基于MC9S08GT16单片机无线监控系统的设计

基于MC9S08GT16单片机无线监控系统的设计

 

　　本文介绍了基于SMS的单片机远程监控系统，采用内置CAN控制器的MC9S08GT16作为控制器来实现J1939的数据采集功能，通过串口控制GSM/GPRS模块实现短信发送，主要采集发动机的相关参数，可以满足高时效等要求。

 

　　系统硬件结构本课题所设计的监控系统是基于GSM的短信业务，并且采用AT90CAN28作为控制器来实现远程监控的。

　　设计中主要研究的是监控系统终端的硬件设计，其中监控中心可以是用户手机也可以是载有GSM模块的PC。

　　监控终端的硬件模块化设计硬件结构图如图

　　硬件设计时采用了模块化思想，将监控终端分成五大模块：电源、J1939数据采集、GSM短信模块、人机界面和控制模块。

　　控制模块使用的单片机是AVR出产的具有RISC内核的8位低功耗CMOS微处理器，典型特点：内置CAN控制器，显著的节省了硬件资源,简化了程序代码。而短信模块选择的是西门子公司的GSM/GPRS模块MC35i；液晶显示模块则是选用了北京青云LCM12864ZK，可显示四行，每行8个汉字。

　　a)供电部分

　　由于MC35I的工作电压范围是3.3-4.8V，当MC35i模块启动后，经过几秒的延时，模块开始搜索网络，这时需要超过2A的驱动电流，如果驱动不足，会引起模块的突然掉电；车载电源输出一般是24V但是波动很大，低压可以到12V高压可以达到40V,为了更好的给单片机和通信模块供电，选择宽输入DC-DC模块PS12W24DC5D，输出电压稳定在5V左右，昀大提供电流为2.4A，只要加一个二极管降压就可以得到满足通讯模块要求的电压输出，可以避免当模块搜索网络时驱动电流不足的问题。并且在电压输出端并联一个大电容22uF，起蓄流的作用，也能起到提高驱动电流的作用，解决了驱动不足时掉电的问题。

　　b)单片机与通信模块的外围设计

　　通信模块MC35i模块[4]有40个引脚，通过一个ZIF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。主要电路有：

　　①、开启与关断电路：

　　在接通电源后，MC35i并不能自动启动，需要上电后在其15引脚IGT上提供100ms的低电平MC35i才能正常启动。为了保证在复位以及人为操作时都可以是模块激活，选择了加了三极管反相控制的由单片机PE1控制的开启电路。至于关断在正常状态下采用软件AT指令实现，故障期间硬件强制关断则是控制PD引脚低电平时间大于3.5s。

　　单片机与通信模块是通过串口通信的方式进行信息传输的，如图3，通信模块MC35i的16-23引脚数据输入/输出端的8个引脚分别为DSRO，RINGO，RXDO，TXDO，CTSO，RTSO，DTRO，DCDO，它有固定的参数:8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300-115000bps之间可以选择，这里选择默认的9600bps作为数据传输的波特率，硬件握手信号用RTS/CTS，模块串口支持标淮的AT命令集。单片机的串口要和MC35i模块串口相连，但由于MC35i模块的串口高电平是2.65V，单片机的串口高电平为5V，因此RXD\TXD脚不能直接和单片机相连，可以采用采用TI公司的电平转换芯片LVC245解决上述问题；设计中采用实际与理论相结合的方式，在从MC35i到MCU的方向加了驱动门电路7407。

　　②、SIM卡电路：

　　模块的24-29管脚为SIM卡引脚，分别为CCIN，CCRST，CCIO，CCCLK，CCVCC，CCGND，其中CCIN引脚用于检测SIM卡插槽中SIM卡是否插入正常，如果正常插人，CCIN脚会输出高电平，如果插人异常，CCIN引脚会维持低电平，模块会在CCCLK的周期下定时检测SIM卡，因此CCIN脚会定时出现一个跳变,可以用作检测SIM存在与否的依据；CCVCC引脚是MC35i模块为SIM卡提供的供电电源，2.9v左右。

　　③、状态检测电路：

　　调试阶段,采用三极管驱动发光二极管，通过二极管明灭状态及时间来查表获得工作组态；成品设计中的下位机使用液晶显示，从液晶上直接显示各种工作状态，简化了硬件，只需加一个上拉电阻，采用双向口PE3与之相连，通过软件读取引脚状态来判断MC35I的工作组态。