基于GSM短消息的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言
溫室環(huán)境的各項參數(shù)是否符合規(guī)定要求需進行檢測得知，而科技的發(fā)展為溫室環(huán)境的監(jiān)測自動化、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、準確、費用低廉、受環(huán)境影響小等特點．逐步應用于工業(yè)控制、移動作業(yè)環(huán)境、遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控中。可隨時隨地通過GSM模塊以短消息方式發(fā)送和接收現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)，具有實時性強、精度高的優(yōu)點，便于數(shù)據(jù)信息的集中管理和遠程控制。采用 MSP430F149單片機和TC35i作為核心器件，系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境中溫度、濕度、光照強度、CO2濃度等參數(shù)的實時監(jiān)測。并將測得數(shù)據(jù)定時以GSM 短消息的方式發(fā)送到手機、遠程監(jiān)控中心，也可設置標準環(huán)境參數(shù)。當環(huán)境參數(shù)不符合環(huán)境要求時向手機發(fā)送警報。因此，該系統(tǒng)是一種低成本、體積小、可移動、方便操作的新型環(huán)境監(jiān)測儀。

2 系統(tǒng)結構和工作原理
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MSP430F149和GSM無線收發(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，能夠在1．8～3．6V電壓、1 MHz的時鐘下運行，具有5種節(jié)電模式；具有強大的處理能力和豐富的片內(nèi)外設，主要控制環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器和GSM無線收發(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，一方面進行用戶鑒權，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無線收發(fā)模塊即 TC35i，負責發(fā)送和接收短信，它可以向用戶監(jiān)測終端發(fā)送檢測到的實時環(huán)境數(shù)據(jù)，同時也接收用戶監(jiān)測終端發(fā)來的命令短信。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端可以是手機終端或計算機監(jiān)控中心。
圖1為系統(tǒng)整體框圖，整個電路采用MSP430F149結合外同電路實現(xiàn)對溫濕度、光照強度和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)問題，單機片立即通過AT命令RS232異步串行接口與GSM收發(fā)模塊進行通信，并利用該模塊向手機終端或計算機監(jiān)控中心發(fā)送短信息。監(jiān)測者可用短信命令設置智能模塊，或發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從實現(xiàn)到無線監(jiān)測。該方式無需撥號，短信收發(fā)模塊直接把傳輸?shù)膬?nèi)容和終端號碼傳送給SMSC，再由 SMSC發(fā)送給接收終端。如果發(fā)送失敗，網(wǎng)絡保留消息重新發(fā)送。

3 系統(tǒng)硬件設計
3．1 GSM收發(fā)模塊TC35i
TC35i是一款工業(yè)級GSM模塊，集成有射頻單元和基帶處理器，可工作于900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真功能。TC35i模塊的正常運行需要相應外圍電路的配合。TC35i共有40個引腳，通過零阻插座ZIF (Zero Insertion Force)連接器分別與電源、啟動與關機、數(shù)據(jù)通信、語音通信、SIM卡、指示燈等電路連接。啟動電路由開漏極三極管和上電復位電路組成。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加時長至少為100 ms的低電平信號，且該信號下降沿的時間小于1 ms。啟動后，該引腳信號應保持高電平。TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T，RS232接口電路標準，工作在CMO電平(2165 V]，數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗位，可以在300 b／s～115 Kb／s的波特率下運行。支持的自動波特率為418～115 Kb／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)采集傳感器是整個監(jiān)測系統(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、光照強度、CO2濃度信號轉(zhuǎn)化為電信號。系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)存人存儲器，系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)帶有有線傳輸方式，通過RS232對數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集與調(diào)試。