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摘 要: 本设计采用监测设备和GSM通信模块相结合，克服了使用传统有线系统移动性差、传输距离短和便利性弱的缺点，给远程定位、监测创造了便利。该系统是基于GSM模块来实现的，实现对环境参数和现场的远程监控。通过对系统进行的相关性能测试，证实了整个系统的可行。
关键字：MSP430、GSM
1 简介
随着GSM通讯网络的不断完善，短消息以其覆盖区域广、快捷、高效、准确、费用低、受环境影响低等特点，使得GSM网络开始逐渐应用于工业控制、远程定位、环境监测等领域。
本系统可根据实际情况对数据采集模块进行调整后，可以做到：对内陆航道，实时上传各航标船的运行参数，实现航标船和航道管理的数字化、网络化和精细化；对海况进行实时的监测，提高防灾减灾能力；对危化品运输上进行实时定位和监测危化品状况，以确保危化品的运输安全；对温室的环境状态进行动态监测，提高设施温室的控制管理水平。
尤其在分布式远程数据采集和远程定位监控领域，可以随时随地通过GSM模块以短消息的方式接受现场终端设备状态，便于集中管理和远程监控。系统无需建立专用网络，直接利用中国移动通信网即可实现实时数据传输。综合考虑带宽、网络覆盖、费用和易用性等因素，都证明了本系统的优越性。
2 系统组成
本系统初步设计利用单片机接收数据采集到的信号，通过GSM网络转发到预置手机。
设计的远程监测系统对数据采集、处理和传送。主要分为三个模块GSM模块、控制单元MSP430、数据采集模块。系统框图如下所示。
2.1 GSM模块
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟，最完善，应用最广的一种移动通信系统。GSM移动通讯短信息传送技术，在远距离监控、数据采集、GPS定位、无线报警、缴费通知等领域，都有着广泛的应用。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时，它对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高，且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。GSM通信模块是传统调制解调器与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备，可快速安全可靠的实现数据、语音传输、短消息服务等业务。通过GSM模块，用GSM系统的短消息业务，把数据打包成一个适合短消息业务的数据块，以短消息的形式进行传递。
GSM模块采用的是SIMCom推出一款新型无线模块SIM900。RS模块，完全采用SMT封装形式，同时采用了功能强大的ARM926EJ-S芯片处理器，性能稳定，外观小巧，性价比高， 采用工业标准接口，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。
SIM卡的接口电平由GSM模块内部电压稳压器提供，正常电压值为2.8Ｖ或1.8Ｖ，复位后所有引脚为低电平。图2为SIM卡与GSM模块的连接图，SMF05C用来做静电保护。
2.2 单片机控制模块
单片机模块选用的是超低功耗的MSP430F149单片机，可以在超低功耗模式下工作，可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合于做自动控制的设备。
MSP430F149单片机正常工作，其电源、地、复位是必不可少的。片内JTAG接口通过TCK、TMS、TDI、TDO四个引脚与PC连接，实现非侵入式在系统调试。I/O口通过软件初始化，配置P3.4和P3.5分别为UART0的输入输出口，配置P3.6和P3.7分别为UART1的输入输出口。单片机外围电路如图4所示
单片机复位芯片采用的是MAX809，单片机复位时间约为360ms。如上图所示，复位芯片与单片机的RST引脚相连。
2.3 数据采集模块
数据采集模块可根据需要更换，在危化品传输上，数据采集模块危化品泄露情况以及位置情况；在温室环境中采集环境参数；在航道上，可以采集航标船的运行参数，监视航标船的实时运行状况。本文以温室环境远程监测为例，监测温室环境温度，使用温度传感器DS18B20，其采样电路如下：
2.4 电源模块
电源模块用来给其他模块供电，其中GSM部分要求电压为VBAT=4.2V；单片机正常工作电压为VCC=3V。
3 软件
工作过程中的本系统的软件设计与控制操作流程，通过地面的远端控制方，按预先设置的流程进行控制与获取相应的信息，读短信执行命令及删短信的过程中均有延时程序进行执行时间上的调节。流程框图如下图6，
4 GSM数据传输
主控单片机模块要通过GSM模块将接收到的数据发送出去。硬件上GSM模块串口与主控单片机模块连接进行通信，软件上则通过AT指令对GSM模块进行控制，将定位信息发送到接收手机上，其中GSM模块的波特率为9600。
在串口调试精灵窗口中对GSM模块进行的关于发送一条短信的相关调试，短信内容为“HELLO HELLO”。首先打开串口，将波特率设置为9600，然后再输入AT命令。AT为联机命令。AT+CMGF为选择短消息输入和发送格式命令，AT+CMGF=0表示短消息格式设置为PDU格式，AT+CMGF=1表示短消息格式设置为文本格式，回复响应为OK说明短消息格式设置成功。AT+CMGS为发送短消息的命令，AT+CMGS=“13753124476”表示短消息是发送给手机号码为“13753124476”的手机用户的。AT+CMGS命令设置完后回复响应为“>”,在“>”后就可以输入短消息要发送的内容：“HELLO HELLO”。CTRL+Z是短消息发送结束的标志，其用16进制的0x1A表示，输入16进制0x1A后回复响应为OK就说明短信内容为“HELLO HELLO”的短消息已经发送到手机号码为“13753124476”的手机用户成功。
5 结束语
本文初步设计完成了基于MSP430系列单片机远程监测分站子系统，初步可实现对温室环境温度的数据采集和处理；并通过GSM 通信模块与设定手机通信，能够实时了解温室环境状态，实现环境参数的远程监控。系统作为一种便捷的数据采集监测系统，具有较好的可移植性，只要更换其他所需的传感器，即可实现其他参数的数据采集与传输。
如上图7系统最终目的着眼于建立一个基于GSM网络的远程监测平台，数据采集模块可根据需要更换，可通过WIFI、GSM、FIBRE OPTIC等多种方式来实现实现监测中心站于远程监测分站的GSM远程通信。
参考文献:
[1] 张云，熊承燕.基于GSM的短消息业务协议分析 .无线通信技术, 2001 (10)
[2] 郑君里，应启珩，杨为理.信号与系统 .北京：高等教育出版社，2000:56-61
[3] 马忠梅，籍顺心，张凯.单片机的C语言应用程序设计 .北京：北京航空航天大学出版社，2001:34-36
[4] 曹正文，高宝建.公交车辆智能调度管理系统的设计与实现 .计算机应用与软件，2006.11
[5] 李亚杰，何群.基于GSM的远程温度监控系统设计与实现 .制造业自动化,2009,10
[6] 上海贝尔公司.AT命令手册（V2.0）.上海:上海贝尔公司,2001
作者简介：
王福鑫， 1984年出生，男，山东烟台人，中北大学硕士研究生；研究方向：电路与系统。
关键字：MSP430、GSM
1 简介
随着GSM通讯网络的不断完善，短消息以其覆盖区域广、快捷、高效、准确、费用低、受环境影响低等特点，使得GSM网络开始逐渐应用于工业控制、远程定位、环境监测等领域。
本系统可根据实际情况对数据采集模块进行调整后，可以做到：对内陆航道，实时上传各航标船的运行参数，实现航标船和航道管理的数字化、网络化和精细化；对海况进行实时的监测，提高防灾减灾能力；对危化品运输上进行实时定位和监测危化品状况，以确保危化品的运输安全；对温室的环境状态进行动态监测，提高设施温室的控制管理水平。
尤其在分布式远程数据采集和远程定位监控领域，可以随时随地通过GSM模块以短消息的方式接受现场终端设备状态，便于集中管理和远程监控。系统无需建立专用网络，直接利用中国移动通信网即可实现实时数据传输。综合考虑带宽、网络覆盖、费用和易用性等因素，都证明了本系统的优越性。
2 系统组成
本系统初步设计利用单片机接收数据采集到的信号，通过GSM网络转发到预置手机。
设计的远程监测系统对数据采集、处理和传送。主要分为三个模块GSM模块、控制单元MSP430、数据采集模块。系统框图如下所示。
2.1 GSM模块
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟，最完善，应用最广的一种移动通信系统。GSM移动通讯短信息传送技术，在远距离监控、数据采集、GPS定位、无线报警、缴费通知等领域，都有着广泛的应用。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时，它对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高，且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。GSM通信模块是传统调制解调器与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备，可快速安全可靠的实现数据、语音传输、短消息服务等业务。通过GSM模块，用GSM系统的短消息业务，把数据打包成一个适合短消息业务的数据块，以短消息的形式进行传递。
GSM模块采用的是SIMCom推出一款新型无线模块SIM900。RS模块，完全采用SMT封装形式，同时采用了功能强大的ARM926EJ-S芯片处理器，性能稳定，外观小巧，性价比高， 采用工业标准接口，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。
SIM卡的接口电平由GSM模块内部电压稳压器提供，正常电压值为2.8Ｖ或1.8Ｖ，复位后所有引脚为低电平。图2为SIM卡与GSM模块的连接图，SMF05C用来做静电保护。
2.2 单片机控制模块
单片机模块选用的是超低功耗的MSP430F149单片机，可以在超低功耗模式下工作，可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合于做自动控制的设备。
MSP430F149单片机正常工作，其电源、地、复位是必不可少的。片内JTAG接口通过TCK、TMS、TDI、TDO四个引脚与PC连接，实现非侵入式在系统调试。I/O口通过软件初始化，配置P3.4和P3.5分别为UART0的输入输出口，配置P3.6和P3.7分别为UART1的输入输出口。单片机外围电路如图4所示
单片机复位芯片采用的是MAX809，单片机复位时间约为360ms。如上图所示，复位芯片与单片机的RST引脚相连。
2.3 数据采集模块
数据采集模块可根据需要更换，在危化品传输上，数据采集模块危化品泄露情况以及位置情况；在温室环境中采集环境参数；在航道上，可以采集航标船的运行参数，监视航标船的实时运行状况。本文以温室环境远程监测为例，监测温室环境温度，使用温度传感器DS18B20，其采样电路如下：
2.4 电源模块
电源模块用来给其他模块供电，其中GSM部分要求电压为VBAT=4.2V；单片机正常工作电压为VCC=3V。
3 软件
工作过程中的本系统的软件设计与控制操作流程，通过地面的远端控制方，按预先设置的流程进行控制与获取相应的信息，读短信执行命令及删短信的过程中均有延时程序进行执行时间上的调节。流程框图如下图6，
4 GSM数据传输
主控单片机模块要通过GSM模块将接收到的数据发送出去。硬件上GSM模块串口与主控单片机模块连接进行通信，软件上则通过AT指令对GSM模块进行控制，将定位信息发送到接收手机上，其中GSM模块的波特率为9600。
在串口调试精灵窗口中对GSM模块进行的关于发送一条短信的相关调试，短信内容为“HELLO HELLO”。首先打开串口，将波特率设置为9600，然后再输入AT命令。AT为联机命令。AT+CMGF为选择短消息输入和发送格式命令，AT+CMGF=0表示短消息格式设置为PDU格式，AT+CMGF=1表示短消息格式设置为文本格式，回复响应为OK说明短消息格式设置成功。AT+CMGS为发送短消息的命令，AT+CMGS=“13753124476”表示短消息是发送给手机号码为“13753124476”的手机用户的。AT+CMGS命令设置完后回复响应为“>”,在“>”后就可以输入短消息要发送的内容：“HELLO HELLO”。CTRL+Z是短消息发送结束的标志，其用16进制的0x1A表示，输入16进制0x1A后回复响应为OK就说明短信内容为“HELLO HELLO”的短消息已经发送到手机号码为“13753124476”的手机用户成功。
5 结束语
本文初步设计完成了基于MSP430系列单片机远程监测分站子系统，初步可实现对温室环境温度的数据采集和处理；并通过GSM 通信模块与设定手机通信，能够实时了解温室环境状态，实现环境参数的远程监控。系统作为一种便捷的数据采集监测系统，具有较好的可移植性，只要更换其他所需的传感器，即可实现其他参数的数据采集与传输。
如上图7系统最终目的着眼于建立一个基于GSM网络的远程监测平台，数据采集模块可根据需要更换，可通过WIFI、GSM、FIBRE OPTIC等多种方式来实现实现监测中心站于远程监测分站的GSM远程通信。
参考文献:
[1] 张云，熊承燕.基于GSM的短消息业务协议分析 .无线通信技术, 2001 (10)
[2] 郑君里，应启珩，杨为理.信号与系统 .北京：高等教育出版社，2000:56-61
[3] 马忠梅，籍顺心，张凯.单片机的C语言应用程序设计 .北京：北京航空航天大学出版社，2001:34-36
[4] 曹正文，高宝建.公交车辆智能调度管理系统的设计与实现 .计算机应用与软件，2006.11
[5] 李亚杰，何群.基于GSM的远程温度监控系统设计与实现 .制造业自动化,2009,10
[6] 上海贝尔公司.AT命令手册（V2.0）.上海:上海贝尔公司,2001
作者简介：
王福鑫， 1984年出生，男，山东烟台人，中北大学硕士研究生；研究方向：电路与系统。