摘要：本文闡述了一種由GSM模塊、飛思卡爾單片機控制單元以及無線收發模塊構成的智能車內環境遠程監控系統，分析了其硬件電路設計方案和軟件設計流程。該系統中，GSM模塊采用TC35，用來實現與飛思卡爾單片機的數據通信；無線收發模塊采用藍牙芯片BC417143，用來實現主控單元與被控單元之間的短距離無線通信。該系統利用GSM手機的短消息功能實現對車內環境的遠程控制與遠程報警，方案簡單可行，具有明顯的優勢。

關鍵詞：MC9S12DG128,GSM,SMS,遠程控制

1引言

隨著GSM無線遠程通訊技術的發展和完善，利用GSM短信息業務來實現智能化、人性化的車內環境已逐步被人們接受。SMS是通過移動網絡，用手機來收發簡短文本信息的一種通信機制，是GSM系統中最為簡單和方便的數據通信方式。SMS采用存儲轉發模式，通過短信息中心SMC存儲轉發完成短消息的收發，從而實現了安全、及時的點到點的通訊。利用手機短信遠程監視并控制車內設備成為一種簡單易行的方法。用戶通過發送一條短信即可實現對汽車車內環境的智能控制，突破了現場操作模式的局限。本文介紹的智能車內環境控制系統采用GSM模塊進行短信收發，以16位飛思卡爾微處理器來取代8位單片機作為主控單元，實現了遠程控制、遠程報警等功能。

2系統方案設計

該系統由GSM模塊、MCU控制模塊（含時鐘模塊、電源模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等外圍電路）、無線收發模塊、接口驅動電路和檢測模塊等構成，其系統設計框圖如圖1所示。

圖1系統硬件電路圖框

該系統主要實現遠程控制和遠程報警兩大功能。遠程控制命令：用戶通過手機將控制信號以短信的形式通過GSM網發送到GSM模塊，GSM模塊采用AT的形式將短信內容傳送到主MCU,主MCU隊接收到的命令進行分析出來后，通過無線收發模塊將其發送到從MCU，并進一步控制相應的照明或電器設備的打開與關斷，從而實現對車內環境的遠程智能控制。遠程報警：從MCU通過檢查模塊定時檢測車內的煙霧、溫度等各項指標，若是車內溫度過高或過低以及火災等險情，系統將立即切斷相關電源、啟動報警，并向指定的手機發送報警短信。以此實現對車內環境的遠程監控。

3硬件電路設計

MCU采用的是MC9S12DG128，它是一個以16位中央處理器為核心的16位微控制器，128K字節的FlashEEPROM存儲器，8K字節的RAM，2K字節的EEPROM，兩個8通道模擬數字轉換器（ADC），溫度傳感器在芯片內部被連接到AN00輸入通道上，可通過A/D轉換到數字量。兩個異步串行通信接口，系統中通過UART完成于GSM模塊的通信。以MC9S12DG128為主控芯片的控制模塊硬件電路如圖所示。

圖2系統板原理圖

MC9S12DG128與TC35的數據接口采用串口通信，數據接口配置為8位數據、1為停止位、無校驗位。有與數據通信電路中TC35數據接口工作在CMOS電平，而MC9S12DG128芯片工作在TTL電平。所以在MC9S12DG128與TC35之間加入了電平轉換芯片MAX232，以保證串口通信。這里將引腳PS1、PS0直接當UART的Tx和Rx管腳使用。

圖3串口轉換電路

無線收發模塊采用CSR公司的藍牙芯片BC417143，該芯片適合于短距離無線通信，有無線射頻模塊和自載天線，具有可變波特率，并且使用AT指令來進行控制。改模塊負責主MCU和從MCU的連接建立及其之間的相互通信。

檢測模塊包括煙感報警器、CO傳感器以及溫度傳感器。煙感報警器采用NIS-09C，連接到AN01管腳，能夠有效探測引燃火災的發生，并具有獨立的報警器；在火災發生初期，當車內煙濃度超過設定的門限值時，離子感煙探頭底座上的指示燈將點亮，同時送出報警電壓信號。在輸入回路中，離子感煙探測器內的接口電路十分關鍵。通過探測器接口電路可以將探頭報警電壓信號轉變為不同頻率的電信號傳送到控制器．由控制器判別處理確定火災報警發生位置，具有對火災進行早期預報功能。

圖4信號處理電路

CO傳感器使用MGS1100，連接管腳AN03，用于環境CO含量報警，并設定一定的閾值達到報警的信號。由于元件的本身特性決定了其阻值會隨著周圍環境溫度的變化產生明顯的漂移，致使測量電路的輸出產生零點漂移，漂移過大會造成測量的不靈敏或過靈敏，使整機的可靠性下降。為此，根據器件的特性曲線，我們給測量添加了補償電路，進行溫度補償。其中RT為熱敏電阻，RS為傳感器電阻。

圖5基本測量電路圖

圖6溫度補償電路

溫度傳感器選用DS18B20，通過PB4口來獲得傳感器檢測溫度的數字量信號。DSl820的特性：1）單線接口：僅需一根口線與MCU連接無需外圍元件，由總線提供電源。2）測溫范圍為．55℃～125℃，精度為O．5℃，九位溫度讀數，A／D變換時間為200ms，用戶自設定溫度報警上下線，其值是非易失性的。DSl8B20的測溫原理：內部計數器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數，低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當到達某一設置高溫時振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數器設置為-55"C時的值，如果計數器到達0之前，門電路未關閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當前溫度高于-55℃。同時，計數器復位在當前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數進行補償，計數器重新開始計數直到回零。

圖6DS18B20接口電路

4系統軟件設計

4.1SMS手機短信業務及AT命令

SMS信息通常有兩種模式：TEXT模式和PDU模式。TEXT模式和PDU模式同樣使用AT命令來實現發送段信息的功能，雖然TEXT模式具有操作簡單的優勢，但不能發送和接收中文字符；而PDU模式中，可以發送英文字母、符號、漢字等多種字符集，同時PDU模式可以直接對協議用戶單元數據進行操作，是絕大多數手機默認的模式。為了保證系統的廣泛適用性，本文采用PDU模式收發短信息。PDU模式，從結構上可以分為信息頭和信息體兩部分，信息頭中包括信息中心號碼、信息類型、被叫地址和字符集選擇等信息。PDU模式支持不同的編碼格式，可以輕松的萬車工數據采集工作：7bit，8bit和UCS2編碼。7bit編碼用于發送普通的ASCII字符；8bit編碼用于發送數據信息；而UCS2編碼用于發送Unicode字符。

AT命令是指GSM模塊和外部MCU通過串口協議互相通信的一套命令集。MCU可以通過串口接口直接向GSM模塊下發AT命令，完成電話撥號、短信手法以及各種參數與功能的設置、實現命令控制和數據傳輸的功能。與SMS手法短信有關的GSMAT命令如下：

AT+CMGC:發送一條短消息命令

AT+CMGD:刪除SIM卡內存的短消息

AT+CMGF:選擇短消息信息格式：0-PDU;1-文本

AT+CMGR:讀出短消息

AT+CMGS:發送短消息

AT+CMGW:向SIM內存中寫入待發的短消息

AT+CMSS:從SIM內存中發送短消息

AT+CSCA:設置短信息服務中心地址

AT+CNMI:顯示新收到的短消息

4.2軟件流程設計

控制設備上電后，首先對系統進行初始化，包括串口的初始化、GSM（T35）模塊的初始化和藍牙模塊的初始化。然后由主MCU檢測GSM模塊是否接收到新短信，當有新信息送來時，系統通過AT命令將短信內容傳送到主MCU，主MCU確認接收到的信息是控制命令后，將按期轉換為控制信號并通過藍牙主模塊發送出去，相應的藍牙從模塊負責接收并將該控制信息傳送給從MCU時期控制相應的電路或照明設備；操作結束后系統再通過GSM模塊向用戶返回操作信息。遠程控制的軟件流程圖如下。

遠程報警通過中斷服務子程序完成。系統上電后，從MCU對與傳感器連接的I/O進行循環檢測。當車內溫度過高或過低、CO含量過高等情況是，相應的傳感器將采樣到的信號傳送到I/O口，軟件獲得該信號后啟動中斷相應并進入中斷服務子程序進行相關的處理，同時向指定手機發送報警信息。

5結束語

SMS作為GSM的一種增值服務，隨著GSM網絡覆蓋范圍的不斷擴大，得到了迅速發展，它具有傳輸速度快、費用低、不占用語音通信通道等特點，因而在遠程智能控制系統中得到了廣泛的應用。本文介紹的智能車內環境檢測系統，以MC9S12DG128為控制核心，通過GSM網絡，利用手機的短信息功能實現對車內環境的智能控制和遠程報警，該系統實現了源距離無線雙向通信，使用范圍廣，具有廣闊的市場前景。

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