1、本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 终端用电设备电源供电控制设计 摘要 :本文介绍了几种不同方式的远程控制电源开关系统，以 AT89C51 单片机为核心的远程电源开关控制器，以嵌入式系统为控制核心的网络远程控制方式， 基于 GSM 短消息的远程电源监控系统 。 关键词 ： 远程控制；单片机；嵌入式系统； GSM 1.引言 早期的电源控制，形式和功能都较为简单，所能提供的信息仅为少量的开关信号，维护人员虽然能够更快地掌握系统在哪出现了故障，但知道故障时，系统供电也出现了问题，不能真正大幅度减低电源维护的工作量和提高电源 维护质量。随着科学技术的不断普及， 为了以最快、最简捷的方式控
2、制电源设备，加强电源设备的管理提高其安全可靠性，远程电源控制系统应运而生 1。这里介绍几种分别以 AT89C51 单片机为核心的远程电源开关控制器，以嵌入式系统为控制核心的网络远程控制方式， 基于 GSM 短消息的远程电源监控系统 。 2.以 AT89C51单片机为核心的远程电源开关控制器 这种以 AT89C51单片机为核心的远程电源开关控制器，用户可以通过电话查询或控制连接在该控制器上的电器设备开关。该控制器的操作和设置都具有语音提示界面。随时用某一位功能键打 开或关闭若干个远程设备的电源开关，从而控制这些设备的工作状态，达到改善现象环境，阻止异常现象延续的目的，如图 2-1。 图 2-1
3、系统硬件框图 图 1为远程开关控制器的硬件框图。该装置由以下部分组成：中央控制单元 (MPU)、语音信号处理电路、双音多频 (DTMF)信号接收电路、铃流检测和自动摘机电路、电话机 /电话线路接口、继电器电路、存储单元、及 +5V直流稳压电源。 图 2-2 系统总流程图 系统软件总流程如图 2-2所示，系统软件由以下模块组成：系统初始化、密码识别、电话键控和密码设置 9。系统工作流 程如下： (1)系统初始化是对各器件初始状态设置以及对数据区、堆栈、各种寄存器初始化；另外，还要将首次使用的密码写入 EEPROM中 (可以通过电话键盘或者软件编程直接对器件进行操作 )，以及录入提示语音信息。 (
4、2)密码识别：对用户输入的密码与存储在 EEPROM中的密码进行比较；如果正确，进行下一步的流程；如果错误，要求用户重新输入。 (3)密码识别正确后，用户可输人各种功能键来完成各种操作，操作完成后，系统将自动挂机。用户可完成的功能有：多路电器设备的开机与关机，查询各设备的开关状态，查询的结果由语音报告；设 置密码。在设定设备开关机前，有语音信息提示，以防止误操作2。 3.以嵌入式系统为控制核心的网络远程控制电源 设计方案采用软硬件相结合，以 ARM7TDMI内核的 SEP3203嵌入式处理器为硬件核心，通过 GPIO口控制外部继电器开关，实现弱电控制交流强电输出的开关切换。软件上以 VC+编写
5、守护进程， ASP制作网管界面，配合 COM组件、 Access数据库和 TCP/IP协议，实现远程电源控制方案 3如图 3-1。 图 3-1 实现远程电源控制的机房网络拓扑图 实现远程电源控制完全不改变原有机房的网络拓补结 构，如图 3所示，只是在内网中增加了一台 WEB服务器，该服务器需要双网卡，一端接在内网中，另一端接入 Internet；并且把所有要控制的电脑的电源连到电源控制结点上，即由电源控制结点来为机房内所有电脑设备供电 8。同时，所有的电源控制节点也接在机房的网络中，以便接受 WEB服务器的控制。一台电源控制节点可以同时提供 8路（ 220V，最大 30A）电源输出，因此一个机
6、房如果有 N电脑，则只需要（ N+7） /8）台电源控制节点就可以实现全方位的电源控制。 用户在任何一个 Internet 接入的电脑上可通过 IE 浏览器登 录到远程机房服务器上的网管系统，通过 ASP 页面向服务器发出控制和查询指令，服务器再将指令传送给网内的特定的电源控制结点，通过电源控制结点实现控制机房内任何一台服务器 / 工作站 / 路由器的电源开关切换、以及电源状态的交互查询。 4.基于 GSM短消息的远程电源监控系统 这里介绍下基于短消息业务的远程电源监控系统的组成结构和设计方案。在硬件设计上，采用高精度霍尔传感器 ACS704ELC采集信号， MCU使用 Microchip公司
7、的高速 CM0S处理器PICl8f4585，采用 DSl302实时时钟芯片记录发生异常事件 的时间并打包由短信模块 TC35i发送到 GSM公网 4。软件方面，选择 PDU(ProctocolDataUnit,协议数据单元 )短信模式，编码方式采用 7 bit编码。短消息的接收和发送通过 AT指令实现，并重点介绍了 TC35i模块的初始化和短信处理模块的程序设计，如图 4-1。 图 4-1 系统原理框图 本电源控制终端是一个基于 GSM网络 SMS的控制系统。 SMS是 GSM系统提供给广大移动用户的一种双向通信、具有一定的交互能力、占用 GSM网络的信令信道的数字业务。由于短消息使用了 SM
8、SC(短 消息服务中心 )的存储和转发机制，当接收端用户关机或不在服务区内时，SMSC会暂时保存该短消息；如果接收端用户在规定时间内重新处于工作状态， SMSC会立刻发送该短消息给接收端用户，当发送成功时会返回发送端用户一个确认信号，因此 SMS具有较高的可靠性。 本监控系统采用 Q2403模块进行短信的收发。当一条包含控制指令的短信从用户的手机发出后，它首先通过 GSM网络传送到 SMSC，如果 Q2403模块由于某种原因不在服务区或与 GSM网络断开， SMSC先将短信保存，直到 Q2403重新进入服务区或者重新和 GSM网络建立联系 后，SMSC才将短信转发给 Q2403模块 7。 Q2
9、403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 Q2403模块读取该短信，然后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 控 制过 程 的原 理 如图 4所示 5 。 图 5-1 控制单元硬件结构框图 本监控终端采用 Atmel公司生产的 AT89S52单片机为监控处理核心。为了能够存储某些数据内容，在片外扩展了一片电可擦除非易失串行 EEPROM存储器 AT24C02(2k bit)该器件具有两线串行接 口、双向数据传输握手、硬件数据写保护、八字节页写方式和独立定时的写周期(10ms最大 )等特点，可在 1
10、8 5.5V宽电源范围内可靠工作，该芯片在掉电后仍然能够保存所存储的数据，可保证 100000次擦写周期和有效保存数据 10年。为了使监控单元能够与Q2403模块通讯，通信接口选用正负 15KV静电电击保护的 MAX202E芯片完成 TTL和 RS232电平转换 6。具体的硬件结构如图 5所示。 5.总结 传统控制技术存在的两大弊端。一是安装繁琐、成本高以及维护不便；二是不便于智能化管理。针对传统控制技术发展存在的局 限性，给出了基于以上几种基于不同控制核心的方案， 提高了系统的抗干扰性能、稳定性、可靠性和可行性；利用当今先进的远程控制技术技术和数字无线通信技术，使电源设备更具智能化。 参考文
11、献 1 TASHEET， AT89C,51，美国 Atmel公司， 1997 2 唐明道等 ISDl42单片语音录放电路应用电子技术 V01 23， PP 36 37， 1996 3 钟日峰等单片机控制的电话自动拨号装置电子技术应用 pp 40 43， 1996 08 4 李德领，马潮嵌入式系统中短消息实时处理的实现 J单片机与嵌入式系统应用，2006， (1)： 33 39 5 李寿林，张鹰，李秀萍利用 GSM无线模块收发短消息 J计算机与数字工程， 2005，33(7)： 79 84 6郭红霞，潘斌，王章瑞 Cygnal C8051F020控制 TC35i的无线终端的设计 J仪器仪表用户， 2004， (4)： 75 78. 7颜景斌，周永勤，杨罡，等基于 GSM的供热网远程监测系统设计 J测控技术， 2005，(3)： 33 35 8 美 Steve Furber.ARM SoC 体系结构 M 北京：北京航空航天大学出版社， 2002. 9 美 Andrew N.Sloss.ARM 嵌入式系统开发 -软件设计与优化 M 北京：北京航空航天大学出版社， 2005. 10 张友生 . 远程控制编程技术 M 北京：电子工业出版社， 2002.
