【正文】 //停止總線 return(nTemP amp。//發(fā)送地址字節(jié) nTemp=12CGetACK()。 } ADC12CTL0=ENC+ADC12SC。 ADC— BUF[10*6+nADC— Count]=ADC12MEM6。 ADC12CTLOamp。 ADC12CTL1|=CONSEQ_1。//設(shè)置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A1 ADC12MCTL2=INCH_2。可以增加各種誤差補(bǔ)償?shù)乃惴?，以及更為?yōu)化的算法來減少誤差 [29]。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的性能還有待于進(jìn)一步提高和完善 。由于此時通信模塊已經(jīng)接入 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，處于通信狀態(tài)而不是命令狀態(tài)，所以送入的 AT 指令沒有任何的響應(yīng)，以至于 MCU 在等待超時后不斷重新?lián)芴?，程序無法往下運(yùn)行，導(dǎo)致 GPRS 終端程序“死循環(huán)” [27][28]。本文提出的系統(tǒng)提供了一種通用、先進(jìn)、有效的信息采集模型，稍加改動即可應(yīng)用到其它系統(tǒng)中，具有較強(qiáng)的可移植性，不但可以提高監(jiān)測的自動化程度，還可以節(jié)約大量的人力和資金，具有較高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。給出了各部分程序的流程圖、詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程及部分程序代碼。 下面對隨機(jī)讀和順序讀分別介紹。 流 程圖如圖 44所示 ， 程序代碼見附錄 A3。定時器 A處理和 A/D轉(zhuǎn)換部分的程序 參見附錄 A2。使用 PPP 協(xié)議登錄上之后，就可以通過 GGSN 連接到 Inter 了。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 表 1 AT 指令及功能 AZZ\r 復(fù)位模塊 ATEO\r 禁止回傳發(fā)送信息 AT+CGATT=1\r 附著到 GPRS 網(wǎng)絡(luò) AT+CGDCONT=1,IP,CMNET\r PDP 環(huán)境設(shè)置 AT+CGACT=1\r 激活 GPRS ATD*99***1\r 撥號 MC39I 的初始化如下： AT+IPR=38400；此命令用于把波特率設(shè)為 38400bps，默認(rèn)值為 9600bps。 初始化部分的程序見附錄 A1。下面主要介紹 C8051F310單片機(jī)初始化部分，初始化流程圖如圖 42 所示： 圖 42單片機(jī)初始化流程圖 當(dāng)單片機(jī)上電開始執(zhí)行控制程序前，必須先對所有 I/O 口和其它相關(guān)模塊及寄存器進(jìn)行初始化編程，設(shè)置成系統(tǒng)需要的工作模式。 （ 4） C語言適用范圍大。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是 計(jì)算機(jī) 最基本的工作單元。 編程語 言簡介 程序中的所有代碼都由 C語言編寫 。另外在芯片的輸入管腳放置一個 68uF 的濾波電容，減小輸入端受到的干擾 。MC39I 的 24～ 29 引 腳直接與 SIM 卡的對應(yīng)引腳進(jìn)行連接，便于檢測 SIM 卡是否插好，以及完成短信發(fā)送的功能 。當(dāng) /IGT管腳輸出高電平的時候， MC39I模塊不工作；當(dāng) /IGT管腳輸出為低電平的時候 ， MC39I模塊工作。 16一 23為數(shù)據(jù)輸沁輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0和 DCD0。由于傳輸數(shù)據(jù)的承載方式是 GPRS網(wǎng)絡(luò)，故 SIM卡華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 是不可或缺的， SIM卡的功能主要是儲存數(shù)據(jù) 及 在安全條件下完成客戶身份鑒權(quán)和客戶信息加密算法的全過程。 (5)透明數(shù)據(jù)傳輸，用戶只需接入或取出數(shù)據(jù)即可，無需編程 。 圖 32 單片機(jī) 最小系統(tǒng)原理圖 GPRS 模塊部分電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要采用 GPRS模塊 MC39I通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端與監(jiān)控中心的通 信 ，主要采用短消息收發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，下面對 MC39I模塊的功能特點(diǎn)及電路設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。 C8051F310單片機(jī)采用流水線結(jié)構(gòu)，機(jī)器周期由標(biāo)準(zhǔn)的 12個系統(tǒng)時鐘周期降為 1個系統(tǒng)時鐘周期，處理能力大大提高。本文 重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程終端部分的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對監(jiān)控中心的硬件結(jié)構(gòu)不做詳細(xì)的說明。 (5) 顯示功能。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端 n 個字節(jié) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端 圖 21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 [11][12] 系統(tǒng)各部分的主要功能 數(shù)據(jù)采集終端 模塊功能 (l) 參數(shù)采集和處理功能。 監(jiān)測站點(diǎn) 的設(shè)置與 監(jiān)測 范圍受到有線電視網(wǎng)的布局制約，特別是隨著電力地埋電纜的增加，缺點(diǎn)越來越明顯，不具備推廣普遍性 。 設(shè)計(jì)無線傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)終端單元，完成由各測點(diǎn)向監(jiān)測中心傳送信息的任務(wù)。 無線接入部分在移動臺與基站子系統(tǒng)(BSS)之間傳輸數(shù)據(jù)，核心網(wǎng)絡(luò)部分在 BSS和標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器之間中繼傳遞數(shù)據(jù) 。 采用 GPRS 公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用 。 GTP 即 GPRS 隧道協(xié)議，它將用戶數(shù)據(jù)及信令用隧道技術(shù)在 GPRS 網(wǎng)絡(luò) GSN 節(jié)點(diǎn)之間傳送。 Um 接口上的通信協(xié)議有 5 層，自下 而上依次為物理層、 MAC 層、 LLC 層、 SNDC 層和網(wǎng)絡(luò)層。 在國外對無線網(wǎng)絡(luò)及嵌入式系統(tǒng)的研究已達(dá)到很高的水平 [5]，例如美國航空公 司 于1995 年在達(dá)拉斯采用一套名為 AirData 的無線辦理登機(jī)手續(xù) 系 統(tǒng)，該系統(tǒng)由 SABRE 公司開發(fā)，采用 ATamp。因此需要一個高效、廉價(jià)的傳輸系統(tǒng)，將反映各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行狀 況的數(shù)據(jù)信息傳送給監(jiān)測中心，并且將監(jiān)測中心的控制命令傳送到各測點(diǎn)上。 本 文簡述了當(dāng)前無線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，將 GPRS 無線通信技術(shù)和單片機(jī) 技術(shù) 相結(jié)合，提出適用于工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的 GPRS 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案。在許多遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，例如水、電、煤氣表的自動抄錄、 IC卡電話機(jī)的話費(fèi)統(tǒng)計(jì)等分布式控制系統(tǒng)中，常常需要對眾多監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集和監(jiān)控，同時大部分的監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時發(fā)送到 監(jiān)測 中心的后臺服務(wù)器進(jìn)行處理。利用現(xiàn)有的 GPRS網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、永遠(yuǎn)在線等優(yōu)勢，為現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提供一種便捷的無線傳輸方式。 GPRS 采用基于分組傳輸模式的無線 IP 技術(shù)，以一種有效的方式高速傳送數(shù)據(jù)。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程 HDLC 的無線鏈路協(xié)議。 3）應(yīng)用 范圍廣 GPRS 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn) 等偏遠(yuǎn)地區(qū) 的接入需求。 GPRS邏輯結(jié)構(gòu)如圖 1所示 [9]。 本文的主要研究工作 隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，基于無線局域網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)取得了很大的發(fā)展，但對于環(huán)境惡劣、作業(yè)點(diǎn)分散、頻發(fā)小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)墓I(yè)應(yīng)用，目 前的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)難以滿足需要，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備之間的自由通信成為研究的熱點(diǎn)。但每月有固定基本費(fèi)用，且有集中器安裝的地點(diǎn)很可能假設(shè)電話線 比較困難。 遠(yuǎn)程終端由傳感器組、 C8051F310 單片機(jī)及外圍電路所組成的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和西門子的 MC39I 無線通信模塊三部分組成。在系統(tǒng)供電不足以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時發(fā)出報(bào)警并將信息傳送給監(jiān)控中心。 監(jiān)控中心的功能 監(jiān)控中心一方面與數(shù)據(jù)采集終端雙向通信， 實(shí)時接收從采集終端分站上傳的數(shù)據(jù)和報(bào)警信息 ，并記入數(shù)據(jù)庫供查詢；另一方面為管理人員提供一個友好的可視化界面，實(shí)時地華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 顯示各個參數(shù)、報(bào)警信息、各項(xiàng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并能以曲線圖或表格等形式表現(xiàn)出來，使得管理人員可直觀地了解現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。 C8051F310概述 C8051F310單片機(jī)，是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型 MCU芯片，是真正能獨(dú)立工 作的片上系統(tǒng) （ SOC） [15]。該 系統(tǒng)的時鐘部分都是采用晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的。 (3)按流量計(jì)費(fèi)。 圖 33 MC39I功能結(jié)構(gòu)圖 其中， GSM基帶處理器是 MC39I的核心部件，其作用相當(dāng)于一個協(xié)議處理器，用來處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送的 AT指令； 匹配電源為處理器及射頻部分提供所需電源； 射頻部分主要實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)制和解調(diào)，以及外部射頻信號與內(nèi)部基帶處理器之間信號 的 轉(zhuǎn)換 。 24一 24為 SIM卡引腳，分別為 CCIN、 CCRST、 CCIO、 CCCLK、 CCVCC、 CCGND。MC39I無線模塊部分的開關(guān)機(jī)、工作方式、工作狀態(tài)級工作內(nèi)容等均由 C8051F310單片機(jī)控制 ，它與 C8051F310的連接方式如圖 36所示 。 MC39I 模塊的串口中 DTR0 和 RTS0 兩個管腳為輸入管腳，因此分別通過 10k 的電阻將這兩個管腳拉高。 圖 37 電源電路圖 MC39I模塊電源電路 MC39I 模塊電源電路 如圖 38 所示： 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 38 對于 MC39I 模塊可由外部 的單電源供電，在本系統(tǒng)中采用 供電，由于該電源部分的輸出電流必須滿足輸出電流能達(dá)到 2A，在此采用可調(diào)式穩(wěn)壓芯片NATIONAL 公司的 LP3966ADJ 芯片。電路中采用二極管作為 ESD保護(hù)電路，考慮到干擾問題，采用電容進(jìn)行濾波處理，增加采集電路的抗干擾問題。 C語言是一種很有發(fā)展前途的高級程序設(shè)計(jì)語言。 （ 3） C語言功能齊全。各個模塊在完成各自的任務(wù)后通過改變標(biāo)志的方式通知主程序可以繼續(xù)執(zhí)行下一步工作。如果 WDT 超過了設(shè)定的定時時間，則發(fā)生系統(tǒng) 復(fù)位。表 1 中 AT 指令按照先后順序執(zhí)行，執(zhí)行前 5 條 AT指令時， MC39I 模塊返回“ OK”表示指令執(zhí)行正確，返回“ ERROR”表示執(zhí)行指令的錯誤。如果返回 0K，則 GPRS 連接成功；如果返回 ERROR，則意味著 GPRS 連接失敗。如圖 43所示為該模塊的程序流程圖。下面對單字節(jié)寫 、 可按頁寫兩種方式分別進(jìn)行介紹。 可 按頁寫的程序流程與 單 字節(jié)寫的流程相同，這里不再介紹。它的開始操作可隨機(jī)讀是一樣的，在讀完一個字節(jié)后，對 24LC02B發(fā)送確認(rèn) (ACK)信號，再繼續(xù)讀下一個字節(jié)，當(dāng)讀到最后一個字節(jié)的時候，單片機(jī)需要在總線上產(chǎn)生停止信號。 原理試驗(yàn)證明本方案切實(shí)可行，軟件、硬件運(yùn)行正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。這樣，就避免了程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的“死循環(huán)”問題。第一個是時間規(guī)則，當(dāng) MC39I 發(fā)現(xiàn)在“ AT$TIMEOUT==1005000” ms(默認(rèn)是 1000ms)內(nèi)沒有新數(shù)據(jù)被收到，則 MC39I 就把當(dāng)前收到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送出去 。增加顯示功能，以便工作人員在現(xiàn)場就可以隨時讀出數(shù)據(jù)。//設(shè)置 ENC為 0，從而修改 ADC12寄存器的值 ADC12CTL1|=CSTARTADD_0。//設(shè)置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A6 ADC12MCTL6=INCH_7+EOS。//使能 ADC轉(zhuǎn)換 return。 ADC— BUF[10*3+nADC— Count]=ADC12MEM3。i++) { ADC— BUF— Temp[i]=ADC— BUF[i]。//等待 ACK if(nTemp amp。//等待 ACK if(nTemp amp。//寫命令 12CSTART()。 12CTxByte(nValue)。//啟動數(shù)據(jù)總線 12CTxByte(nTemp)。 if(nADC— Count=10) { for(i=0。 ADC— BUF[10*1+nADC— Count]=ADC12MEM1。//時鐘分頻為 1 ADC12CTL1|=（ SHP） 。//設(shè)置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A4 ADC12MCTL5=INCH_5。//設(shè)置 ~ ADC12CTL0amp。監(jiān)控中心可在遠(yuǎn)方控制數(shù)據(jù)采集終端的開關(guān)量輸出的開閉。當(dāng)建立 TCP/IP 連接后，有大量的數(shù)據(jù)要通過 MC39I 傳送到監(jiān)控中心時，數(shù)據(jù)的分包要遵循哪些規(guī)則呢 ?這是本文要關(guān)注的問題。而由于模塊本身的原因，模塊不一定會響應(yīng)每條 AT 指令，或者不一定會在特定的時間內(nèi)響應(yīng) AT 指令，或者出現(xiàn)其他意外，因此程序很有可能陷入“死循環(huán)” (死等某個返回值 )。 PC機(jī)的并 口 通過 JTAG仿真器與ARM硬件平臺上的 JTAG接口連 接，用于下載和調(diào)試程序。程序流程圖如圖 45， 程序代碼見附錄 A4。當(dāng)寫完第一個字節(jié)后，單片機(jī)繼續(xù)寫下一個內(nèi)容，在寫完最后一個字節(jié)后，單片機(jī)在總線上產(chǎn)生停止信號。串行存儲器主要有讀 /寫操作，下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。 如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個標(biāo)志位 ， 通知主程序，告訴主程 序己經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。移動終端的類別有 A、B、 C 三類 ， A 類是 GPRS 上網(wǎng)和 GSM 的語音通信功能可以同時使用； B 類是二者不能同時使用，但可以自動切換； C 類也不能同時使用，必須人工切換； CG 為 GPRS 模式，CC 為 GSM 模式。 MC39I 模塊參數(shù)設(shè)置是完成 GPRS 上網(wǎng)的必要配置工作。初始化時，可以對 OSCICN 內(nèi)部振蕩器控制寄存器的 IFCN 位編程設(shè)置分頻值，為了配合與 MCU 的各外部模塊的工作頻率，可以通過設(shè)置振蕩器與時鐘控制寄存器相應(yīng)的標(biāo)志位，對應(yīng)程序如下： Void Init_CLK(void)//時鐘初始化 { OSCICN=0x83； //允