无线技术综合远程监控系统方案及原理探析

摘 要：本系统是基于多种无线技术的远程监控装置，通过无线射频在2.4ghz频段进行双向数据通信。由高性能的stc12c5a60s2控制的数据采集器和控制器组成。数据采集器通过多种传感器采集温度等环境信息，再通过无线射频技术发送到主控制器。控制器接收数据处理并显示，通过红外技术接收编码了的控制信号，从而对继电器进行控制；可通过gsm技术将数据发送到手机终端上，也可通过发送手机短信对系统进行远程控制；通过无线串口模块与pc进行数据传送，由上位机绘制数据图表。

关键词：射频红外技术；gsm；无线串口；通信上位机

中图分类号：tp871 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0073-01

随着城市建设的快速发展，对无线技术的远程监控装置的技术要求越来越高，提高无线远程监控技术安装技术和对故障检测和及其设备维护就显得极为重要了。因此，有必要对各种无线技术综合远程监控系统方案及原理做深入的探析。 一、系统方案

（一）系统总体设计方案

系统可以分为数据采集器、信号处理控制器两大部分（如下图）。数据采集器通过各种传感器采集环境信号，并通过nrf24l01无线模块发送到控制器，控制器接收并处理信号，由lcd显示屏显示；由时钟电路产生时间信号，同时语音播报；红外学习电路学习可进

行遥控的电器的红外编码并进行遥控；通过无线串口与pc机通信对数据进行分析；可驱动继电器组工作对相应的外加设备进行控制；可通过gsm模块实现短信提醒与控制。 （二）各部分方案论证 1.远程控制与数据传送

（1）环境数据传输。采用nrf24l01射频模块在2.4ghzism开放频段实现无线传输，高速率最大达2m，多频点，低功耗，低成本。适用于短程的无线通信，解决了地理环境对有线数据传输的限制问题。

（2）控制信号的传输。本系统的工作原理是利用各种红外控制类家电的遥控指令，利用单片机对遥控器的发射信号的波形进行测量，再把测量的数据进行回放，由于只关心发射信号波形中的高低电平的宽度，不管其如何编码，因此做到了真正的“万能”。 （3）与pc的通信。通过rs232无线串口与电脑进行数据传输，可在pc平台上利用vb编写上位机对数据进行进一步处理。 （4）短信接收与控制。tc35模块主要由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块（asic）、闪存、zif连接器、天线接口六部分组成。通过tc35模块接入gsm网络，从而实现超远程的无人值守监控。单片机与tc35采用串行异步通信接口，由max3238芯片进行电平转换，电气特性好。 2.传感器信号采集设计与分析

（1）温度传感器。本设计采用温度传感器ds18b20。ds18b20的

数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数。信息被发送到/从ds18b20通过1线接口，所以mcu与ds18b20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。

（2）防火灾烟雾传感器。火灾烟雾报警是根据在消防管理、安全防范系统中的传感器制作而成的，是一种对火灾烟雾比较敏感的传感器及相关配件组合而成的报警器材，其工作原理是利用火灾烟雾传感器把烟雾信号转换为电信号，从而形成报警系统信息。本系统采用nis-09c型烟雾传感器。

（3）霍尔传感器。本设计使用cs3144霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理，该传感器由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器，温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号，因此便于开发、工作稳定。 二、硬件电路设计

语音提示电路设计，采用isd2560语音录放芯片实现语音提示功能，isd2560芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值直接存储在片内单个e2prom单元中，不需另加a/d或d/a变换来存储和重放，能够非常自然、真实地再现语音。供电方面使用3.3v稳压二极管，可有效降低设计成本。由于单片机工作于5v电压，io口的输出电压也为5v，与无线模块连接时需要串接2.2k电阻，可提高通信的稳定性。

三、软件设计

程序设计流程，包括密码校验，控制电器，系统设置，发送短信，pc通信，语音播报。如上位机设计：本系统为了给用户提供一个良好的人机对话界面，以及做进一步的数据分析，利用rs232通信标准通过vb控件设计了与pc机软件，传输波特率为9600kbps。 四、系统制作与硬件调试

（1）逻辑错误调试。逻辑错误调试，顾名思义，是对样机硬件设计错误和加工过程中的工艺性错误所出现的错误。

（2）器件调试。元器件由于器件本身已损坏或性能不符合要求或是组装错误造成的错误等。

（3）可靠性调试。引起系统可靠性差的因素很多，如接插件接触不良、金属锈空造成系统故障；电磁干扰、器件负载过大等造成系统不稳定等；或是由于走线和布局的不合理等也会造成系统的可靠性差。

（4）电源故障。电源故障虽不常见，但电压值设计不符合要求，或是电源引线和插座存在问题，也会出现意想不到的故障，甚至造成元器件的损坏。 五、总结

本次设计提出了并且论证了设计方案，详细地阐述了各种无线技术、gsm短消息发送的实现方法、以及相关电路的设计原理，设计中对系统的硬件，对软件资源开发利用，实现了各个模块的协调控制，系统的可靠性和通用性大大的得到了提高。另外，本次设计提

出并论证的设计方案，无论是硬件电路，还是系统软件，实验结果显示，其测试功能都是基本可靠的。其投资少、成本低、可靠性的特点，体现了良好的可扩展性，同时显示出良好的实用价值，其设计研究系统广泛的应用于工农业生产建设中，实现远程控制和安全报警等。 参考文献：

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