基于stc89c52单片机和gsm模块的电力变压器防盗系统设计

来源：BOB.COM    发布时间：2024-02-05 05:02:43

  在油田等地域分布辽阔的野外地区，输电线路和电力变压器因远离供电局经常面临被盗的危险，一旦输电线和电力变压器被盗，将会造成非常大的经济损失，给电力系统的稳定运行和油田安全生产造成极大的隐患。随着gsm移动通信网络的迅速发展和用户的日益扩大，gsm的信号覆盖范围很广，盲区慢慢的变少，现在gsm机站建设迅速，设计上已经覆盖了整个地区。为此，本文利用gsm通讯网络开发出的输电线路与变压器防盗系统，能有效地对偏远地区的输电线路和电力变压器的运作情况实时监控。

  本文主要描述了利用stc89c52单片机实现的基于gsm模块的电力变压器防盗系统，包括stc89c52单片机的功能特点、gsm短信模块工作原理、传感器工作原理。文中使用的gsm（全球移动通信系统）模块为siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块——tc35，利用该模块能够实现短消息收发、语音传输、与pc机进行数据传输等功能。系统由单片机和gsm模块以uart（通用异步收发器）形式通信完成数据的采集和发送，并通过gsm模块将采集到的信息通过gsm网络传送给用户终端;信号的检测采用二种传感器进行信号的采集，以确保电力变压器的安全性;同时为防止电网断电等因素所造成的影响，即在电网掉电后自动启动后备电池继续保证系统的正常工作，极大地提高了系统的稳定性与可靠性;在人机交互中，采用遥控布防和撤防的方式便于控制报警系统监控状态，另外，通过电脑终端可以对系统的工作状态进行动态掌握。系统的组成框图如图1所示。

  tc35是siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块，能够迅速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（short message service）和传线mhz两个频段，所在频段功耗分别为2w（900m）和1w（1800m）。模块有at命令集接口，支持文本和pdu模式的短消息、第三组的二类传线k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、idle、talk等模式。通过独特的40引脚的zif连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过zif连接器及50ω天线连接器，可分别连接sim卡支架和天线模块主要由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块（asic）、闪存、zif连接器、天线接口六部分所组成。作为tc35的核心，基带处理器主要处理gsm终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持fr、hr和efr语音信道编码。

  （1） tc35 的硬件接口。tc35模块有40个引脚，通过一个zif（zero insertion force，零阻力插座）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。其中igt是启动端，系统加电后为使tc35进入工作状态，必须给igt加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。单片机通过tc35的18、19换数据。tc35的外围电路图如图2所示。

  （2） tc35的开发技巧。在开发tc35的过程中，正确构建其外围电路是十分重要的。电源要求：模块的供电电压如果低于3.3v会自动关机。同时模块在在发射时，电流峰值可高达2a。同时在此电流峰值时，电源电压（送入模块的电压）下降值不能超过0.4v。所以该模块对电源的要求比较高，电源的内阻+ffc联接线通信：单片机通过两个i/o口控制tc35的开关机、复位等，通过串口与tc35进行数据通信，通信速率为9600kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位;逻辑电平的区别：tc35模块输入输出的ttl正电平逻辑不是+5v，而是+2.9v，因此必要时加端口保护;tc35上电后需要在igt引脚施加100ms左右的低脉冲才能启动。

  （3） 怎么样才能解决模块无法登陆网络的问题。因为在tc35的整个外围电路中存在数字地和模拟地，考虑将上述电感换成磁珠，原因是电感无法吸收数字地和模拟地之间的高频谐波分量，而磁珠则可以很有效地吸收高频分量，很好的起到了隔离数字地和模拟地。另外，将+5v电源与tc35模块的vbatt+之间的滤波二极管换下，改为直流稳压电源（5v，2a）直接供电，解决二极管的最大导通电流达不到模块要求的瞬间的大电流（2a）的问题。

  （4） 关于sim卡的管脚信号。sim卡有三种电气规范的，1.8v/3.0v/5.0v。现在我们手机上用的sim卡一般都是3.0v的。sim卡上供电受电源vcc的影响比较大，并且其纹波不能很大。在rst信号正确的前提下，正常工作时，rst信号为高电平。这时测试cl-ock和data信号的波形会发现：这两个信号在tc35对sim卡操作时才有波形，如没有操作则一般都不会有波形，这都是属于一般的情况。sim卡的信号线） 基本at指令：读取短信支持格式0，pdu（中英文都可）;1，text（只能用于英文）。指令：at+cmgf？返回：+cmgf： 0注意：tc35默认的是text模式，因此要发中文短信必须在每次开机时更改短信支持格式。输入：at+cmgf=0返回：ok。

  （2） 中英文短信的发送。英文短信的分析：at+回车：通讯握手指令，返回：ok。指令：at+cmgf=1。设置为pdu模式，为发送中文汉字准备（若开机时默认为1），返回：ok，at+cscs=“ gsm ”（若开机时默认为gsm），设置tc35的工作模式。短信息的发送分成两步：a、发送接收的手机号码，等待应答：“》“，指令：at+cmgs=”“回车（目的地址），tc35回应：at+cmgs=”1-3587654321“ 》。b、输入短信息的内容（只能是英文）：test 回车。

  中文短信发送的基础原理分析：使用串口调试助手成功发送的中文短信息完整过程，短信中心号码：;短信接收方号码：;短信内容：“华科大文华学院”。

  指令：at+回车：通讯握手，返回：ok，指令：at+cmgf=0 设置为pdu模式，因为要发送中文汉字，返回：ok，at+cmgs=6 （此数是十进制），发送短消息的字节数（即phone+msg的字节数）》。可以接收数据：089168310 -8200705f011000b3 - f10008c20c534e79d4e5b66962。指令：+cmgs： 45 返回：ok （注释：08表示短消息中心地址长度;91表示短消息中心号码类型;5f0表示短消息中心号码;1100表示发送短消息的编码方式;0d表示目的地址长度;91表示目的地址类型;3185674523f1——表示目的地址，即接收短消息的手机号码为;3208表示发送中文字符方式;c2表示有效期（tp-vp） 5 分钟a7（24小时）;0c表示短消息长度;534e79d4e5b6 -69662——表示发送中文字符的unicode码。

  软件设计采用c语言编写、模块化程序设计。stc89c52单片机对tc35模块进行通信，首先设置波特率，通常为9600bit/s，然后再结合实际需要对中断端口进行一定的初始化设置。根据被监控对象的真实的情况，主流程图如图3所示。

  以下是基于stc89c52单片机与tc35通讯接口的部分通信程序，该程序已经通过调试并在开发装置上正常运行。

  本程序源代码实现打电话功能，其中考虑将at指令转化成ascii码的形式对tc35进行控制。

  本文研究对象为防盗系统，要求系统稳定，为此进行如下处理：在系统初始化中，间断重复启动三次，以保证能战场登录网络，最后以短信形式加以确认。主要用单片机对tc35来控制，单片机的稳定性不可忽视。因外部看门狗的稳定性比内部看门狗的稳定性高，于是采用外部看门狗定时清零，以适应恶劣的工作环境。电源的可靠性也至关重要，为此采用双电源模式。在外部无电源情况下采用内部蓄电池供电，按照每个用户需要能够使用不同容量的蓄电池以保证其供电时间;在有外接电源情况下，外部供电为主，在此时蓄电池供电不足，便自动开始充电。为了使用户了解系统的工作状态，按照每个客户需要以短信形式进行定时发送安全回复报告。

  设计结合gsm网络，综合利用西门子公司的tc35模块对电力变压器实现了现代的防盗报警系统。整个设计最大限度地考虑了系统中也许会出现的各种意外情况，根据详细情况设计了相应的功能。本设计借助目前最可靠、最成熟的gsm移动网络，在软件设计上也进行了相应的人性化设计，满足多种用户的需求。

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  mp3音乐播放器设计 /

  1 引言 数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，它已成为测试工程师必备的工具之一。随着近年来电子技术取得突破性的进展，催生了更庞大的数字示波器市场需求。此外，信号传输在现代工程中是很重要的一个技术环节，但在信号传输中，数字信号将对模拟信号产生干扰，目前采用的解决办法是利用单片机来实现模拟信号和数字信号在单线中的混合传输，而这其中的测试和调试就要求示波器一定要能对数字信号和模拟信号一起进行分析和显示。因此，这里介绍一种基于等效和实时采样数字示波器的设计。 2 设计的具体方案 2．1 采样方案 选择实时采样和等效采样相结合的方式，实时采样速率小于1 MS/s，水平分辨率至少为20点/div，故系统50 kHz以下采用实时采样方

  系统设计的数字示波器 /

  PIC单片机中断模块介绍: PIC 16F87X系列单片机可以接收多达14个中断源。中断控制器寄存器INTCON标记着各个中断源的请求，对各个中断设置屏蔽位，对全部中断设置全局屏蔽位。 PIC16F87X系列的中断包含：TMR0溢出中断（TOIF）、外部中断（INTF）、端口B变化中断（RBIF）、并行从动端口中断（PSPIF）、A／D变换中断、USART异步接收中断（RCIF）和异步发送中断（TXIF）、同步串行端口中断（SSPIF）、CCP1中断（CCPIIF）、TMR2中断（TMR2IF）、TMR1中断、CCP1中断（CCP2）、E2PROM写中断（EEIF）、总线碰撞中断（BCLIF）。 各个中断采

  单片机控制管理系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1.独立式按键结构 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。独立式按键的典型应用如图所示。 独立式按键电路配置灵活，软件结构相对比较简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，因此，在按键较多时， I/O 口线浪费较大，不宜采用。 独立式按键电路 2. 独立式按键的软件结构 独立式按键的软件常采用查询式结构。先逐位查询每根 I/O 口线的输入状态，如某一根 I/O 口线输入为低电平，则可确认该 I/O 口线所对应的按键已按下，然后，再转

  独立式按键的编程方法 /

  用IO口驱动段式LED（数码管）的方法相信我们大家比较清楚，但用IO口直接驱动段式LCD的方法相对复杂一些。在网上搜了一下单片机IO口驱动段式LCD的方法，大部分资料讲得不够清晰、具体，而且简单问题复杂化。后来查了LCD的显示原理，结合网上的相关介绍，发现IO口直接驱动段式LCD原理最简单，用几句线. LCD和LED的显示原理不一样：LED是加正向电压发光，而LCD必须交替加正、反向电压才会持续显示（可以做个实验，如果把恒定电压加到LCD的一段上，该段会显示一下，但马上不能显示，而且长时间加恒定电压，会加速LCD的老化和损坏） 2. 常听说1/2bias，1/3bias LCD，是啥意思呢？对于

  IO口直接驱动段式LCD的方法 /

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