基于MSP430单片机和MZ28的闸门开度仪

　　笔者所开发的闸门开度仪采用低功耗、高性能的单片混合信号处理器MSP430F133为核心控制元件。MSP430F133自带看门狗,采用光电隔离技术,因此系统具有极强的抗干扰能力和极高稳定性。它的最大特点是利用GSM通讯,将闸门开度信息通过短消息发管理人员手机中,无需布线,较低的运营费用,就可达到对闸门开度远程无线监测的目的。

　　1　技术指标

　　(1)闸门开度量程: 10.00m; (2)分辨力: 1cm; (3)测量精度: 1cm; (4)显示范围: 0000.00~9999.99m。

　　2　硬件的基本构成及工作原理

　　如图1所示,闸门开度仪主要由闸门开度传感器,键盘显示,单片机,D/A,继电器以及无线GSM模块组成。键盘可设定或修改海拔基准高度、量程、报警值、短消息接收号码等参数。闸门开度传感器把测得的开度值传送到单片机,单片机将开度值与设定的海拔基准高度相加后送六位液晶显示器显示, 4个继电器按照各个报警设定值输出不同触点状态,提供控制信号,开度值通过D/A转换成4mA~20mA电流环,可远程连接到计算机工业控制网络,用以对闸门开度进行监测。此外,开度值还能按照设定时间间隔周期性地通过GSM短消息发送到设定的手机号码中,实现对闸门开度的无线监测。

　　2.1　闸门开度传感器

　　采用光电式绝对编码传感器,传感器的伸出轴通过测绳挂轮重锤的方式与闸门的有关部件连接,从而测量闸门的位置。绝对编码器并行输出10位格雷码,格雷码每变化一位,则闸门位置移动1cm。格雷码从MSP430F133的P4、P5口输入,系统预留16位I/O口作为输入口,当配合不同的编码器可以改变测量量程。

　　2.2　无线GSM模块

　　采用中兴通讯推出的GSM无线双频调制解调器MZ28,MZ28主要为语音传输、短消息发送和数据业务提供无线接口。MZ28集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器,特别适合于迅速开发基于GSM无线网络的无线应用产品。单片机与MZ28可通过标准的串行通信(UART)进行通讯,使用相应的AT命令,可达到对模块的控制。

　　表1中定义了接口引线的物理意义。

　　电源+为MZ28模块提供3.6V~4.2V的直流电平,且应有2A的峰值电流输出能力。第7, 8, 9, 11引脚提供与外部串口的接口,工作电平为TTL电平。第10, 13, 14引脚提供外部音频接口。第15, 16, 17引脚提供外置SIM卡接口,用户如在使用内部SIM卡接口时感觉不方便,则可使用该接口,把SIM卡座放在模块外的合适位置。第12引脚VR2B_EXT输出2.8V电压。第4引脚RESET用于给模块复位。第6引脚为来电或短信息到达时的硬件指示信号。第5引脚为模块工作状态指示灯的控制信号。

　　在本系统中只需将测量数据以短消息的形式发送到管理员的手机中,因此只需使用系统中7、8、9脚。电路如图2所示, 7脚为请求发送端,与单片机的P3.3连接。8、9脚分别为数据的接收和发送端,分别与单片机UART0的发送和接收端相连。5脚接LED指示灯电路,通过5脚的控制信号来控制LED灯的闪烁状态,不同闪烁状态指示模块不同的工作状态。