基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[圖]

摘要：提出了基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。針對對溫度濕度有要求的環(huán)境，通過帶有高精度溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集終端采集環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，后經(jīng)由GPRS無線模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控室電腦實時顯示。采用TCP點對點入網(wǎng)連接方式，主要針對沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)控中心，客戶無需申請公網(wǎng)IP地址或開通專用APN，只需在監(jiān)控端接上一個接收模塊，即可方便地實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸。整個數(shù)據(jù)采集終端由MSP-430單片機進行控制，不用改動硬件，只通過對軟件的修改調(diào)整，即可滿足不同GPRS入網(wǎng)方式下的通信，擁有良好的擴展性能。實驗測試表明，該系統(tǒng)精度高，運行穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。

當今現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，社會對生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境意識的要求也越來越高。人們的日常生活和周圍環(huán)境的溫濕度息息相關(guān)，石油、化工、航天、制藥、檔案保管、糧食存儲等領(lǐng)域?qū)�溫濕度也有著較高的要求。因此，對溫濕度的監(jiān)測和控制已成為生產(chǎn)過程中非常重要的技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展使得遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫綇V泛的應(yīng)用，GPRS通信技術(shù)以其不需要架設(shè)通信線路、組網(wǎng)靈活方便、覆蓋面廣等獨特的優(yōu)勢使其在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中越來越被重視。

為此，本文提出了一種基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，采用MSP430單片機及SIM300無線通信模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，能夠連續(xù)實時的對監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境溫濕度進行監(jiān)控，監(jiān)控中心的上位機軟件用C++編程實現(xiàn)，能夠?qū)��?shù)據(jù)采集終端進行遠程控制。

1 監(jiān)測系統(tǒng)總體構(gòu)成

本方案針對沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，或者網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定，無法直接接入Intemet的監(jiān)測中心，無需公網(wǎng)IP地址，也無需申請APN專線，采用兩個GPBS無線模塊進行發(fā)送和接收，通過GPRS內(nèi)網(wǎng)的點對點TCP連接即可完成數(shù)據(jù)通信。

監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)測中心服務(wù)端兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集終端負責溫濕度數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。監(jiān)測中心服務(wù)端由一個GPRS無線模塊作為接收端，將接收到的數(shù)據(jù)傳給監(jiān)測中心PC機，通過上位機軟件分析處理，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實時顯示、曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件即數(shù)據(jù)采集終端，以MSP430單片機為核心，包括一個高精度的溫濕度傳感器AM2303，電源模塊，串口模塊，GPRS通信模塊SIM-300等。MSP430單片機由I/O口采集數(shù)字溫濕度傳感器AM2303的信號，經(jīng)分析處理，再通過RS-232串口將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給SIM300無線模塊由其通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)端。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2．1 電源模塊

系統(tǒng)外部輸入電壓為5 V，由于溫濕度傳感器AM2303供電電壓為3．3～6V，MSP430單片機工作電壓為3．3 V，GPBS無線模塊SIM300工作電壓為4．2 V，因此本系統(tǒng)需要提供3．3 V和4．2 V電壓。溫濕度傳感器AM2303直接采用5 V輸入電壓：3．3 V電源部分采用SM公司的SM1117芯片來實現(xiàn)；對于SIM300模塊采用的4．2 V供電，由于該電源部分的輸出電流必須達到2 A，因此采用MICREL公司的MIC29302芯片。具體電路圖分別如圖3、圖4所示。

作者：顧簡 施云波 修德斌，馮僑華 胡霸橋 王立權(quán) 來源：電子設(shè)計工程