http://www.paper.edu.cn 基于 GPRS 模块的无线远程监控与报警系统1 赵金峰 1 ，袁裕鹏 2 ，张琎 2 ，鲁凯生 2 1 武汉理工大学自动化学院，武汉（430063） 2 武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉（430063） E-mail：jinfeng0219@126.com 摘 要：本文介绍了一种基于 GSM（全球移动通信系统）网络 SMS（短信业务）的无线远 程监控系统。它由一个无线 GPRS 模块（SIEMENS 公司的 MC39I 模块）和一个以单片机 （华邦单片机 W78E58B）为核心的监控单元组成，监控单元利用 AT 指令通过串口和 GPRS 模块进行通讯。它借助 GPRS 模块 MC39I，使用户能够通过手机中文短信便捷地对信息指 示灯和 A/D 模块进行检测与控制，同时，现场的报警信息变化也可以自动的传达给远程的 监控者。为了保护监控系统终端的使 用权限，本系统设定了自定义设置控制权限号码功能。 关键词：GPRS 模块；SMS；W78E58B；AT 指令；监控；自定义 中图分类号：TP277 1. 引言 无线远程监控系统是在计算机单机监控技术和现代通讯技术发展的基础上产生的一种 监控技术。计算机出现以后，很快就被用于监控领域，并逐渐取代了靠人工现场值守来完成 的监控管理，大大提高了监控质量和效率。但这时主要还是计算机单机监控，而一些空间分 布距离较远的监控对象，单机监控无法胜任的。网络技术的兴起，使这些问题得到了完美的 解决。特别是 Internet 的出现，人们还实现了对监控对象的远程监控。但是这些都是建立在 有线通讯介质基础上的监控系统。对于某些监控场合，如远距离移动监控等，有线监控系统 存在着明显的局限，如布线困难、系统成本高等。因此，人们将目光投向了无线监控技术 ]1[ 。 作为现代无线远程通讯技术的代表之一 GSM 已经发展得十分成熟。随着手机用户的普 及，GSM 网络的覆盖范围越来越广，手机的通讯费用也是越来越低。因此，基于 GSM 网 络 SMS 的无线远程监控逐渐成为一种廉价，便捷的监控方案，受到人们的青睐。本监控终 端采用性价比较高的单片机作为现场检测和控制核心，利用 Siemens 公司的 MC39I 模块， 通过 GSM 网络作为数据传输介质。它使人们能够享受到快捷、移动、廉价的远程监控技术。 2. 系统功能 本系统是采用短消息的形式来进行远程检测和控制的。监控终端外接的监控对象有：① 两个开关按纽控制其亮灭的 LED，具体的代表含义由使用者自己设定，例如：其中一个表 示警情，如果现场操作人员按下警情 LED，那么该 LED 就会亮，同时系统会发送中文短消 息“报警”到控制权限者的手机；弹起该 LED，那么该 LED 就会灭，同时系统会发送中文短 消息“撤警”到控制权限者的手机。这样的话，工业现场操作人员就可以把现场的情况传达给 远方的控制权限者。同时，无论在什么时候，控制权限者都可以发送中文短信的方式查询此 两个端口状态。②一个红灯 LED 和一个绿灯 LED，主要是用做控制权限手机给工业现场操 作人员传达信息的指示灯，有下面六种状态：“红灯亮”、“红灯灭”、“红灯闪亮”、“绿灯亮”、 “绿灯灭”、“绿灯闪亮”，具体要传达的意思需控制权限者和现场操作人员约定。例如：控制 1本课题得到国家自然科学基金资助项目（60574012）的资助。 - 1 - 

http://www.paper.edu.cn 权限者发送“红灯闪亮”给控制终端，则控制终端收到该信息后就会执行此命令，红灯开始闪 亮，现场人员看到红灯闪亮，就会领会控制权限者的意思，进行现场操作，同时控制终端返 回短消息“红灯闪亮”到控制权限者手机以确认动作已经执行。同时，无论在什么时候，控制 权限者都可以发送中文短信的方式查询此两个端口状态。③一个串口 A/D 转换器 TLC2543， 无论在什么时候，控制权限者都可以发送中文短信的方式查询工业现场 11 路模拟量的值。 查询的短信格式编程时约定好。 3. 系统原理 3.1 MC39I 模块与 AT 指令 ]3[ MC39I 模块是由 Siemens 公司生产的 GSM/GPRS 模块，它与 GSM phase2/2+兼容、 支持双频（GSM900/1800）、符合 ETSI 标准 GSM0707 和 GSM0705。该模块包括 GSM 基 带处理器、电源专用集成电路、射频电路和闪速存储器等部分。 AT 指令是主要移动电话生产商 NOKIA、Ericsson、Motorola 和 HP 共同为 GSM 研制 的一整套指令，其中包括对 SMS 的控制。常用的 AT 指令有： AT+CSCA=“短信中心号码” ；用于设置短信中心的号码。 AT+CMGF=[] ；用于设置短信的模式：为 1，短信为 text 模 式；为 0，短信为 PDU 模式。text 模式用来发送英文和数字，PDU 模式则还可以 用来发送中文。本系统收发的是中文短信，采用 PDU 模式。 AT+CNMI=1,1,2 ；设置为收到短信后自动提示。 AT+CMGR= ；读取短信，为短信的位置序号。 AT+CMGD= ；删除短信，为短信的位置序号。 AT+CMGS=<发送内容> ；PDU 模式下发送中文短信。 AT+IPR=4800(或 9600) ；设置串口波特率为 4800 或 9600。 3.2 系统原理 本监控终端是一个基于 GSM 网络 SMS 的监控系统。本监控系统采用 MC39I 模块进行 短信的收发。当一条包含控制或则查询指令的短信从控制权限的手机发出后，它首先通过 GSM 网络传送到 SMSC，SMSC 将短信转发给 MC39I 模块。MC39I 模块收到短信后会给出 提示信号，本终端模块上的微控制器收到提示信号后就从 MC39I 模块读取该短信，如果检 测到该短信来自设定的手机号码，系统就会按照短信的指令执行相应的操作，然后将操作执 行的结果反馈给手机。实现整个监控过程的原理如图 1 所示： 手机 GSM GSM MC39I 监 控 单 元 SMSC 图 1 监控过程原理图 - 2 - 

http://www.paper.edu.cn 4. 系统硬件设计 本控终终端由 MC39I 模块和以 W78E58B 为核心的监控单元两部分组成。MC39I 负责 短信的收发。以 W78E58B 作为监控单元的核心，监控单元用来读取 MC39I 收到的短信， 执行相应的监控操作，并编辑要返回给控制权限者的短消息。两者之间通过 RS232 串口实 现数据交换。其中监控单元的串口还可以用来与 PC 机串口相连，以便用户对控制终端进行 控制权限者号码的自定义设置。 为了能够存储自定义的控制手机号码，在片外扩展了一片可电擦除可编程的非易失性存 储器 24LC01B。该芯片在掉电后仍然能够保存所存储的数据，且在常温下可长期保存。为 了使监控单元能够与 MC39I 模块、PC 通讯，采用 MAX232 芯片进行电平转换。由于 MC39I 、 PC 与监控单元进行数据通讯并不是同时进行的，因此监控单元只用一个串口就可以完成与 MC39I 和 PC 的通讯。具体的硬件结构如图 2 所示： MC39I MAX 232 PC W78E 58B 24LC01B A/D 口 I/O 口 图 2 监控单元硬件结构图 5. 系统软件设计 5.1 单片机软件 终端模块上电后，首先会对模块进行初始化，如设置通讯波特率等。没有外来指令时， 单片机对各个带有按钮开关的 I/O 口进行循环检测，如有信息变化，则说明有警情或则警情 撤除，然后会通过 MC39I 向手机发送变化后的状态短信。当有外来指令传来时，执行串口 数据处理程序。当用户通过 PC 向终端进行自定义时，也是通过串口中断服务程序来存储用 户自定义的内容的。为此，要用软件来区分从串口收到的数据是来自 MC39I 的短信指令还 是来自 PC 的用户自定义内容。主程序和中断数据处理程序流程图如图 3 和 4 所示。 - 3 - 

http://www.paper.edu.cn 图 3 主程序流程图 图 4 处理串口中断数据流程图 5.2 PC 软件 它是用 Visual C++编写的串口程序，其目的是让用户能够对监控终端的控制权限号码 和 MC39I 中的 SIM 卡所在地短消息中心号码进行自定义。这些自定义的内容将被单片机保 存在非易失性存储器 24LC01B 中，形成用户自定义数据库，以便单片机设定 TC39I 短消息 中心和查询以及回复短信时使用。经过用户自定义后的监控终端，将变成一个和特定的监控 对象相联系的个性化的监控系统。自定义界面如图 5。 图 5 自定义界面 6. 总结 本无线远程监控终端，适用范围广，只要 GSM 网络覆盖的区域都可以使用；维护费用 极低；可靠性好；可以设定控制权，安全性高。并且有足够的空间资源来扩展功能。它对用 户的短信指令响应也比较迅速，在网络信号较好时，从指令短信成功发送到收到监控终端的 回复短信，只需要很短的时间。它的自定义功能使用户的监控操作变得更加直观、方便。 - 4 - 

参考文献 http://www.paper.edu.cn [1] 王骐等．单片机控制 GSM 模块实现短信收发的软件设计．单片机与嵌入式系统应用．2005（1） [2] 朱光喜等．如何解析 GSM 短消息．通讯技术．2003（3） [3] Siemens. AT Command Set Siemens Cellular Engines Version: 04.00 May 29, 2002 Doc Id: TC3X_ATC_01_V04.00 120－142 The Wireless Remote Monitoring And Alarming System Based On GPRS Module Zhao Jinfeng 1 ，Yuan Yupeng 2 ，Zhang Jin 2 ，Lu Kaisheng 2 1School of Automation，Wuhan University of Technology，Wuhan (430063) 2 School of Energy and Power Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan (430063) E-mail：jinfeng0219@126.com Abstract This paper introduces a wireless remote monitor and control system base on SMS of GSM. The system consists of a wireless GSM module (MC39I module produced by Siemens company) and a monitor and control unit taking single-chip microcomputer (W78E58B) as the core. Using the AT commands, the monitor and control unit can communicate with the GSM module. The terminal let people monitor and control the indicator lights and A/D module easily and conveniently by Chinese short message of mobile phone, using GSM module MC39I.At the same time, the transformation from spot information can be sent to the control center which is far-away automatically. In order to protect the system terminal’s use purview, it has the function that people can self-define the terminal’s use number. Keywords：GPRS module；SMS；W78E58B；AT command；monitor and control；self-define 作者简介：赵金峰 男，1982 年出生，山东曹县人，武汉理工大学自动化学院 2005 级硕士 研究生，主要研究方向是计算机控制与信息系统集成。 - 5 -