基于微处理器LPC2131和GSM模块实现无线测控系统的设计

作者：潘洋，陈家胜

1 引言

随着嵌入式计算机技术、通信技术的发展，人们对无线测控技术的要求也在不断提高，测控技术也依托于强大的网络通信技术的发展而应用列各行各业。传统的数字调制系统编解码技术（如FSK，ASK，PSK，DPSK等）已经非常成熟，各种编码、解码技术已广泛应用与各种电子产品中，而日．通信过程中抗干扰能力强，准确度高。近几年随着移动通信网络技术日益强大，手机短消息业务得到了飞速发展，并且手机短信业务的成本也在不断降低。手机短信业务以其成本低，方便，快捷的特点，也深受广大用户的欢迎。

现有的尤线测控系统都是基于单个的通信技术，要么足基于GSM网络技术，要么足基于编解码技术，而本文所探讨的无线测控系统就是将编解码技术和GSM网络技术这两种通信方式结合起来的无线测挎通信系统。并结合了嵌入式技术，实现近程尤线测量和远程控制的功能。

2 系统功能及构成

图1 系统整体框图

系统的开发基于GSM技术，无线编解码技术以及嵌入式技术。由微处理器控制无线编解码模块，从而快速准确地获得各信号采集系统的信息．并对信息进行分析处理，最后通过微处理器的串行通信n向GSM模块发送相应台的AT指令，通过GSM网络将处理后的信息传送给终端用户。也可通过GSM模块接收终端用户的指令，并由无线编解码模块控制执行机构运行相应的任务。

3 硬件原理

系统的硬件部分由微处理器LPC2131，无线编解码模块PT2262，PT2272以及GSM模块组成。

图2为微处理器模块，微处理器选用ARM7TDMI内核的芯片LPC213l。该处理器具有48个双向I／0端口，其巾包括2个全双工UART通信接口．可用于与GSM和PC之问的通信。其中P0.0 P0.1为UART0的接口，用于与GSM模块连接；P0.8PO.9为UART1的接口，用于与PC机连接，实现部分功能设置；P0.28一P0.3 1和P0.20—P0.23为双相I／O端口，分别连接无线编解码模块的发送和接收部分；P0.4一P0.7和P0.10—P0.13为双相I／O端口，用于键盘功能的扩展；P0.18 P0.19 P0.25一P0.27和P1.18一P1.25也是双相I／O端口，用于LCD功能的扩展。

图2 微处理器电路

图3为微处理器与GSM模块的通信接口。由于GSM模块为RS232电平，而微处理器LPC2131为TTL电平，故中间需要电平转换。图中P0.0_TxDo与P0.1_RxDO分别连接微处理器的Tx0端和RxO端。左边的几针串口与GSM模块连接。中间的芯片SP3232E为232电平与TTL电平的转换芯片。微处理器通过其串行通信口向GSM模块发送AT指令，从而可以与远程的终端用户相互通信。

图3 GSM接口电路

图4为无线编解码模块的发送和接收电路，其中P32262为发送模块SD0、SDI、SD2，SD3分别为要发送的数据输入端，与微处理器的P0.28一P0.31连接。PT2272为接收模块RD0、RDI、RD2、RD3分别为接收数据的对应位，与微处理器的P0.20一P0.23连接。当发送模块的任何一位置高时，接收模块对应端也会置高。

图4 无线发送与接收模块电路

4 工作过程

1） 系统软件

本系统按功能不同分别设计了模块通信、信号处理和GSM通信三个任务，选用了一款内核精练的嵌入式操作系统μC/OS一Ⅱ控制三个任务之间的调度和分配。uC／OS一Ⅱ包括了任务调度，进程通信，内存管理等系统功能。系统的工作过程以及软件流程如图5：

图5 系统流程图

系统接收短信采用中断方式，GSM模块收到短信时会向系统发送数据，此时系统中断功能启动，获取短信内容并做相应操作。

2） 通信协议

①连接建立过程：本系统的近程通信选用的是发送和接收均为四位的编解码模块，主控系统与各采集系统之间采用询问式的通信方式。若有n（n≤15）个采集系统，其编号分别为1、2、⋯、n，当主控系统查询m号采集系统信息时，则四位二进制编码广播发送其编号m，m号分系统收到广播后则会向主控系统发送答应信号，此时主系统若收到答应信号则会再发送一个准备接受信号（为“1111”），此时通信连接已经建立，开始数据通信。若主控系统长时问收不到答应信号，系统则认为采集系统出现故障，会通知终端用户。

②数据传送过程：数据传送时每次传送为4bit的数据，分别为D0，D1，D2，D3，其中D2，D3为控制位，D0，D1为数据位。D2，D3的定义如下表所示：

当数据传送时D2。D3用01，10相互交替发送用于主控系统识别．避免发牛数据混叠。当收到D2，D3为11时，表明数据发送完毕，本次通信终止。

5 结论

本系统作为无线测最控制系统，将远程GSM通信技术与近程编解码通信技术结合起来，并结合嵌入式技术，具有设计灵活，能多路榆测，并且具有支持在线编程以及可扩展的特点，特别适用于安全性较高场所的豁控。如家庭的安防隘控。在信号采集系统上安装相应的传感器（如人体感应，煤气传感器，温度传感器等），配合良好的人机界面，可设计成为一套完备的家庭智能监控系统，并且本系统配有执行机构。用户在单位或其他场所就能控制家用电器（如空调，电饭炮，热水器等）的开关，使之不仅能起到监控作用，还能为用户服务，就如智能保姆一样。由于义能与PC机相连，还可以作为停车场的车辆管理系统．管理员在电脑面前就能有效地管理整个停车场的运作。还可用于T业生产中流水线的指标枪测等。系统保留了JTAG口。能在PC机上在线编程，义可供专业人员直接进行研究并改进。

本文作者主要创新点有：1、多路巡榆：系统可通过无线编解码模块对多路信号采集系统进行巡回检测，并对信号做实时处理。2、远近程通信：系统具有远程和近程两种通信功能。利用无线编解码模块与信号采集模块实现近程通信，利用GSM模块可与终端用户实现远程通信。3、可编程功能：系统配有JATG仿真口和串行通信口，能与PC机连接，由PC机对系统进行设置，并芰持在线编程。4、入机界面：本系统还保留了LCD及键盘的扩展接口，可用于设计安装人机界面，用户可通过键盘方便快捷地对系统进行没置，并且能从LCD上观察到系统的各个状态。5、故障检测：若采集系统出现故障，主控系统能及时检测发现，并反馈给终端用户。