基于嵌入式GSM模块的水文监测系统的设计

2接口向MC35串口RXD端送出，MC35接收后即向子机发送指令短信，完成了指令下传的工作。

当主机需要以“拨号”方式呼叫子机时，可由PC机键盘输入子机的“电话号码”，然后点击“拨号”按钮(电话号码也可以事先设定)，则PC机由USB口经“USB转232转换器”向MC35的串口RXD端写入一条相应的AT指令，实现了对子机的拨号呼叫；稍后，MC35就会收到从子机送来的DTMF信号，该信号从喇叭接口SP+端输出，送入DTMF信号解码器MT8870的IN-端，MT8870正确解码后，在Q0，Q1，Q2，Q3端输出4 b相应的二进制码，同时STD端会输出一个正脉冲，单片机P1．4端检测到该脉冲，P1．0～P1．3即读取二进制码。水位数据(包括结束符*)由若干位组成，因此MT8870的解码、单片机的读取须经几次，直到读到“*”号才完成一组完整数据的读取，然后单片机对数据处理后送LED显示器，同时由串口TXD端经USB-232转换器送PC机。

5 AT指令及DTMF信号传送数据原理

5．1 AT指令

对于MC35，只要按规定从其串口输入AT指令，就能执行相应的功能。本文中涉及到的有关AT指令如表1所示。

以上指令中0D是回车符的ASCII码，1A是替补的ASCII码，其余所有字符、数字均需转换为ASCII码后输入MC35串口。

5．2 DTMF信号传送数据原理

双音多频信号(DTMF)是一种由2个音频混合组成的信号，所使用的音频共有16个频率，分别称为高频群和低频群，各取其一个混合后来代表“0，1，2，…，9，A，B，C，D，*，#”等16个字符，其标准如表2所示。由于其频率落在音频的主频带内，因此可以通过电信网络的话务通道传输，稳定性、可靠性极高，抗干扰能力极强，且配套电路简单，因而得到广泛应用。

本文使用UM91210来产生DTMF信号，该芯片是用于电话机的一种拨号芯片，价格十分便宜而性能非常稳定，其设有“行线”R1，R2，R3，R4和“列线”C1，C2，C3，C4，使用行列线可组成4×4的矩阵键盘(电话机键盘)，可输入表2中规定的16个字符，当有字符键按下时，若使HK端为低电平，则在TONE端会输出相应的双音频。图3中，使用单片机的P1口线来控制UM91210产生DTMF信号，P1口的控制码与UM91210所发送的DTMF信号以及所代表的字符的对应关系如表3示。

在接收端(见图4)，MT8870是专用于DTMF信号解码的芯片，当MC35收到子机发来的DTMF信号并送入MT8870的IN-端时，MT8870将DTMF信号还原成二进制码，从Q0，Q1，Q2，Q3端输出，输出的二进制码与数字或符号的对应关系如表4所示。

6 模／数转换原理

本文使用4位半双积分A／D转换器ICL7135，精度高、价廉，转换速度较低(2～4次／s)。本应用中，该器件的使用方法与常规不同，如图3所示，单片机的P3．4(T0)提供积分器所需的时钟脉冲clock，在BUSY为高电平期间，与门开放，单片机的P3．3(INT1)对该clock计数，根据该计数值即可计算被测电压ui。原理如下：

根据双积分型A／D转换器的工作原理，第一阶段对被测电压ui进行定时积分，其定时时间固定为：

T1=n1×Tc (1)

第二阶段对参考电压UREF进行定压积分，积分时间为：

T2=n2×Tc (2)

式中：Tc是clock时钟的周期；n1是第一阶段积分期间内部计数器的计数值，本器件已知为20 000；n2是第2阶段积分期间内部计数器的计数值。设在积分期间被积分电压为恒值，可以推得：

对于ICL7135，在积分(包括1，2两个阶段)期间，其“BUSY”端输出高电平信号，图3中，单片机在BUSY=1期间对clock计数，因此该计数值为n1+n2，而已知“n1=20 000”，所以“n2=单片机计数值-20 000”，于是根据式(4)可算得被测电压ui。该方法电路连接简单且编程亦较简单。

7 结语

水文数据监测与采集的内容涉及江河水位、水库水位、雨量甚至气温、风力风向等方面，监测点分散性大、数量多、地理环境差，若自建微波等无线通信网络实现数据传送，致使设备复杂、工程投入大，运行维护费用高。近年移动通信业务以及微电脑技术的迅速发展，可以很好弥补传统上的不足，本文是基于移动通信平台的一种设计实例，实验表明费用低、可靠性高，具有较实用意义，可推广应用于相类似的其他领域。