基于GPRS的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于gprs的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)b自動(dòng)化074學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期2010年6月3日3基于gprs的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化丁、機(jī)械、食品等領(lǐng)域。溫度控制是丁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制。有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食儲(chǔ)備、計(jì)算機(jī)機(jī)房等都需要對(duì)溫度進(jìn)行控制。因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系

2、統(tǒng)是非常有價(jià)值的。gprs作為一種高速、高效、經(jīng)濟(jì)的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)帶寬寬、適應(yīng)性強(qiáng)、計(jì)價(jià)按數(shù)據(jù)流量計(jì)算、實(shí)時(shí)在線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾大量的數(shù)據(jù)傳輸，能夠滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的雙向數(shù)據(jù)信息傳輸。gprs技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。gprs設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開(kāi)機(jī)就能自動(dòng)附著到gprs網(wǎng)絡(luò)上，與數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)在線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，高速輸，可靠性高。文中設(shè)計(jì)了一種溫度控制系統(tǒng)，用單片機(jī)作為微控器，選用數(shù)字溫度傳感器，對(duì)溫度進(jìn)行控制，提出了一種基于gprs技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方

3、案，采用at89c51單片機(jī)和ds18b20數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過(guò)gprs模塊tc39i實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收，具有精度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。硬件方面設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)， 以at89c51單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器ds18b20，以gprs無(wú)線(xiàn)通信模塊為基礎(chǔ)，基于at指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)溫度進(jìn)行控制。實(shí)踐結(jié)果表明，該系統(tǒng)使用效果良好，有著廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：溫度采集系統(tǒng)；監(jiān)控軟件；單片機(jī) gprs-based remote temperature monitoring systemabstract:temp

4、erature is the main accused in the industrial production one of the parameters, associated with a variety of temperature control systems are widely used in metallurgy, chemical ding, machinery, food and other fields.temperature control is the small business often encountered in production process co

5、ntrol.some on the temperature control process directly influences the quality of products.for example: in the metallurgical industry, chemical production, power engineering, paper industry, machinery manufacturing and food processing and many other areas, people need all kinds of furnace, heat treat

6、ment furnace, the temperature in the reactor and boiler testing and control;in agricultural production, food reserves, computer room and so the need for temperature control.therefore designed an ideal temperature control system is very valuable. as a high-speed, efficient and cost-effective wireless

7、 system，gprs has a wide range of network coverage, wide data bandwidth, adaptable, denominated by the data flow calculation advantage, the advantages of real-time online, especially for intermittent, and sudden or frequent , and a small amount of data transfer, but also for the occasional large amou

8、nts of data transmission, data collection and monitoring to meet the two-way data transmission. gprs technology from the laboratory studies, areas to the official business within the trial, after a long, technologically advanced and reliable. gprs equipment data monitoring terminal transmission equi

9、pment can automatically attach a boot to the gprs network, and data centers for real-time data in real-time online communication, high-speed transmission and high reliability.in this paper, design a temperature control system, with the microcontroller as the microcontroller the choice of digital tem

10、perature sensors, temperature control, a gprs-based technology solutions for remote temperature monitoring system, using at89c51 microcontroller and digital temperature sensor for field ds18b20 temperature data acquisition and processing, and through the gprs module tc39i remote data transmission an

11、d reception, with high accuracy, good stability. hardware design of a microcontroller-based smart temperature control system to at89c51 microcontroller as the core, using a temperature sensor ds18b20, the gprs-based wireless communication module, based on at commands and data acquisition, to build a

12、 remote temperature data acquisition system for temperature controlthe results show the good effect of the system and have broad application prospects.key words:temperature acquisition system, monitoring software, microcontrolle目 錄1. 概 述51.1 課題設(shè)計(jì)背景51.2 課題設(shè)計(jì)意義52. 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與硬件電路設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62.2 溫度采集模

13、塊設(shè)計(jì)62.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)82.4 通信電路設(shè)計(jì)123.下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)143.1 下位機(jī)總體軟件的設(shè)計(jì)143.2溫度采集程序設(shè)計(jì)163.3通信模塊設(shè)計(jì)184.上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)224.1 gprs通信網(wǎng)絡(luò)224.2 遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)原理234.3 gprs dtu 遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)界面245.系統(tǒng)集成與調(diào)試256.結(jié)束語(yǔ)27致 謝29附錄1：采集系統(tǒng)接線(xiàn)圖30附錄2：元器件表31鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說(shuō)明書(shū)( 2011)1. 概 述1.1 課題設(shè)計(jì)背景溫度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，需要對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合非常多。傳統(tǒng)的有線(xiàn)測(cè)溫方式存在著布線(xiàn)復(fù)雜，線(xiàn)路容易老化等問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)與有線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)相比，有成

14、本低、攜帶方便、搭建網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單快捷等特點(diǎn)，特別是在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不通暢或由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的限制不便架設(shè)線(xiàn)路的情況下，使用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)顯得更加實(shí)用、快捷。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。gprs技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。gprs設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開(kāi)機(jī)就能自動(dòng)附著到gprs網(wǎng)絡(luò)上，與數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)在線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，高速輸，可靠性高。gprs網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球，不存在信號(hào)盲區(qū)，按照流量收費(fèi)，沒(méi)有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)不收費(fèi)用，計(jì)費(fèi)合理、科學(xué)、企業(yè)運(yùn)行投資小、效益高。這些特點(diǎn)適合于提高企業(yè)計(jì)

15、量信息的及時(shí)性、可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化。溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常普遍，但大多數(shù)是傳統(tǒng)的分散式三級(jí)系統(tǒng)（下位機(jī)、中位機(jī)、上位機(jī)），采用有線(xiàn)的傳輸方式。其遠(yuǎn)程線(xiàn)路鋪設(shè)及維護(hù)的成本過(guò)高，引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的傳輸速率變慢、功耗上升、穩(wěn)定性下降。隨著無(wú)線(xiàn)通信數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，采用gsm和gprs無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)作為通信方式為上述問(wèn)題提供了一個(gè)新的解決方案。隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，采用無(wú)線(xiàn)的傳輸方式已成為遠(yuǎn)程分布式溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。gprs技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)嶋H應(yīng)用到許多需要無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，也為溫度采集傳輸及監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據(jù)通信方式。溫度傳輸?shù)?/p>

16、實(shí)時(shí)性與可靠性成了設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。1.2 課題設(shè)計(jì)意義 本文對(duì)gsm遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。溫度檢測(cè)采用 ds18b20，非常適用于多點(diǎn)、惡劣環(huán)境下的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度高，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，而且可應(yīng)用于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)法到達(dá)的地方，實(shí)現(xiàn)了溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化智能化，具有成本低廉分布靈活，實(shí)時(shí)在線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。gsm模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，不受地形條件的限制，有著廣泛的應(yīng)用前景。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)給遠(yuǎn)程對(duì)溫度的要求提供了方便，而且快捷，成本不高等，為農(nóng)業(yè)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的方面。2. 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與硬件電路設(shè)計(jì)2.1 系

17、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路是溫度采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)gprs模塊發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。溫度傳感器把室內(nèi)溫度的處理發(fā)送給at89c51單片機(jī)，溫度數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)處理，再由gprs發(fā)送模塊發(fā)送出去。gprs接收模塊接收發(fā)送模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)rs232通信接口連接gprs模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信，將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)中對(duì)室內(nèi)溫度遠(yuǎn)程的分析、管理。圖2-1 系統(tǒng)的總體框圖2.2 溫度采集模塊設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中，溫度采集模塊我使用的是美國(guó) dallas公司采用單總線(xiàn)技術(shù)生產(chǎn)的一種新型數(shù)字式溫度傳感器ds18b20。2.2.1 ds18b20 簡(jiǎn)介ds18b20為單總線(xiàn)數(shù)字化溫度傳感器，

18、由其組成的測(cè)溫系統(tǒng)精度較高，能達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后3位，而且具有連接方便，占用接口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)。ds18b20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912 位的數(shù)字值讀取 ，讀取ds18b20的信息僅需一根總線(xiàn)，總線(xiàn)本身可以向所有掛接的 ds18b20芯片提供電源 ，而不需額外的電源。溫度測(cè)量的范圍為- 55+ 125，測(cè)量的分辨率為0. 5，最高可達(dá)01062 5 ，工作的電壓范圍: + 3105. 5 v。ds18b20其內(nèi)部64位光刻 rom是出廠(chǎng)前被光刻好的，它由8位產(chǎn)品系列號(hào)，48位產(chǎn)品序號(hào)和8位crc編碼組成，ds18b20的產(chǎn)品系列號(hào)均為28 h ，

19、每個(gè)器件48位產(chǎn)品序號(hào)各不相同。其中vcc接313 v電源，電源端外接一個(gè)約為417 k的上拉電阻 ，當(dāng)總線(xiàn)閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。2.2.2 溫度傳感器的測(cè)溫原理 ds18b20的測(cè)溫原理如圖2-2所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，ds18b20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定， 每次測(cè)量前，首先將- 55所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1，溫度

20、寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在- 55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的頻率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。另外，由于ds18b20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序

21、很重要系統(tǒng)對(duì)ds18b20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為: 初始化ds18b20(發(fā)復(fù)位脈沖)發(fā)rom功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。預(yù)置頻率累加器計(jì)數(shù)比較器低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器減到0減法計(jì)數(shù)器2減到0預(yù)置溫度寄存器增加停止圖2-2 測(cè)溫原理圖 2.2.3 溫度傳感器接口電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中，由ds18b20組建溫度采集系統(tǒng)。其中，1腳gnd，2腳為數(shù)據(jù)輸入端，3腳vcc，2腳與3腳間接上一個(gè)4.7k的電阻，形成上拉電阻。詳細(xì)的采集電路如圖2-3所示。 圖2-3 ds18b20溫度采集電路2.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)2.3.1 單片機(jī)選擇及簡(jiǎn)介單片機(jī)選用的是atmel公司

22、的at89c51單片機(jī)，at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能cmos 8位微處理器。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。單片機(jī)的外圍電路主要包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。a 主要特性：與mcs-51 兼容；4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0hz-24hz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128

23、*8位內(nèi)部ram；32可編程i/o線(xiàn)；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源 ；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。b管腳說(shuō)明：圖2-4 at89c51芯片引腳圖 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4tt

24、l門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為低八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器

25、的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷0） p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入） p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)

26、據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是

27、ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)

28、自反向振蕩器的輸出。2.3.2 復(fù)位電路按鍵復(fù)位是利用開(kāi)關(guān)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即通電后，按下開(kāi)關(guān)，使得瞬間rst端的電位與vcc相同，隨著電容上儲(chǔ)能增加，電容電壓也增大，充電電流減少，reset端的電位逐漸下降。這樣在rst端就會(huì)建立一個(gè)脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與電阻的大小可對(duì)脈沖持續(xù)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效。高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為24個(gè)振蕩周期以上。若時(shí)鐘頻率為6mhz，則復(fù)位信號(hào)至少應(yīng)持續(xù)4微秒以上，才可以使單片機(jī)復(fù)位。本次設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位的方法進(jìn)行復(fù)位操作。如下圖2-5所示。圖2-5 單片機(jī)復(fù)位電路2.3.3 單片機(jī)時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路就是提供單片機(jī)內(nèi)

29、部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)的電路，沒(méi)有時(shí)鐘電路單片機(jī)就無(wú)法工作。設(shè)計(jì)中，采用由內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘的方法形成時(shí)鐘電路，具體如圖所示。內(nèi)部方式：在xtal1和xtal2端外接石英晶體作定時(shí)組件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，即若石英頻率fosc6mhz，則時(shí)鐘頻率3mh2，因此，時(shí)鐘是一個(gè)雙相信號(hào)，由p1相和p2相構(gòu)成。fosc可在2mhz12mhz選擇。小電容可以取30pf左右。圖2-6時(shí)鐘電路2.3.4 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)圖2-7是單片機(jī)的外圍電路，主要包括晶振電路、復(fù)位電路、采集電路。單片機(jī)選用at89c51，采集電路中的傳感器用ds18b20 數(shù)字溫度傳感器。圖中，

30、c1、c2和y1與單片機(jī)的 xtal1、xtal2管教相連，組成時(shí)鐘電路，c3、r1以及s1與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)的輸入端相連，組成單片機(jī)復(fù)位電路，完成復(fù)位功能。右邊，溫度傳感器ds18b20接上下拉電阻，形成輸入電路部分，單片機(jī)根據(jù)溫度傳感器的輸入，形成輸出。這就是輸入部分的電路圖設(shè)計(jì)。圖2-7 單片機(jī)外圍電路圖2.4 通信電路設(shè)計(jì)2.4.1 gprs dtu的簡(jiǎn)介gprs dtu(data terminal unit)全稱(chēng)數(shù)據(jù)傳輸單元，是專(zhuān)門(mén)用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ip數(shù)據(jù)或?qū)p數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備。gprs dtu就是用gprs網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，它采用工

31、業(yè)級(jí)嵌入式處理器，內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議棧。為用戶(hù)提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線(xiàn)，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。 2.4.2 gprs dtu 的選型zwg-23a 是一款基于gprs 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備，提供全透明數(shù)據(jù)通道，可以方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無(wú)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式。可以輕松實(shí)現(xiàn)與internet 的無(wú)線(xiàn)連接。zwg-23a 具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，能使用移動(dòng)電話(huà)的地方就可以使用）組網(wǎng)靈活快捷（安裝即可使用）、運(yùn)行成本低（按流量計(jì)費(fèi)）等諸多優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、水處理、環(huán)境監(jiān)控、金融證券、煤礦、石油等行業(yè)。zwg-23a的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l 支持?jǐn)?shù)

32、據(jù)透明傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換l 支持備用數(shù)據(jù)中心l 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連功能l 支持 apn 虛擬專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)l 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名或ip 地址訪(fǎng)問(wèn)l 支持永遠(yuǎn)在線(xiàn)、空閑下線(xiàn)和空閑掉電三種工作方式l 支持短信和電話(huà)喚醒功能l 支持?jǐn)嗑€(xiàn)自動(dòng)重連功能l 具有連接時(shí)機(jī)可控功能，節(jié)約流量l 支持本地和遠(yuǎn)程圖形化界面配置與維護(hù)l 支持短信配置與維護(hù)l 支持本地和遠(yuǎn)程固件升級(jí)l rs232 db9 串口，具有流控信號(hào)線(xiàn)和上線(xiàn)指示信號(hào)線(xiàn)l 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無(wú)縫銜接現(xiàn)有上位機(jī)軟件l 支持 5v26v 寬范圍供電l 工作電流最大 300ma 、在線(xiàn)待機(jī)電流31ma、休眠時(shí)14mal 多重軟硬件可靠設(shè)計(jì)，復(fù)合式看門(mén)狗技

33、術(shù)，使設(shè)備安全運(yùn)行圖2-8就是zwg-23a的實(shí)物圖2-8 gprs dtu 實(shí)物圖2.4.3 串口通信電路為了提高串行通信的可靠性，增大通信距離，一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口、rs-232c、rs422a等標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)進(jìn)行串行通信。eia rs-232c是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。在微機(jī)通信中，通常使用rs-232c接口即pc機(jī)的com口，其引腳定義如圖2-9所示。圖2-9 rs-232c引腳定義圖pc機(jī)的com 口，輸入輸出為rs-232c電平，而51單片機(jī)串行口的輸入輸出均為1frl電平。由于ttl電平和rs-232c電平互不兼容，所以?xún)烧呓涌?/p>

34、時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器mc1488和接收器mc1489，其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實(shí)現(xiàn)正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換。圖2-10是單片機(jī)與pc機(jī)通信接口電路。圖2-10 單片機(jī)與pc機(jī)通信接口電路3.下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)3.1 下位機(jī)總體軟件的設(shè)計(jì)在主程序流程圖中，系統(tǒng)軟件的重點(diǎn)在于對(duì)單片機(jī)利用匯編語(yǔ)言編程。包括向at89c51對(duì)gprs dtu的初始化以及對(duì)串行口通信速率、短消息模式、短消息中心號(hào)碼的初始化。這些初始化指令是通過(guò)at指令寫(xiě)入的，因此在編程時(shí)將這些常用到的at指令編成表格，存放在at89c51的程序存儲(chǔ)器內(nèi)，以便使用。流程圖如圖3-4所示。其中a、b、c、d中斷子程

35、序只是發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致，對(duì)應(yīng)的流程一致，因此使用一個(gè)中斷子程序表示；p2i中i=0，1，2，3對(duì)應(yīng)著不同的指示燈。圖3-1 下位機(jī)軟件主流程圖3.2溫度采集程序設(shè)計(jì)溫度采集方面，首先初始化溫度傳感器，等待單片機(jī)的應(yīng)答，一旦單片機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖，便執(zhí)行跳過(guò)rom匹配操作命令，就可以使用內(nèi)存操作命令，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)一段時(shí)間后，等待溫度轉(zhuǎn)換完成。再執(zhí)行跳過(guò)rom匹配操作命令，然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，并轉(zhuǎn)為顯示碼，送到液晶顯示。溫度傳感器程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示。圖3-2 ds18b20模塊程序流程圖ds18b20 溫度值讀取程序設(shè)計(jì)：void delay_18b20(unsigned i

36、nt i) while(i-);void ds1820rst()/*ds1820復(fù)位*/ unsigned char x=0;dq = 1; /dq復(fù)位delay_18b20(4); /延時(shí)dq = 0; /dq拉低delay_18b20(100); /精確延時(shí)大于480usdq = 1; /拉高delay_18b20(40); uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據(jù)*/ unsigned char i=0; tflag=0; else tvalue=tvalue+1;tflag=1; tvalue=tvalue*6.25;/溫度值擴(kuò)大100倍return(tvalue);3.3 通信模塊

37、設(shè)計(jì)3.3.1 gprs dtu模塊gprs(general packet radio service， 即通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù))是一種基于gsm系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線(xiàn)ip連接。通俗地講， gprs是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)， 方法是以“分組”的形式傳送資料到用戶(hù)手上。 圖3-3 gprs dtu從儀表采集數(shù)據(jù)gprs dtu ( gprs data transmission unit) ，即基于gprs的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)控制器。gprs dtu由gprs模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)及相應(yīng)電路組成，主要功能如下: a.從儀表采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接口有rs232 /485 /422串口、4ma2

38、0ma或1v5v模擬量(記錄瞬時(shí)值及累計(jì)量)、開(kāi)關(guān)量。b.開(kāi)關(guān)量檢測(cè)及輸出。c.數(shù)據(jù)上報(bào)。把從儀表采集到的數(shù)據(jù)，以定時(shí)(時(shí)間間隔由監(jiān)控中心設(shè)定) 、事件觸發(fā)方式上報(bào)。 d.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)播?？梢皂憫?yīng)監(jiān)控中心發(fā)出的查詢(xún)請(qǐng)求，將查詢(xún)時(shí)刻的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。e.不同的用戶(hù)需求，可以增加檢測(cè)、告警等功能。 3.3.2 gprs dtu的應(yīng)用通過(guò) zwg-23a模塊可以讓遠(yuǎn)端的用戶(hù)設(shè)備和管理中心的電腦進(jìn)行透明數(shù)據(jù)通信。 透明數(shù)據(jù)通信：意思即為用戶(hù)設(shè)備與 dtu之間沒(méi)有通信協(xié)議，dtu將用戶(hù)設(shè)備發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)不做修改的傳送到目標(biāo)pc 上，運(yùn)行在pc 上的軟件可以完整的接收到 dtu發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包。比如用戶(hù)設(shè)備

39、發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為 0xaa，那么在 pc 端運(yùn)行的軟件就會(huì)收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)0xaa。從 pc 到用戶(hù)設(shè)備的通信過(guò)程與之相同。 3.3.3 gprs dtu的工作模式gprs dtu有5種常用的工作模式，分別是：透?jìng)髂Ｊ?、命令模式、自?dòng)ip注冊(cè)、遠(yuǎn)程維護(hù)模式和流控模式。本文用到的是它的透?jìng)髂Ｊ?，下面?duì)透?jìng)髂Ｊ?4作詳細(xì)說(shuō)明。透?jìng)髂Ｊ绞侵笇⒈镜禺惒酱谕ㄐ呸D(zhuǎn)換成基于tcp/udp協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信。其主要目的是將串行通信的簡(jiǎn)單設(shè)備實(shí)現(xiàn)在ip網(wǎng)絡(luò)上的通信，而數(shù)據(jù)格式不發(fā)生任何改變，這點(diǎn)非常重要，由于數(shù)據(jù)格式在經(jīng)過(guò)dtu前后均不放生任何變化，對(duì)于原有的設(shè)備及軟件不用作任何升級(jí)，就可直接應(yīng)用，通過(guò)這種通信

40、方式的轉(zhuǎn)換，使得只能本地控制的設(shè)備擴(kuò)展成可遠(yuǎn)程控制的設(shè)備，改進(jìn)了控制手段及維護(hù)方式，對(duì)于遠(yuǎn)程維護(hù)、控制和數(shù)據(jù)采集都有實(shí)際意義。 dtu的透?jìng)髂Ｊ降膽?yīng)用，當(dāng)下位機(jī)發(fā)起通訊請(qǐng)求時(shí)，dtu必須與上位機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接，也就是說(shuō)，下位機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先下位機(jī)要與dtu設(shè)備的串口相連，dtu在進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ胶螅詣?dòng)被調(diào)用去與上位機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接被建立后，數(shù)據(jù)就可以在這條鏈路上實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸了。 dtu進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ胶?，既可以作為客?hù)端模式也可作為服務(wù)端模式。工作在透?jìng)髂Ｊ较碌膁tu將自動(dòng)完成串口到網(wǎng)絡(luò)通信的轉(zhuǎn)換，所有數(shù)據(jù)可透明的在上位機(jī)軟件與下位機(jī)之間雙向傳輸。 透?jìng)髂Ｊ降慕⑹紫纫胊

41、t+i命令定義所有相關(guān)的參數(shù)，然后再用特殊at+i！snmd命令進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ健?dtu一旦進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ?，將不再接收任何at+i命令，通過(guò)與主機(jī)串口的連接，dtu專(zhuān)注于處理下位機(jī)串口的數(shù)據(jù)，dtu不對(duì)數(shù)據(jù)做任何處理（即透明傳輸）。在這種模式下，需要特殊說(shuō)明的是自動(dòng)波特率不起作用，在進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ街?，固定波特率必須設(shè)置，即bdrm不能設(shè)置成自動(dòng)波特率。 通過(guò)串口連續(xù)輸入3個(gè)“+”號(hào)，間隔在半秒以?xún)?nèi)輸入，dtu將退出透?jìng)髂Ｊ竭M(jìn)入命令模式，此時(shí)dtu切換到命令模式并可再次響應(yīng)at+i命令。 3.3.4 gprs dtu的工作原理及過(guò)程gprs dtu由a /d轉(zhuǎn)換模塊、開(kāi)關(guān)量控制模塊、綜合控制模塊構(gòu)成

42、。gprs dtu上電后，首先讀出內(nèi)部flash中保存的工作參數(shù)（包括gprs撥號(hào)參數(shù)，串口波特率，數(shù)據(jù)中心ip地址等等，事先已經(jīng)配置好）35。gprs dtu登陸gsm網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行g(shù)prs ppp撥號(hào)。撥號(hào)成功后，gprs dtu將獲得一個(gè)由移動(dòng)隨機(jī)分配的內(nèi)部ip地址(一般是10.x.x.x)。也就是說(shuō)，gprs dtu處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)ip地址通常是不固定的，隨著每次撥號(hào)而變化。 我們可以理解為gprs dtu這時(shí)是一個(gè)移動(dòng)內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)與外部internet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪(fǎng)問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)的方式相似。gprs dtu主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的

43、通信連接，并保持通信連接一直存在。 由于gprs dtu處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)，而且ip地址不固定。因此，只能由gprs dtu主動(dòng)連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動(dòng)連接gprs dtu。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)ip地址或固定的域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)ip地址或固定的域名作為參數(shù)存儲(chǔ)在gprs dtu內(nèi)，以便gprs dtu一旦上電撥號(hào)成功，就可以主動(dòng)連接到數(shù)據(jù)中心。具體地講，gprs dtu通過(guò)數(shù)據(jù)中心的ip地址（如果是采用中心域名的話(huà)，先通過(guò)中心域名解析出中心ip地址）以及端口號(hào)等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起tcp或udp通信請(qǐng)求。在得到中心的響應(yīng)后，gprs dtu即認(rèn)為與中心握手成功，然后就保持這個(gè)通

44、信連接一直存在，如果通信連接中斷，gprs dtu將立即重新與中心握手。由于tcp/udp通信連接已經(jīng)建立，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信了。對(duì)于dtu來(lái)說(shuō)，只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信，完成用戶(hù)串口數(shù)據(jù)與gprs網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對(duì)簡(jiǎn)單了。一旦接收到用戶(hù)的串口數(shù)據(jù)，dtu就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)tcp/udp包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)dtu收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來(lái)的tcp/udp包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過(guò)串口發(fā)送給用戶(hù)設(shè)備。3.3.5 通信模塊的設(shè)計(jì)流程由于檢測(cè)的任務(wù)是被控對(duì)象的溫度， 通過(guò) gprs dtu發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。通過(guò)向 gprs dtu寫(xiě)入不同的 at 指令完成多種功能。監(jiān)測(cè)軟件

45、主要包括初始化程序、 信號(hào)采集處理程序和短消息收發(fā)程序等。初始化程序包括硬件初始化、定時(shí)器和串口初始化。信號(hào)采集和處理主要完成外部采集的溫度轉(zhuǎn)換，接收短消息采用查詢(xún)方式， 一旦短消息到達(dá)，調(diào)用串口接收程序解碼短消息內(nèi)容并做出相應(yīng)處理;發(fā)送溫度信號(hào)采用定時(shí)方式，將采集的溫度編碼為短消息，然后調(diào)用發(fā)送指令將短消息發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。通過(guò)gprs網(wǎng)絡(luò)收發(fā)數(shù)據(jù) 通過(guò) gprs 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，最簡(jiǎn)單的辦法就是使用 gprs dtu 設(shè) 備（data terminal unit：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備）數(shù)據(jù)通信過(guò)程如下：dtu 上電后，首先完成網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)等初始化工作，然后自動(dòng)進(jìn)行 ppp拔號(hào)，再通過(guò) tcp/ip 協(xié)議與

46、位于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心建立連接，為用戶(hù)設(shè)備建立一條雙向透明傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)通信鏈路。建立透明通道后，用戶(hù)設(shè)備便可以通過(guò)串口向 dtu 發(fā)送數(shù)據(jù)，dtu 收到數(shù)據(jù)后將其封裝成 ip包，經(jīng)過(guò) gprs 網(wǎng)絡(luò)及 internet 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)程序可以獲取到這些數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程也稱(chēng)之為“上行”，“下行”則反之。 整個(gè)通信過(guò)程雖然看似簡(jiǎn)單，但是要想實(shí)現(xiàn) dtu 的功能并使其穩(wěn)定可靠的工作，還有許多地方需要注意。首先，dtu 中的 tcp/ip和 ppp協(xié)議棧是一套復(fù)雜的協(xié)議程序，需要多年的積累才能可靠穩(wěn)定。而市面上許多 gprs 模塊中內(nèi)嵌的協(xié)議?；蚨嗷蛏俚拇嬖谝恍﹩?wèn)題，需要用戶(hù)在使用過(guò)

47、程中不斷發(fā)現(xiàn)和規(guī)避。其次，抗干擾性能是工業(yè)產(chǎn)品重要指標(biāo)之一，在硬件設(shè)計(jì)上需要特別重視。例如防靜電、抗群脈沖、浪涌等等，這都要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意干擾源以及干擾作用方式，并設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能讓設(shè)備更加穩(wěn)定的工作。 最后，gprs 設(shè)備在長(zhǎng)期工作中，還會(huì)遇到許多外界的特殊情況。如信號(hào)弱、sim 卡欠費(fèi)、sim 卡不兼容、無(wú)可用網(wǎng)絡(luò)、通信鏈路異常斷開(kāi)、服務(wù)器出錯(cuò)等，這些都有可能造成設(shè)備故障而且無(wú)法恢復(fù)，所以必需針對(duì)各種可能出現(xiàn)的故障制定有效的解決方法才能保證設(shè)備可靠的工作。 gprs通信流程圖如下：圖3-5 通信模塊流程圖#include#include#define uch

48、ar unsigned charsbit realy2=p02; /繼電器3sbit realy3=p03;/繼電器4sbit realy4=p04; /繼電器5sbit realy5=p05; /繼電器6sbit realy6=p06; /繼電器7sbit realy7=p07;/繼電器8sbit key1=p20; /開(kāi)關(guān)1sbit key2=p21; /開(kāi)關(guān)2sbit key3=p22; /開(kāi)關(guān)3sbit key4=p23; /開(kāi)關(guān)4sbit key5=p24; /開(kāi)關(guān)5sbit key6=p25; /開(kāi)關(guān)6sbit key7=p26; /開(kāi)關(guān)7sbit key8=p27;/開(kāi)關(guān)8voi

49、d delay_ms(uint i);void start_gsm(void);void uart_init (void);void sendchar(uchar ch);void sendstring(uchar *p);void gsm_init(void);void receive_ready(void);void message_read(void);void read_message(void);void sendmessage(void);4.上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)4.1 gprs通信網(wǎng)絡(luò)利用移動(dòng)通信gprs網(wǎng)絡(luò)作為通信平臺(tái)，監(jiān)控中心通過(guò)此通信平臺(tái)向各dtu發(fā)送控制及配置信息，同時(shí)接收下位

50、機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及狀況信息。整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖所示。 圖4-1 gprs 通信網(wǎng)絡(luò) 如圖所示，利用gprs移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的傳輸，:免去了用戶(hù)自己組網(wǎng)的初建設(shè)費(fèi)用及日后的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。通過(guò)gprs dtu與現(xiàn)場(chǎng)二次儀表相連，將采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以ip包形式發(fā)送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，并提供相應(yīng)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)及報(bào)表功能。監(jiān)控中心也可以通過(guò)向dtu發(fā)送ip包形式設(shè)定下位機(jī)配置信息或控制命令，也可點(diǎn)播某一時(shí)刻的相應(yīng)數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心站由一臺(tái)具有公網(wǎng)ip地址的計(jì)算機(jī)組成。dtu可以將采集到的信息以ip包的形式直接發(fā)送給監(jiān)控中心站ip地址，監(jiān)控中心站將dtu發(fā)送的ip包處理后，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)

51、存入數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)控中心站可以向各dtu發(fā)送相應(yīng)的控制指令，dtu解析后，執(zhí)行相應(yīng)的操作。由此可見(jiàn)，gprs dtu在gprs通信網(wǎng)絡(luò)中起到了數(shù)據(jù)采集、命令控制及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控的關(guān)鍵作用，是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)樞紐。4.2 遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)原理本系統(tǒng)下位機(jī)的主要功能是對(duì)系統(tǒng)的溫度參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析。同時(shí)系統(tǒng)具有記錄保存斷電時(shí)間，lcd及鍵控的人機(jī)交互界面，串行通信和gprs無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)裙δ?。在軟件開(kāi)發(fā)時(shí)本文應(yīng)用了基于實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件體現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖4-2 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖a.監(jiān)控中心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀入預(yù)處理的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)

52、測(cè)信息并加工處理，把處理結(jié)果顯示給監(jiān)控人員，監(jiān)控人員在此可以發(fā)出主動(dòng)控制指令。采用c/s軟件體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)代理讀入來(lái)自gprs，internet的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息并經(jīng)預(yù)處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀監(jiān)控人員發(fā)出的主動(dòng)控制指令并通過(guò)gprs，internet傳送至于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)點(diǎn)。采用c/s軟件體系結(jié)構(gòu)。b.數(shù)據(jù)采集采集檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行信息，控制gprs dtu發(fā)送信息、接收指令.面向過(guò)程的編程方式實(shí)現(xiàn)。4.3 gprs dtu 遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)界面用gprs dtu來(lái)收發(fā)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，通過(guò)單片機(jī)的傳送，溫度微小的變化就會(huì)顯示在應(yīng)經(jīng)做好的界面上，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的界面如下圖4-5所示。圖

53、4-3 gprs dtu 的溫度監(jiān)測(cè)界面圖 5.系統(tǒng)集成與調(diào)試當(dāng)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)軟、硬件分別進(jìn)行調(diào)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)各項(xiàng)功能是否實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是否正常，精度能否達(dá)到要求。如果調(diào)試結(jié)果達(dá)不到要求就需要分析原因，找出問(wèn)題所在。如果達(dá)到了預(yù)期的要求，就可以將軟、硬件集成一個(gè)完整的功能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，繼而完成樣機(jī)的研制。 本系統(tǒng)的測(cè)試工作主要分為下位機(jī)的硬件測(cè)試和上位機(jī)軟件測(cè)試。對(duì)下位機(jī)硬件測(cè)試的主要完成以下幾項(xiàng)工作： 檢查硬件系統(tǒng)的短路、斷路測(cè)試，電壓、電流、接地是否正常，包括芯片輸入、輸出引腳電平測(cè)試。下位機(jī)測(cè)試步驟如同5-1所示。圖5-1 下位機(jī)系統(tǒng)測(cè)試流程圖 下位機(jī)硬件測(cè)試完成后可以確定硬件系統(tǒng)能正常工作，然后就可以對(duì)上位機(jī)軟件需要在計(jì)算機(jī)上以各種可能的數(shù)據(jù)和操作條件對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試。對(duì)上位機(jī)軟件調(diào)試的主要步驟：a.打開(kāi)監(jiān)控軟件b.選擇串口c.對(duì)串口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置d.打開(kāi)串口在監(jiān)控界面上顯示出溫度實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。6.結(jié)束語(yǔ)本文以室溫控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，選取了pc+單片機(jī)方式，gprs無(wú)線(xiàn)通信模塊為基礎(chǔ)，基于at指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)