基于GSM的多路远程数据收集系统

【摘要】本文介绍了通过GSM短消息模块和单片机系统结合，进行多路远程数据收集的系统应用。它适合在野外大型移动工程机械对实时采样传输信息收集的需要，无论该设备在全国何处何地只要有手机信号的地方就能将数据上传到异地的主监控管理系统，大大的方便了施工方的管理效率，降低了人工成本，提高了数据实时性和准确度。该系统由51单片机作为前置采集，并设计自带有大容量数据缓冲器，为防止恶劣环境干扰正常运行配备有看门狗电路。该系统采用了著名的西门子公司TC35-GSM通信模块。使得系统工作稳定。

【关键词】GSM短消息；单片机；数据采集；远程监控

1.引言

目前手机GSM网络已经覆盖全国，且手机收发短消息的费用低廉，因此，为利用GSM手机的短消息收发功能实现多路远程数据收集带来了便利。本系统就是利用基于GSM系统的移动平台之间点对点的短信息业务，将移动通信与数据收集和数字传送功能能结合起来。

通过野外多个工程机械的单片机控制系统进行数据采样，再利用移动通信GMS网络的短信息功能完成对主控机的数据传送。这样使得施工单位，能够及时掌握前方的实时信息，对于配送原料的预测，工程进度监控，数据收集表格形成带来便利。

短信息的方式发送是移动通信系统增值服务的一种开发利用。其系统设计的关键是在单片机控制系统上添加，基于GSM系统的AT指令的开发来完成和移动通信模块之间的通信编程的。

2.系统结构

工程GSM短消息远程数据采集监控系统整体结构如图1所示，由西门子的GSM通信模块TC35，单片机控制系统电路，由传感器将采集到的信号通过A/D转换送至自带的大容量RAM中存放，然后可以由人工操作完成设置、显示、打印、上传数据传输等相应功能。在数传过程中，单片机通过判断按下的功能键，将存储在RAM中的数据块，按照运行时间、设备编号、数据组块、通过预设程序转换成ASCII码，再经过单片机TXD，RXD串口转换成RS232总线方式发送到TC35-GMS移动通信模块在施工主管方办公室接收主机又利用GSM-TC35模块将数据接收下来，将短信中的ASCII码还原成数值码，且调用预先设计好的报表格式保存起来。主管人员可以随时调阅查看或打印输出前方施工设施的所有信息，从而实现远程数据收集管理等功能。

GSM通信模块TC35短消息的收发，有两种方式，一种PDU格式，另一种TXT文本格式，由于数据采样不涉及到中文，因此本系统采样了TXT格式，其优点是传送数据信息量大（140字符/条），收发格式简单，命令操作灵活。

模块TC35与设备接口有三种方式：GSM-PC2、MCU-PC3、GSM-MCU。

我的系统中，前级采样端由于有232/485接口，采用了GSM-PC方式主机接收端：由设计的电路板为单片机串口收发TXD-RXD，所以采用了GSM-MCU方式。由于现场干扰强，因此采用了2400的波特率保证数据传输的可靠性。GSM通信模块收发均安装的是中国移动SIM卡，手机号码即是本系统的号码。

GSM-TC35常用AT命令介绍：本系统所用的功能AT命令如下表1所示。

3.系统硬件设计

硬件系统主控模块采用51系列的SST 89E516RD为CPU，西门子GSM通信模块TC 35i、串行AD 654、和128KEEPROM DS1245，DS12887时钟提供系统时钟，MAX813作看门狗。MAX485与2级通信设备互联，同时也与GSM通信模块TC35i完成数据传输。MAX232与串口打印机相连。另外扩展专用12位液晶数显屏，和6位按键。

这就是用户数据采集的远程控制的全部硬件构成。

4.软件设计

软件结构比较简单，单片机电路与模块的通信采用传统的主从式通信。软件的关键是做好GSM通信模块与单片机的接口以及可靠的数据采集。同时也可根据需要做出PC机的多路监控接收程序，数据的采集状况。以下是部分数传汇编程序：

MOV DPTR，#BPS；发送波特率2400

MOV R2，#12

LCALL S_GMS；串口发送程序

MOV DPTR，#Text；置文本格式

MOV R2，#10

LCALL S_GMS

L_B：MOV DPTR，#PHONG；发电话号码

MOV R2，#22

LCALL S_GMS

JNB RI，$

CLR RI

MOV A，SBUF

CJNE A，#">"，L_B

MOV DPTR，#0100H；发短信内容地址0100H

MOV R2，#80H

LCALL S_GMSX；外RAM串口发送程序SETB EA；

=== GSM命令表========

Bps：DB”AT+IPR=2400”，0DH；2400波特率

Text：DB”AT+CMFG=1”，0DH；TEXT模式Read：DB”AT+CMGR=”；//读信息

Erase：DB”AT+CMGD=”；//删除信息

PHONG：DB'AT+CMGS=”15102778052”，0DH；接收的电话号码

5.程序调试

可以先用串口调试工具软件测试TC35短信收发功能，然后编写程序，固化芯片。TC35在实际数据收发时一定要有足够等待时间，否则工作时会有丢失短消息的现象。

参考文献

[1]姜志海.单片计原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2010，1.

[2]黄显澍.工程GSM短消息远程数据采集监控系统[J].微处理机，2010（3）.

[3]SIEMENS.SIEMENS AG Developers Guide SMS with the sms PDU—mode[EB/OL].SIEMENS，http：//w1.siemens.eom/entry/cc/en/.

作者简介：陈青，毕业于武汉大学，华中科技大学武昌分校信息科学与技术系中心实验室主任，系科研所所长，并承担多项教研、科研任务，多次指导毕业生获得湖北省论文奖。