手機與Proteus軟件聯合探討范文

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1設計方案

1．1EM310模塊介紹智能電暖器短信接收功能的實現主要靠GSM模塊。GSM模塊是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。因此，GSM模塊具有發送SMS短信，語音通話，GPRS數據傳輸等基于GSM網絡進行通信的所有基本功能。簡單來講，GSM模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機。華為EM310是一款GSM／GPRS無線模塊，它使用50－PINB2B連接器接口方式，為外圍設備提供以下應用接口信號：UART接口、SIM卡接口、音頻接口、電源接口、USB總線接口、網絡狀態指示接口等［9，10］，如圖2所示。

1．2EM310模塊與SIM卡的連接電路EM310基帶處理器集成了符合ISO7816－3標準的SIM卡接口，通過PCB走線將其連接到模塊B2B連接器上，為外部SIM卡座提供SIM卡接口端子SIM－CLC、SIM－IO、SIM－VCC、SIM－GND等，EM310模塊與SIM卡的連接電路見圖3。EM310的串口RxD／TxD分別連接到STC89C52單片機的RxD／TxD端子。

2智能電暖器控制器軟件設計

系統軟件采用C語言編寫源程序，整個程序采用模塊化結構，各部分模塊分工明確，包括主程序、定時器T0中斷子程序、讀取溫度子程序、按鍵中斷子程序、串口中斷子程序、溫度比較子程序、字符串處理子程序等。

2．1主程序系統主程序流程如圖4所示。系統上電后先進行系統初始化，然后開中斷，接著程序進入主循環。主循環中通過判斷各標志位，調用各模塊子程序實現了溫度數據采集，液晶顯示等。

2．2串口中斷服務子程序單片機通過串口使用AT指令來控制EM310收發短信。單片機串口發送數據時，用查詢方式發送；而串口接收數據時，采用中斷方式，節約單片機資源。即串口每接收到1個字節的數據時，都會產生串口中斷服務查詢，通知單片機來存放數據。串口中斷服務子程序流程如圖5所示。

2．3字符串處理子程序當串口接收完一個字符串后，就調用字符串處理子程序來處理接收到的數據。字符串處理子程序先檢測是不是EM310接收到短信來通知單片機，若是，再判斷短信內容是否為onXX或off，若為前者則開機，將目標溫度設定為XX℃；若為后者則關機。字符串處理子程序流程如圖6所示。

3智能電暖器的半實物仿真

3．1手機和proteus聯合的半實物仿真平臺要在Proteus軟件下對電暖器控制器進行仿真，遇到了一個SIM卡的安裝及其入網問題。在研究中，將手機用USB線連接到電腦時，在設備管理器下查看到手機占用COM1端口，用串口調試助手向手機發送AT指令，發現可以用串口調試助手控制手機收發短信，于是設計出用手機模擬EM310及SIM卡。基于手機和Proteus軟件的半實物仿真平臺為：將手機通過USB與PC機相連，其在設備管理器中顯示的端口是COM1，然后在Proteus中將與虛擬單片機相連的COMPIM元件參數設置為COM1，這樣COM1收發的數據就傳送到虛擬單片機中，實現手機與虛擬單片機的數據交換。單片機是虛擬的，但是模擬EM310及其SIM卡的手機和GSM網絡則是實物，因此我們稱之為半實物仿真平臺。COMPIM的參數設置見表1，Proteus中的仿真電路如圖7所示，注意這里將功率變換電路做了簡化。

3．2智能電暖器控制功能仿真搭設完硬件并設置參數，在虛擬單片機中加載入keil編譯成的．hex文件，仿真開始。（1）當設定溫度比實時溫度大且相差超過1℃的控制上電初始化，設定溫度被定在20℃，實時溫度是14．5℃，這些數值都可以顯示在LCD1602上，如圖8所示。此時設定溫度比實時溫度大且相差超過1℃，加熱器以最大功率輸出，即固態繼電器工作周期的占空比為100％，取暖器的工作指示燈常亮。（2）設定溫度比實時溫度大且相差小于1℃的控制修改溫度傳感器的實時溫度為19．5℃，此時設定溫度20℃，比實時溫度大且相差小于1℃，單片機調用PID處理模塊，輸出PWM波，占空比小于100％，可見取暖器工作指示燈有亮有滅，說明PID調節起作用。（3）設定溫度小于實時溫度時的控制將溫度傳感器實時值改為20．5℃，此時設定溫度小于實時溫度，加熱器停止工作，取暖器工作指示燈常滅，控制效果如圖9所示。（4）待機狀態若按下按鍵1，進入待機狀態，LCD1602顯示滅，取暖器不工作，效果如圖10所示。（5）接受到短信開機信號用另一部手機給連接到電腦上的手機上發送短信，短信內容為“on22”，然后與PC機相連的手機接收到短信，可以看到LCD1602顯示器亮了，第一行顯示“SMS：15193175721”是短信發送方的號碼，第二行顯示“on22”是短信內容，效果如圖11所示。（6）按短信設定溫度工作再按按鍵1，使LCD1602由短信顯示狀態切換至溫度顯示狀態，可以發現此時的設定溫度正是短信中設定的22℃，如圖12所示，說明此時取暖器已開始按短信設定溫度工作。若再用手機發送短信，短信內容為“off”，則控制器又將進入待機狀態，LCD1602顯示滅，取暖器不工作。通過以上6種工況的仿真，驗證了該智能取暖器控制器的軟硬件設計正確，實現了短信遠程控制等智能控制要求。接下來就可以制作PCB板，著手物理樣機的制作。

4結論

基于GSM網絡設計了一款具有手機短信遙控功能的智能電暖器控制器，基于Proteus軟件和手機聯合建立了該智能電暖器的半實物仿真模型，并且驗證了該設計方案的正確性和軟件功能的完善性。手機與Proteus軟件聯合建立半實物仿真模型的方法，對于開發設計同類智能系統具有很好的參考價值，對于節省開發成本和縮短開發周期都具有重要意義。

作者：魏祥林林振單位：蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院蘇州蘇鑄成套裝備制造有限公司研究所