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摘 要：为了提高温室内实时信息的有效监测与控制，设计了基于GSM的智能温室监控系统，系统以STC89C58单片机为核心，控制GSM短信模块以及外围传感器等，实现了温室信息实时有效的检测与传送功能，硬件部分包括了数据采集、短信收发、用户界面以及执行系统四部分。软件部分实现了温室数据的智能检测、控制及通过短信有效实现用户远程控制的效果，为温室信息监测提出了一种有效的解决方案。
关键词：温室信息；检测；单片机；TC35
温室信息的智能采集将成为今后农业发展的趋势，传统的温室信息采集技术是工作人员深入田间进行数据的采集与分析，耗资费时而且工作量大。随着网络技术的成熟，为了实现土壤水分信息远程监测技术，在现场采集的数据越来越多地采用各种有线或无线网络进行传输。
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用较广泛的一种系统，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有众多的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。TC35是西门子开发的工业GSM模块，它是一个支持Text和 PDU两种短信息模式的工业级GSM模块，可以工作在GSM900和GSM1800双频段，利用TC35短信息（SMS）进行远程监控具有可靠性高、防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、成本低等优势，在对一些操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。本文设计的是一种基于GSM的温室信息自动采集、监测、控制、传送于一体的智能控制系统。
1 系统总体结构与工作流程
系统主要由各类传感器、前端控制主机、显示设备、无线GSM通信模块、GSM网络、手机用户等组成，结构框图如图1所示。
探测传感器由温度传感器、湿度传感器、光照传感器等组成，显示设备是12864液晶，12864液晶每次可以显示4行汉字，显示的内容比较多，控制主机单元由单片机，驱动芯片等组成。采集的数据通过控制主机进行处理或实时数据通过GSM模块以短信的形式发送到用户手机。PC机通过GSM Modem可接收来自各控制主机的数据，也可向各采控制主机分别发送控制命令。数据采集命令请求可通过两种方式实现：一是手机用户通过GSM网络以SMS形式将一定格式的实时请求命令直接发送到数据采集终端；二是PC机用户可通过运行在该监测中心的决策支持系统与控制主机进行通讯。
温度传感器、湿度光照传感器采集到数据后通过STC89C58对数据进行分析将数据显示在12864液晶上，如果采集的信息达到设置的阀值，控制主机将自动做出反应驱动外围保温增湿等设备维持温室内环境在一定的范围内。如果用户需要当前温室数据信息，则可以发送相应短信内容到控制主机，主机将会将当前温室采集数据发送到用户手机，用户可以通过手机短信对温室内外围保温增湿等设备进行远程控制，其中用户控制优先级别高于系统自身响应。
系统可自动进行温室温度、湿度、光照控制，用户根据需要设定温度，当采集温度湿度光照高于或低于设定的值时，系统打开或关闭相应的继电器，从而启动相应设备工作。用户也可以通过手机发送短信来远程打开或关闭任意一路继电器。
2 系统软硬件设计
2.1 温、湿度采集模块
DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件。与一个高性能8位单片机相连接，与单片机连接图如图2所示。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中需要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20 m以上，使其成为各类应用场合中的最佳选择。DHT21为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而选择。
2.2 时钟模块
DS12C887芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示。有效保证时间的精确性。
2.3 串口模块
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS—232标准串口设计的，使用+5 V单电源供电。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5 V电源供电时提供EIA/TIA—232—E电平。每个接收器将EIA/TIA—232—E电平输入转换为5 V TTL/CMOS电平。接收器具有1.3 V的典型门限值及0.5 V的典型迟滞，而且可以接收±30 V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA—232—E电平。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS—232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS—232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。系统串口连接如图3所示。
2.4 TC35模块
TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器以及天线接口等六部分组成。基带处理器作为 TC35的核心，它主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35的40个引脚通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。TC35能够支持标准的AT指令，设计中涉及TC35的18脚（RXD）、19脚（TXD）和15脚（IGT）其它管脚功能没有被使用，18、19管脚作为串口通信使用，15连接PIO，单片机可给 15脚一个低电平自动启动TC35模块，TC35可以和 STC89C58串口直接连接，TC35和STC89C58具体连接如图 4所示。在进行通信时，发送者将设置好的短信内容从发送方的手机发送出去，通过短消息中心进行转发，TC35接收到短消息后存储到SIM卡上，模块的控制器STC89C58读取短消息后根据需要取出有用的信息，最后将SIM卡上的信息删除，这样就完成一次单向的数据传输，设计中单片机接收TC35消息采用中断扫描方式，一旦消息到达 TC35模块，控制器调用串口接收程序来接收短消息。 3 系统的软件设计
3.1 指令部分
单片机通过串口发送AT指令与TC35通信，AT指令较多这里只列出部分系统涉及AT指令，如表 1所示。每个AT指令以AT开头，以回车结束，对SMS的控制主要有3种途径：Block Mode、基于AT指令的Text Mode和基于AT指令的PDU Mode，本系统采用Text Mode发送和接受消息。
3.2 程序设计
系统软件主要包含以下几个功能：一是数据采集处理，将温室实时信息采集并显示在液晶屏；二是接收并分析用户短信内容根据短信内容系统做出相应反应；三是根据前一步短信内容分析将采集到的温室实时信息以短信形式反馈给用户。主程序流程图如图5所示。
程序对信息的处理是整个程序的关键，先对模块初始化，完成后模块做短信接收准备，若有短信对内容进行比较，处理之后回复提示信息给用户手机，如果错误则删除。主要程序如下：
Start_GSM（）； //开启TC35
Delay_ms（10000）； //延时大约10 ms，等待模块联网
UART_init（）； //串口初始化
GSM_INIT（）； //对TC35 模块初始化
while（1）
{
receive_ready（）； //接收短信准备
if（receiveready==1） //接受信息标志位置1，接受信息
{
read_message（）； //发送读取短信指令
receiveready=0； //接受信息标志位
sendready=1；
}
message_read（）； //判断短信，准备是否回复短信给目标号码
if（send==1） //发送短信标志位置1，可以发送
{
readcommend（）； //读取短信内容，判断相应指令是否正确
sendmessage（）； //发送回复短信指令
delete_message（）； //删除短信指令
flag=0；
for（Rx=0；Rx {
SystemBuf[Rx]=0x00；
}
Rx=0；
send=0；
}
}
4 结束语
设计考虑到了温室的基本需求，由于采用较可靠、较成熟的GSM移动网络，所以精确度高，灵活性强，安全性上能得到一定的保证。该产品实现了温室信息的自动采集、处理、发送以及远程监测与控制，应用范围广，有很大的发展前景和实用性，相对于同类产品功能多、使用方便、价格低廉，相信一定会得到广泛的推广应用。
参考文献
[1] 卢超.度监测系统的设计[J]. 煤炭科学技术.2007，12：51—54.
[2] 潘斌，郭红霞. 短信收发模块 TC35 i的外围电路设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2004，（7）： 48— 50.
[3] 蔡旭，裴志蕾，卢超.基于GSM温度检测系统的设计[J].电子科技，2011，24—3.
关键词：温室信息；检测；单片机；TC35
温室信息的智能采集将成为今后农业发展的趋势，传统的温室信息采集技术是工作人员深入田间进行数据的采集与分析，耗资费时而且工作量大。随着网络技术的成熟，为了实现土壤水分信息远程监测技术，在现场采集的数据越来越多地采用各种有线或无线网络进行传输。
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用较广泛的一种系统，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有众多的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。TC35是西门子开发的工业GSM模块，它是一个支持Text和 PDU两种短信息模式的工业级GSM模块，可以工作在GSM900和GSM1800双频段，利用TC35短信息（SMS）进行远程监控具有可靠性高、防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、成本低等优势，在对一些操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。本文设计的是一种基于GSM的温室信息自动采集、监测、控制、传送于一体的智能控制系统。
1 系统总体结构与工作流程
系统主要由各类传感器、前端控制主机、显示设备、无线GSM通信模块、GSM网络、手机用户等组成，结构框图如图1所示。
探测传感器由温度传感器、湿度传感器、光照传感器等组成，显示设备是12864液晶，12864液晶每次可以显示4行汉字，显示的内容比较多，控制主机单元由单片机，驱动芯片等组成。采集的数据通过控制主机进行处理或实时数据通过GSM模块以短信的形式发送到用户手机。PC机通过GSM Modem可接收来自各控制主机的数据，也可向各采控制主机分别发送控制命令。数据采集命令请求可通过两种方式实现：一是手机用户通过GSM网络以SMS形式将一定格式的实时请求命令直接发送到数据采集终端；二是PC机用户可通过运行在该监测中心的决策支持系统与控制主机进行通讯。
温度传感器、湿度光照传感器采集到数据后通过STC89C58对数据进行分析将数据显示在12864液晶上，如果采集的信息达到设置的阀值，控制主机将自动做出反应驱动外围保温增湿等设备维持温室内环境在一定的范围内。如果用户需要当前温室数据信息，则可以发送相应短信内容到控制主机，主机将会将当前温室采集数据发送到用户手机，用户可以通过手机短信对温室内外围保温增湿等设备进行远程控制，其中用户控制优先级别高于系统自身响应。
系统可自动进行温室温度、湿度、光照控制，用户根据需要设定温度，当采集温度湿度光照高于或低于设定的值时，系统打开或关闭相应的继电器，从而启动相应设备工作。用户也可以通过手机发送短信来远程打开或关闭任意一路继电器。
2 系统软硬件设计
2.1 温、湿度采集模块
DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件。与一个高性能8位单片机相连接，与单片机连接图如图2所示。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中需要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20 m以上，使其成为各类应用场合中的最佳选择。DHT21为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而选择。
2.2 时钟模块
DS12C887芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示。有效保证时间的精确性。
2.3 串口模块
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS—232标准串口设计的，使用+5 V单电源供电。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5 V电源供电时提供EIA/TIA—232—E电平。每个接收器将EIA/TIA—232—E电平输入转换为5 V TTL/CMOS电平。接收器具有1.3 V的典型门限值及0.5 V的典型迟滞，而且可以接收±30 V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA—232—E电平。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS—232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS—232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。系统串口连接如图3所示。
2.4 TC35模块
TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器以及天线接口等六部分组成。基带处理器作为 TC35的核心，它主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35的40个引脚通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。TC35能够支持标准的AT指令，设计中涉及TC35的18脚（RXD）、19脚（TXD）和15脚（IGT）其它管脚功能没有被使用，18、19管脚作为串口通信使用，15连接PIO，单片机可给 15脚一个低电平自动启动TC35模块，TC35可以和 STC89C58串口直接连接，TC35和STC89C58具体连接如图 4所示。在进行通信时，发送者将设置好的短信内容从发送方的手机发送出去，通过短消息中心进行转发，TC35接收到短消息后存储到SIM卡上，模块的控制器STC89C58读取短消息后根据需要取出有用的信息，最后将SIM卡上的信息删除，这样就完成一次单向的数据传输，设计中单片机接收TC35消息采用中断扫描方式，一旦消息到达 TC35模块，控制器调用串口接收程序来接收短消息。 3 系统的软件设计
3.1 指令部分
单片机通过串口发送AT指令与TC35通信，AT指令较多这里只列出部分系统涉及AT指令，如表 1所示。每个AT指令以AT开头，以回车结束，对SMS的控制主要有3种途径：Block Mode、基于AT指令的Text Mode和基于AT指令的PDU Mode，本系统采用Text Mode发送和接受消息。
3.2 程序设计
系统软件主要包含以下几个功能：一是数据采集处理，将温室实时信息采集并显示在液晶屏；二是接收并分析用户短信内容根据短信内容系统做出相应反应；三是根据前一步短信内容分析将采集到的温室实时信息以短信形式反馈给用户。主程序流程图如图5所示。
程序对信息的处理是整个程序的关键，先对模块初始化，完成后模块做短信接收准备，若有短信对内容进行比较，处理之后回复提示信息给用户手机，如果错误则删除。主要程序如下：
Start_GSM（）； //开启TC35
Delay_ms（10000）； //延时大约10 ms，等待模块联网
UART_init（）； //串口初始化
GSM_INIT（）； //对TC35 模块初始化
while（1）
{
receive_ready（）； //接收短信准备
if（receiveready==1） //接受信息标志位置1，接受信息
{
read_message（）； //发送读取短信指令
receiveready=0； //接受信息标志位
sendready=1；
}
message_read（）； //判断短信，准备是否回复短信给目标号码
if（send==1） //发送短信标志位置1，可以发送
{
readcommend（）； //读取短信内容，判断相应指令是否正确
sendmessage（）； //发送回复短信指令
delete_message（）； //删除短信指令
flag=0；
for（Rx=0；Rx
SystemBuf[Rx]=0x00；
}
Rx=0；
send=0；
}
}
4 结束语
设计考虑到了温室的基本需求，由于采用较可靠、较成熟的GSM移动网络，所以精确度高，灵活性强，安全性上能得到一定的保证。该产品实现了温室信息的自动采集、处理、发送以及远程监测与控制，应用范围广，有很大的发展前景和实用性，相对于同类产品功能多、使用方便、价格低廉，相信一定会得到广泛的推广应用。
参考文献
[1] 卢超.度监测系统的设计[J]. 煤炭科学技术.2007，12：51—54.
[2] 潘斌，郭红霞. 短信收发模块 TC35 i的外围电路设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2004，（7）： 48— 50.
[3] 蔡旭，裴志蕾，卢超.基于GSM温度检测系统的设计[J].电子科技，2011，24—3.