基于GSM双音多频信号控制的小车设计

摘要 当人们无法在一些危险场所进行现场作业或控制时，智能小车可得到应用。近年来，双音多频信号技术使拨号速率提高，并应用在交互式控制中，更可组成有线或无线的通信系统。考虑到项目要求的实时远程控制和成本等因素，使用基于GSM网络的双音多频信号来控制由步进电机驱动的小车，使小车能被准确和实时地远程控制，进而完成所需的移动任务。
关键词 双音多频信号；GSM；步进电机

智能小车在远程控制中的应用，可在一些危险场所，人们无法现场作业或进行控制，如农场储水池、洞穴、有害或放射性实验室等。准确和实时地远程控制，是遥控和智能控制的一个研究方向。无线通信技术应用，如无线局域网(WiFi、蓝牙、ZigBee、2．4 GHz无线通信等。其中双音多频信号(Dual Tone Multiple Frequency，DTMF)用于长距离的数据传输时，无需专用数据传输线且可靠性高，可用于自动控制系统。近年来，双音多频信号应用在交互式控制中，使拨号的速率提高。把双音多频信号的发送电路用于主控系统，接收电路用于被控系统，便可组成有线或无线通信系统。GSM(Global System for Mobile communications，GSM)技术应用广泛，可通过手机或固话机作终端，通过双音多频信号的GSM网络通信方式无线控制小车的移动，具体由终端上的5个数字按键(2、4、6、8、5)控制，使小车按照指令驱动步进电机完成移动任务。

1 系统分析与设计
设计了基于GSM模块的双音多频信号控制的小车。如图1所示，小车系统主要由CMOS的PIC18F452微控制器作为控制主机，外接GSM调制解调器、双音多频解码器、步进电机、以及40 MHz晶振和+5 V电源。此系统结构简单、可靠性高、抗干扰能力强、适用范围广，并且易于扩展。通过一系列设计规则要求实现各模块之间的有效通信。GSM调制解调器向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音和短消息提供快速、可靠、安全的传输。它与PIC微控制器之间以ASCII字符形式传输AT指令串。步进电机也根据AT指令控制线圈的电流方向，使转轴转动控制小车完成任何方向和旋转移动，以配合小车的全方位运动规划。电机转速、停止位置都取决于脉冲信号的频率和脉冲数。PIC微控制器提供的控制信息序列，是通过双音多频信号解码转换为数字形式而得到控制步进电机脉冲信号的频率和脉冲数。

1．1 GSM调制解调器
GSM通过相邻基站的互连构成通信网络，并使用900 MHz或1 800 MHz作为传输的工作频段。项目选择双频段的GSM调制解调器GSM100T，支持热插拔功能，并以RS232串口连接计算机操作系统或单片机进行通信，其硬件控制设置通常为每秒115．2 kbit，8位有效数据，1停止位，不使用校验位。根据GSM相关事件与服务响应，在应用程序中进行AT指令交换，并且AT指令分为数据模式和控制模式。在控制模式中，包括网络注册检查、接收信号强度、接拨号、挂断、信号中断、占线等，程序在指令寄存器的物理地址直接调用控制指令，如S7=60，表示设寄存器寄存器#7的数值为十进制60。那么，PIC微控制器通过AT指令对GSM调制解调器进行基本的控制操作。