSM网络覆盖范围的不断扩大,得到了迅速发展,它具有传输速度快、费用低、不占用语音通信通道等特点,因而在远程智能控制系统中得到了广泛的应用。本文介绍的智能车内环境检测系统,以MC9S12DG128为控制核心,通过GSM网络,利用手机的短信息功能实现对车内环境的智能控制和远程报警,该系统实现了源距离无线双向通信,使用范围广,具有广阔的市场前景。

参考文献:

[1]宋绍剑,方鹏,黄如叠等.一种基于SMS的智能家具远程监控系统[J],自动化技术与应用

菲律宾太阳娱城app [2]罗海兵.基于GSM短消息的智能家具系统的研究[D].长春:长春工业大学

[3]王文涛,黎杰,李贺等.基于GSM的之恩那个家具安防系统设计[J],中国科技博览

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