基于DTMF和GSM的远程监测报警系统研究与实现

　　摘 要:设计开发一种基于公共电话网络的智能远程监测系统。系统由上位控制中心和下位监测终端组成。控制器采用低功耗MSP430F149单片机,由HT9200A和HT9170B实现DTMF拨码和译码,经监测终端将监测信息通过公用电话网络传输至控制中心,控制中心再对监测信息进行处理并将信息通过GSM网络发送至管理人员。系统在实际应用中取得了良好的监测效果,具有广泛的发展前景。
　　关键词:MSP430F149;DTMF;GSM;电话网络
　　中图分类号:TN915 文献标识码:A
　　文章编号:1004-373X(2010)03-071-02
　　
　　Research and Implementation of Remote Alarm System Based on DTMF and GSM
　　CUI Chaoxiong,DUAN Zhongxing,HUO Yating,YAN Zhenni
　　 (School of Information and Control Engineering,Xi′an University of Architecture and Technology,Xi′an,710055,China)
　　Abstract:The design of intellectual remote alarm system equipment mainly composed of single chip computer,DTMF receiver and transmitter chip,GSM module is introduced.The HT9200A is used for transmitting the DTMF signal and the HT9170B is used for decoding the DTMF signal.If the anomaly things happened,the detection information can be send to the information processing center through the telephone network,and the detection information can be send to the managers through the GSM networks for achieving the purpose of detection.In practical applications,the system works well and has a broad development prospects.
　　Keywords:MSP430F149;DTMF;GSM;telephone-network
　　
　　对安装在偏远地区的重要设备进行监控是保护设备及监测其正常运行的有效手段。目前市场上比较流行的远程设备监控系统主要有视频监控[1],GSM和GPRS等技术。视频监控设备最大的优点即可视化,需要专用传输线路进行信号传输,并且占用带宽较大,价格也相对较高,需要专人进行盯守,所以成本较高,系统也过于复杂,资源消耗大。GSM[2]和GPRS远程设备监控系统受通信网络覆盖面的限制,对于偏远地区设备不能进行有效监控。鉴于公用电话网络覆盖范围广,可靠性高,成本低,安装方便等优点,本文设计开发一种基于公用电话网络和GSM网络为一体的远程设备监测系统。该系统主要由上位控制中心和下位检测终端两部分组成,均采用低功耗MSP430F149[3]作为处理器,仅在控制中心处理器上安装GSM模块。下位控制中心负责监测设备运行状况,出现异常时,将监测信息通过电话网络发送至上位控制中心,上位控制中心接收监测信息并通过GSM将监测信息发送至管理员手机实现即时监测。
　　
　　1 系统基本原理简介
　　
　　如图1所示,该系统主要由上位控制中心和下位检测终端两部分组成,当下位监测终端处理器MSP430F149接收到来自传感器检测单元的异常信号时,处理器控制HT9200A拨打上位控制中心电话,控制中心在判断振铃信号次数满6次后,控制中心系统摘机,接着控制中心接收来自监测终端的监测信息,在收到完整的监测信息后,上位控制中心向监测终端发送校验码,当监测终端在规定的时间内接收到校验码后,则控制中心和监测终端均挂机,监测信息发送完毕。如果在规定的时间内监测终端没有收到正确的校验码,则在挂机几分钟后继续发送。直到收到正确的校验码时,监测中心停止发送监测信息。控制中心收到监测信息后通过GSM网络将监测信息发送至管理人员手机。至此,监测过程结束。
　　图1 系统流程图
　　
　　2 系统硬件设计
　　
　　系统硬件设计部分主要由振铃检测电路、摘挂机电路、DTMF拨码电路、DTMF译码电路组成。下面将各个部分硬件设计介绍如下。
　　2.1 振铃检测电路
　　图2为振铃检测电路。当有振铃信号时,两端电压比待机时高,电流更大,为1 s通,4 s断的脉冲信号。有振铃信号时,PC817导通,P10口状态由高变低,没有振铃信号时,P10口为高电平进行计数。
　　图2 振铃检测电路
　　2.2 模拟摘挂机电路
　　图3为模拟摘挂机电路[4,5]。当振铃检测计数达到6次时,由MSP430F149发出摘机命令,单片机P11口输出高电平,控制继电器闭合,实现模拟摘机。每次将校验码发送完毕后,系统将自动挂机,继续进行监测。
　　图3 模拟摘机电路
　　2.3 DTMF拨码电路
　　图4为DTMF拨码电路。当处理器收到外部异常信号时,控制HT9200A[6]产生DTMF信号,经过音频隔离变压器将信号耦合至公用电话网络,传输至控制中心。
　　图4 HT9200A拨码电路
　　2.4 DTMF译码电路
　　图5为DTMF信号译码电路。通过软件检测DV端,当其为高时读取D3～D0,所得到的值就是所对应的译码值。每读取一次译码值,必须用软件的方式对HT9170B[7,8]复位一次方可接收下次的译码值。
　　3 系统软件设计
　　本系统软件主要包括DTMF接收和发送两部分。下面主要将这两部分程序做简要介绍。
　　3.1 接收DTMF程序
　　当执行到接收DTMF信号程序时,首先采用查询方式,当每接收一个有效DTMF信号时则HT9170B的DV端将置1,否则为0。依次将DTMF信号的每一位进行处理并存放至Number[i]中,当接收到预定的位数时,软件控制上位控制中心挂机。接收DTMF软件设计如下:
　　void Receive_ShebeiNumber(void)
　　{int k=0x00,i=0;
　　while(k==0x00)//不断查询
　　{ if(P5IN&BIT4)//判断是不是收到有效的DTMF信号
　　 {
　　HT9170_OE_H; //读取D0~D3
　　……//译码
　　TXBUF0 = Number[i];
　　while((UTCTL0&0X01)==0);
　　delayms(1000);
　　HT9170_OE_L;
　　while(P5IN&BIT4);
　　i++;
　　 }
　　}
　　}
　　图5 HT9170B译码电路
　　3.2 发送DTMF程序
　　当执行到DTMF信号发送程序时,将调用以下子程序进行DTMF信号传输。每一个DTMF信号包括五位,应将这五位按照从低到高的次序依次发送。在每发送一个有效的DTMF信号后需要对HT9200A软件复位一次。发送DTMF软件设计如下:
　　void HT9200SndByte(char num)//将num的低5位发送出去,先发低,后发高
　　{char i;
　　 for(i=0;i<5;i++)
　　 {
　　if((0x01&num)==0x01) //下降沿发送数据
　　HT9200_DATA_H;
　　else
　　HT9200_DATA_L;//产生下降沿
　　……
　　num >>=1;//右移1位
　　 }
　　}
　　
　　4 结 语
　　
　　该设备已经应用在变压器防盗报警系统中,运行效果良好。对该设备进行微小改动也可以应用在工业现场,小区管理,遥控家电等领域。与其他的报警系统相比较,具有低功耗、可靠性高、安装方便、维护方便等优点,具有广泛的市场发展前景。
　　
　　参考文献
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　　[10]Siemens Corporation.TC35i AT Command Set Datasheet[Z].2005.