基于GSM雙音多頻信號控制的小車設計

摘要 當人們無法在一些危險場所進行現場作業或控制時，智能小車可得到應用。近年來，雙音多頻信號技術使撥號速率提高，并應用在交互式控制中，更可組成有線或無線的通信系統。考慮到項目要求的實時遠程控制和成本等因素，使用基于GSM網絡的雙音多頻信號來控制由步進電機驅動的小車，使小車能被準確和實時地遠程控制，進而完成所需的移動任務。
關鍵詞 雙音多頻信號；GSM；步進電機

智能小車在遠程控制中的應用，可在一些危險場所，人們無法現場作業或進行控制，如農場儲水池、洞穴、有害或放射性實驗室等。準確和實時地遠程控制，是遙控和智能控制的一個研究方向。無線通信技術應用，如無線局域網(WiFi、藍牙、ZigBee、2．4 GHz無線通信等。其中雙音多頻信號(Dual Tone Multiple Frequency，DTMF)用于長距離的數據傳輸時，無需專用數據傳輸線且可靠性高，可用于自動控制系統。近年來，雙音多頻信號應用在交互式控制中，使撥號的速率提高。把雙音多頻信號的發送電路用于主控系統，接收電路用于被控系統，便可組成有線或無線通信系統。GSM(Global System for Mobile communications，GSM)技術應用廣泛，可通過手機或固話機作終端，通過雙音多頻信號的GSM網絡通信方式無線控制小車的移動，具體由終端上的5個數字按鍵(2、4、6、8、5)控制，使小車按照指令驅動步進電機完成移動任務。

1 系統分析與設計
設計了基于GSM模塊的雙音多頻信號控制的小車。如圖1所示，小車系統主要由CMOS的PIC18F452微控制器作為控制主機，外接GSM調制解調器、雙音多頻解碼器、步進電機、以及40 MHz晶振和+5 V電源。此系統結構簡單、可靠性高、抗干擾能力強、適用范圍廣，并且易于擴展。通過一系列設計規則要求實現各模塊之間的有效通信。GSM調制解調器向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語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。步進電機也根據AT指令控制線圈的電流方向，使轉軸轉動控制小車完成任何方向和旋轉移動，以配合小車的全方位運動規劃。電機轉速、停止位置都取決于脈沖信號的頻率和脈沖數。PIC微控制器提供的控制信息序列，是通過雙音多頻信號解碼轉換為數字形式而得到控制步進電機脈沖信號的頻率和脈沖數。

1．1 GSM調制解調器
GSM通過相鄰基站的互連構成通信網絡，并使用900 MHz或1 800 MHz作為傳輸的工作頻段。項目選擇雙頻段的GSM調制解調器GSM100T，支持熱插拔功能，并以RS232串口連接計算機操作系統或單片機進行通信，其硬件控制設置通常為每秒115．2 kbit，8位有效數據，1停止位，不使用校驗位。根據GSM相關事件與服務響應，在應用程序中進行AT指令交換，并且AT指令分為數據模式和控制模式。在控制模式中，包括網絡注冊檢查、接收信號強度、接撥號、掛斷、信號中斷、占線等，程序在指令寄存器的物理地址直接調用控制指令，如S7=60，表示設寄存器寄存器#7的數值為十進制60。那么，PIC微控制器通過AT指令對GSM調制解調器進行基本的控制操作。