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基于GSM的太阳能路灯联网监控系统研究

作者:时间:2011-03-24来源:网络收藏

  DSPIC30F3011 单片机对板电压和蓄电池电压进行采样比较,当采样值低于设定值时发送短信“板电压不足”或“蓄电池电压不足”给监控中心,单片机还可以对工作状态进行监控,出现异常时,以短信形式传送给监控中心。

DSPIC30F3011 与MAX485 接线

图6 DSPIC30F3011 与MAX485 接线

   模块采用MC39i,MC39i 是一个支持中文短信息的工业级 模块,可传输语音和数据信号,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM 卡读卡器和天线。MC39i 的数据接口通过AT 命令可双向传输指令和数据,可选波特率范围为300 b/s~115 kb/s,支持Text 和PDU 格式的SMS(ShortMessage Service,短消息),可通过AT 命令或关断信号实现重启和故障恢复[4]。

  MC39i 模块有40 个引脚,通过一个ZIF(Zero InsertionForce,零阻力插座)连接器引出。这40 个引脚可以划分为5类,即电源、数据输入/输出、SIM 卡、音频接口和控制。MC39i的第1~5 引脚是正电源输入脚,第6~10 引脚是电源地,15 脚是启动脚IGT,系统加电后为使MC39i 进入工作状态,必须给IGT 加一个大于100 ms 的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1 ms。18 脚RXD、19 脚TXD 为TTL 的串口通讯脚,需要和单片机或者PC 通讯。MC39i 使用外接式SIM 卡,24~29 为SIM 卡引脚,MC39i 的第32 脚SYNC 引脚为控制脚,有两种工作模式,一种是指示发射状态时的功率增长情况,另一种是指示MC39i 的工作状态,可用AT 命令AT+SYNC 进行切换,35~38 为语音接口[5]。

  MC39i 的电源输入采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片LM2941S。启动脚IGT 可以通过单片机软件控制,也可通过按键控制其电位高低变化的控制,18 脚RXD、19 脚TXD 直接与DSPIC30F3011 单片机的异步串口RXD2 和TXD2 进行连接,实现单片机对MC39i 发送和接收指令的控制,24~29 引脚直接与SIM 卡的对应引脚进行连接,便于检测SIM 卡是否插好,以及完成短信发送的功能,SYNC 脚可外接发光二极管用于检测模块是否处于工作状态。

  3 软件设计

  3.1 系统软件设计

  该系统采用DSPIC30F3011 单片机进行监控处理,单片机对板电压和蓄电池电压实时监控。若太阳能板电压大于设定值,说明光照强度足够大,单片机关断LED 灯头供电,太阳能板对蓄电池充电;若太阳能板电压小于设定值,则由蓄电池对LED 灯头供电,首先检测蓄电池电压,若足够大,则由蓄电池对LED 灯头供电,若小于下限值,单片机控制MC39i 模块发送短信“蓄电池低电”,若蓄电池电压高于上限值,则要启动卸荷电路,以免蓄电池过充电。系统流程图如图7 所示。

系统流程

图7 系统流程

  3.2 软件设计

  可以采用AT 指令对MC39i 模块进行控制。单片机通过AT 指令对MC39i 模块进行初始化和短消息的接收发送。对短消息的控制有两种模式:PDU 模式和Text 模式,但Text 模式不支持正文,设计采用PDU 模式。通过单片机异步串口发送AT 指令“AT CRLF”给MC39i 模块(其中CR 表示回车;LF换行),如果MC39i 模块发送“CRLFOKCRLF”给单片机,则表明MC39i 模块连接正常;然后单片机发送“AT+CMGF=0CRLF”给MC39i 模块,设置短信模式为PDU 格式,如果MC39i模块回复“CRLFOKCRLF”表明设置成功;然后单片机发送“AT+CMGS=26 CRLF”给MC39i 模块,设置短信总字节长度为26 个,如果接收到“CRLF>26”表明设置成功,最后单片机给MC39i 模块发送具体的短信信息,例如发送短信“太阳能板低电”给监控中心,监控中心的SIM 卡对应号码为1364217302X,其对应的PDU 数据为:0891683108200205F011000B813146123720 FX0008A712592A963380FD677F4F4E75351A。其中:08:短信中心地址长度;91:短信中心号码类型;68:中国代码(经过对调);3108200205F0:天津短信中心号码(末尾填F 后,每两位对调,实际号码为“13800220500”);11:文件的头字节,默认为11;00:信息类型,默认为00;0B:被叫号码长度;81:被叫号码类型;3146123720FX:被叫号码(经过对调,实际为1364217302X);0008:00 标志协议 08 表示使用Unicode 编码;A7:有效天数=A7-A6;12:短信内容长度;592A 太;9633 阳;80FD 能;677F 板;4F4E低;7535 电;最后短信内容以1A 结尾,1A 为发送结束标志。

  4 结语

  这里系统对现有的太阳能控制器进行改造,将光伏电源最大功率点设置集成到太阳能控制器中,借助于串口通信技术实现了主从机的通信连接,借助GSM 技术实现了主机与监控中心之间的通信连接,最终实现了太阳能控制系统的监控。因此该系统不仅提高了太阳能的利用效率,还实现了太阳能控制器间的无线数据传输,提高了现有太阳能路灯控制器的使用价值。


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