基于GSM雙音多頻信號(hào)控制的小車(chē)設(shè)計(jì)

摘要 當(dāng)人們無(wú)法在一些危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)或控制時(shí)，智能小車(chē)可得到應(yīng)用。近年來(lái)，雙音多頻信號(hào)技術(shù)使撥號(hào)速率提高，并應(yīng)用在交互式控制中，更可組成有線或無(wú)線的通信系統(tǒng)?？紤]到項(xiàng)目要求的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制和成本等因素，使用基于GSM網(wǎng)絡(luò)的雙音多頻信號(hào)來(lái)控制由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小車(chē)，使小車(chē)能被準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而完成所需的移動(dòng)任務(wù)。
關(guān)鍵詞 雙音多頻信號(hào)；GSM；步進(jìn)電機(jī)

智能小車(chē)在遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用，可在一些危險(xiǎn)場(chǎng)所，人們無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)或進(jìn)行控制，如農(nóng)場(chǎng)儲(chǔ)水池、洞穴、有害或放射性實(shí)驗(yàn)室等。準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程控制，是遙控和智能控制的一個(gè)研究方向。無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用，如無(wú)線局域網(wǎng)(WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、2．4 GHz無(wú)線通信等。其中雙音多頻信號(hào)(Dual Tone Multiple Frequency，DTMF)用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，無(wú)需專用數(shù)據(jù)傳輸線且可靠性高，可用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。近年來(lái)，雙音多頻信號(hào)應(yīng)用在交互式控制中，使撥號(hào)的速率提高。把雙音多頻信號(hào)的發(fā)送電路用于主控系統(tǒng)，接收電路用于被控系統(tǒng)，便可組成有線或無(wú)線通信系統(tǒng)。GSM(Global System for Mobile communications，GSM)技術(shù)應(yīng)用廣泛，可通過(guò)手機(jī)或固話機(jī)作終端，通過(guò)雙音多頻信號(hào)的GSM網(wǎng)絡(luò)通信方式無(wú)線控制小車(chē)的移動(dòng)，具體由終端上的5個(gè)數(shù)字按鍵(2、4、6、8、5)控制，使小車(chē)按照指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)完成移動(dòng)任務(wù)。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)了基于GSM模塊的雙音多頻信號(hào)控制的小車(chē)。如圖1所示，小車(chē)系統(tǒng)主要由CMOS的PIC18F452微控制器作為控制主機(jī)，外接GSM調(diào)制解調(diào)器、雙音多頻解碼器、步進(jìn)電機(jī)、以及40 MHz晶振和+5 V電源。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣，并且易于擴(kuò)展。通過(guò)一系列設(shè)計(jì)規(guī)則要求實(shí)現(xiàn)各模塊之間的有效通信。GSM調(diào)制解調(diào)器向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸。它與PIC微控制器之間以ASCII字符形式傳輸AT指令串。步進(jìn)電機(jī)也根據(jù)AT指令控制線圈的電流方向，使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制小車(chē)完成任何方向和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以配合小車(chē)的全方位運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。電機(jī)轉(zhuǎn)速、停止位置都取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)。PIC微控制器提供的控制信息序列，是通過(guò)雙音多頻信號(hào)解碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式而得到控制步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)。

1．1 GSM調(diào)制解調(diào)器
GSM通過(guò)相鄰基站的互連構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，并使用900 MHz或1 800 MHz作為傳輸?shù)墓ぷ黝l段。項(xiàng)目選擇雙頻段的GSM調(diào)制解調(diào)器GSM100T，支持熱插拔功能，并以RS232串口連接計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)或單片機(jī)進(jìn)行通信，其硬件控制設(shè)置通常為每秒115．2 kbit，8位有效數(shù)據(jù)，1停止位，不使用校驗(yàn)位。根據(jù)GSM相關(guān)事件與服務(wù)響應(yīng)，在應(yīng)用程序中進(jìn)行AT指令交換，并且AT指令分為數(shù)據(jù)模式和控制模式。在控制模式中，包括網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)檢查、接收信號(hào)強(qiáng)度、接撥號(hào)、掛斷、信號(hào)中斷、占線等，程序在指令寄存器的物理地址直接調(diào)用控制指令，如S7=60，表示設(shè)寄存器寄存器#7的數(shù)值為十進(jìn)制60。那么，PIC微控制器通過(guò)AT指令對(duì)GSM調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行基本的控制操作。