李貴臻

【摘要】設(shè)計(jì)了一種基于TC35I和PIC16F877的信息機(jī)房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)來完成機(jī)房內(nèi)的各種重要環(huán)境參數(shù)的采集，經(jīng)過分析、判斷、處理后，以串口方式將信息傳輸給GSM芯片，由其以短信方式發(fā)送給管理人員，實(shí)現(xiàn)了無人值守機(jī)房的環(huán)境監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境參數(shù)TC35I PIC16F7877無人值守【中圖分類號】TN195

一、引言

信息機(jī)房是不僅信息化建設(shè)的中樞神經(jīng)，同時(shí)也是各種精密電子設(shè)備的集中地，是單位資產(chǎn)的重要組成部分。信息機(jī)房內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，如服務(wù)器、交換器、路由器等設(shè)備通常被要求處于全年24小時(shí)不間斷運(yùn)行，如果由于電力和環(huán)境的問題導(dǎo)致停機(jī)，無疑是重大的生產(chǎn)事故[1]，這就使得對信息機(jī)房的電力供應(yīng)、室內(nèi)溫（濕）度、人員準(zhǔn)入都有苛刻的要求。所以對信息機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控是保證無人值守機(jī)房安全運(yùn)行的重要手段。

目前，對機(jī)房環(huán)境的監(jiān)測大多是基于總線技術(shù)和工業(yè)計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，利用這種方式實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，通常較為龐大而復(fù)雜，而且存在諸如建設(shè)和維護(hù)成本高的問題。針對上述問題，本文提出利用單片機(jī)和GSM芯片來實(shí)現(xiàn)對機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

二、系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)主要由信號采集與處理模塊和信息發(fā)送模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)通過各種傳感器和限位開關(guān)對機(jī)房供電、室內(nèi)溫度、漏水監(jiān)測、門禁監(jiān)測等信號進(jìn)行采集，然后經(jīng)信號調(diào)理電路作相應(yīng)的變換后送單片機(jī)，單片機(jī)負(fù)責(zé)對各種現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)作運(yùn)算處理，經(jīng)過處理的各種信號由MAX232傳送給GSM模塊，GSM模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)以短信的方式發(fā)送到管理員手機(jī)，提示其作相應(yīng)的操作，以維護(hù)機(jī)房安全運(yùn)行。當(dāng)然，本系統(tǒng)是通過UPS供電的，這樣保證了即使在機(jī)房供電中斷后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，本系統(tǒng)仍然處于工作狀態(tài)。

三、硬件設(shè)計(jì)

由系統(tǒng)的框圖可以知道，本系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上來分，主要包括兩部分，即信號采集板和信息發(fā)送板。信號采集板負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場各種信號，經(jīng)過單片機(jī)處理后，送給信息發(fā)送板，由其負(fù)責(zé)發(fā)送相應(yīng)的信息給管理員。為了使系統(tǒng)使用更加靈活，二者之間使用串口線連接，這樣即保證了相對的獨(dú)立性，也使維護(hù)更加方便。

3.1傳感器電路設(shè)計(jì)

傳感器電路設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其中模擬量采集包括機(jī)房內(nèi)溫度采集，市電供電電流采集電路，開關(guān)量采集包括漏水監(jiān)測和門禁監(jiān)測，現(xiàn)就具體電路和元件選型作一介紹。

3.1.1溫度采集

溫度采集采用PT100加AD7705來實(shí)現(xiàn)。PT100是具有高可靠性的溫度傳感器，穩(wěn)定性好，在0℃時(shí)電阻為100歐姆，測量溫度在0--250℃直接具有良好的線性度，非常適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。AD7705的ADI公司推出的16位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化芯片，精度高，接口簡單，具體電路原理圖如圖2所示。

3.1.3漏水及門禁監(jiān)測

最近幾年由于機(jī)房漏水導(dǎo)致服務(wù)器和其他電子設(shè)備燒壞的事故時(shí)有發(fā)生，如果能及早的發(fā)現(xiàn)漏水，并采用相應(yīng)的措施將能大大的降低事故帶來的損失，所以對漏水的監(jiān)測是十分必要的。本設(shè)計(jì)選用Alder公司的成熟產(chǎn)品SD80，24V供電電源，輸出信號為+24V和0V電壓，當(dāng)輸出為+24V使表示無漏水，0V電壓則表示漏水，此信號經(jīng)光耦隔離后送單片機(jī)，以確定是否漏水。

門禁監(jiān)測則使用限位開關(guān)，同樣經(jīng)光耦隔離送單片機(jī)，可判斷門禁的狀態(tài)，由GSM芯片將門禁狀態(tài)并連同時(shí)間一起發(fā)送給管理員。

3.2單片機(jī)與GSM模塊

3.2.1單片機(jī)和時(shí)鐘電路

單片機(jī)的信號采集板的核心，是各種現(xiàn)場采集信號的處理單元，同時(shí)還要負(fù)責(zé)與信息發(fā)送板的通訊。同時(shí)由于本系統(tǒng)處于一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境下，所以也要求此單片機(jī)具有較強(qiáng)的抗干擾能力[2]。在本系統(tǒng)中選用Mircochip公司的8位高性能單片機(jī)PIC16F877，此款單片機(jī)具有豐富的片上資源和各類接口，非常適合本系統(tǒng)的使用。

時(shí)鐘電路可用來記錄每次事件發(fā)生的時(shí)間，電路原理如圖4所示，時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)的連接采用I2C標(biāo)準(zhǔn)接口，單片機(jī)每次在向發(fā)送板發(fā)送信息時(shí)，都會(huì)讀取時(shí)鐘信息，并將當(dāng)前的時(shí)間一起發(fā)送給管理員。

3.2.2GSM模塊

GSM模塊是信息發(fā)送板的核心，在本系統(tǒng)中選用工業(yè)級GSM芯片TC35I，它具有GSM無線通訊的所有功能，最大的特點(diǎn)是集成了標(biāo)準(zhǔn)的UART串行接口，使得與單片機(jī)的通訊更加方便和快捷。在控制方面也更加簡單，使用GSM07.05命令定義AT指令即可實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)、查詢及其他管理[3]。通過設(shè)置TC35I的不同工作模式，可以發(fā)送中文短信也可發(fā)送英文短信，使用較為方便。

3.3串口電路設(shè)計(jì)

串口電路是連接信號采集板和信息發(fā)送的橋梁，電路原理如圖5所示，左側(cè)為信息發(fā)送板部分，右側(cè)為信號采集板電路，之間的連線采用三線制，即2-3，3-2，5-5的連接法，這樣使得采集板與發(fā)送板可以分開設(shè)計(jì)，獨(dú)立調(diào)試，有效的提高了系統(tǒng)的抗干擾能力[4]，這在復(fù)雜的電磁環(huán)境下是十分必要的手段之一。

四、結(jié)論

本文提出了一個(gè)基于GSM和單片機(jī)的信息機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并給出了詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)，它具有可擴(kuò)展性強(qiáng)，建設(shè)維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對無人值守信息機(jī)房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測，節(jié)省了人力成本，提高了工作效率，目前該系統(tǒng)運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期的目的。

參考文獻(xiàn)

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