【正文】 許使用內(nèi)部振蕩器，并設(shè)置內(nèi)部振蕩器的輸出不分頻（分頻值為 1）最高頻 CLKSEL=0x00； //使用內(nèi)部振蕩器 } 關(guān)閉看門狗 關(guān)中斷 時(shí)鐘初始化 串口 0 初始化 串口 1 初始化 ADC 初始化 開中斷 系統(tǒng)上電 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 2） 看門狗定時(shí)器：本系統(tǒng)中看門狗定時(shí)器 (WDT)的主要功能是避免程序“跑飛”。系統(tǒng)的軟件部分可分為：主程序模塊；初始化模塊；數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)存取模塊；無線通信模塊；定時(shí)器中斷和串口中斷模塊等。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng) 應(yīng)用程序 ，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序 [21][22]。如圖 39所示為模擬量采集具體的電路。除了 MC39I 外均采用 電壓供電，考慮到硬件統(tǒng)對(duì)電源要求具有穩(wěn)壓功能和紋波小等特點(diǎn)，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗 等特點(diǎn)，因此該硬件系統(tǒng)的 電源部分采用 TI 公司的 TPS76033 芯片實(shí)現(xiàn)。 MC39I 的 異步 串行接口 RXD0、 TXD0 連接到 C8051F310 的異步串行口 UART0， 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì) MC39I 發(fā)送和接收指令的控制 。模塊電源主要由開關(guān)電源芯片LM2576轉(zhuǎn)換提供：上電時(shí)使用 ／ IGT引腳啟動(dòng) GSM引擎；通過 SP323E將所有的信號(hào)線都引至 9針 串口連接器 DB9，這樣使用 PC機(jī)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的全部功能．同時(shí)將 9針串口中的 TXD、 RXD、 DTR和 DCD信號(hào)直接引出，通過 C8051F310單片機(jī)直接對(duì) MC39I進(jìn)行操作：使用 SYNC引腳控制一個(gè) LED可以顯示 MC39I所處的狀態(tài)：其他外部接口還包括 SMA華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 天線接口、 SIM卡座接口等。 圖 34 ZIF連接器的管腳圖 這 40個(gè)引腳可以劃分為 5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入輸出、 SIM卡、音頻接口和控制。 MC39I結(jié)構(gòu) MC39I內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有：射頻區(qū) 、內(nèi)部 FLASH、 SRAM、 GSM基帶處理器、匹配電源和一個(gè) 40腳的 ZIF插座。 (2)支持雙頻 GSM/GPRS，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)，只需一張 SIM卡即可。 C8051F310最小系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 圖 32所示為單片機(jī) 最小系統(tǒng)原理圖 。 圖 31 硬件組成 結(jié)構(gòu)圖 從結(jié)構(gòu)框圖中可以看出終端的硬件系統(tǒng)含有 5個(gè)部分： 由 C8051F310為 MCU的主控部分 ；基于 GPRS的無線傳輸模塊部分；由傳感器組及前端運(yùn)放組成的數(shù)據(jù)采集部分； 以BC7281芯片接口的按鍵及顯示器等外圍電路部分 ；電源部分 。同理， GPRS 模 塊接收到的數(shù)據(jù)包同樣需要協(xié)議轉(zhuǎn)換才能送至監(jiān)控終端進(jìn)行接收處理。記錄系統(tǒng)主要參數(shù)在上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)初始化。從務(wù)實(shí)的角度出發(fā)， GPRS作為電能量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)，同時(shí)綜合采用先進(jìn)安全方案以構(gòu)建 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)是較佳的選擇。但專門建設(shè)電纜或光纜網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備投資大，工期長(zhǎng)，系統(tǒng)性價(jià)比太低。 GPRS提供了兩種類型的服務(wù) :點(diǎn)到點(diǎn)服務(wù) ( PTP)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù) ( PTM) [10]。 GPRS無線通信系統(tǒng)基本原理 GPRS是一種基于 GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù) ,提供端到端的、廣域的無線 IP連接。GPRS 網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制 ，具備極強(qiáng)的抗干擾性能 。 MAC 的主要作用是定義和分配空中接口的 GPRS 邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動(dòng)臺(tái)共享。 GPRS 技術(shù)（公用電話網(wǎng)技術(shù)） GPRS(General Packet Radio Service),即通用無線分組業(yè)務(wù) , 介于第二代和第三代網(wǎng)絡(luò)之間，是基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)上的一種新的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。而在通信領(lǐng)域中，移動(dòng)通信 (GPRS)網(wǎng)則是這個(gè)領(lǐng)域中發(fā)展最積極最活躍最快的分支之一。 通過 實(shí)驗(yàn)調(diào)試驗(yàn)證了本系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。終端與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備通過串口相連，在單片機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的 PPP 協(xié)議，并用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) GPRS 模塊 MC39I，使其經(jīng)過 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)連接到 Inter，最后與 Inter 上的監(jiān)控中心電腦建立連接 ，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心間的可靠數(shù)據(jù)無線通信。 當(dāng)今世界己進(jìn)入了飛速發(fā)展的信息時(shí)代，信息產(chǎn)業(yè)己成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，通信則成為信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最為迅速，進(jìn)步最快的行業(yè)。 通 過此系統(tǒng)，航空公司不必有固定華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的 CheekIn 柜臺(tái)，旅客也不必在柜臺(tái)前大排長(zhǎng) 龍 ，通過 CDPD(蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)網(wǎng) )網(wǎng)絡(luò)，航空公司地勤人員可以在機(jī)場(chǎng)內(nèi)的任 何 地方為旅客辦理登機(jī)手續(xù)，資料來回處理時(shí)間僅需 2 至 6 秒，如此航空公司可 以 為旅客提供更高品質(zhì)的服務(wù)，節(jié)省固定柜臺(tái)的昂貴租金，同時(shí) 旅客的滿意度也 大 幅提高，公司的形象也有所提升。 RLC 負(fù)責(zé) LLPDU 的拆裝與重組，并提供可靠的無線鏈路。中心可以與多個(gè)采集點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾 [8]。 5） 系統(tǒng)的傳輸容量大，擴(kuò)容性能好 由于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，?GPRS 技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的 TCP/IP 通信架構(gòu)，具備良好的擴(kuò)展性能，一個(gè)監(jiān)控中心可輕松支持 幾千個(gè)數(shù)據(jù)采集器的通信接入 ，從而可以實(shí)現(xiàn)與Inter 的無縫連接 。 GGSN是網(wǎng) 關(guān) GPRS支持節(jié)點(diǎn)，主要是起網(wǎng)關(guān)和路由作用，它把 GSM網(wǎng)絡(luò)中的 GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，傳送到遠(yuǎn)端的 TCP/IP或。 電纜光纜網(wǎng)主要用于環(huán)網(wǎng)控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性很好。 根據(jù)上述對(duì)供電企業(yè)系統(tǒng)可選用通信方式的分析比較可以看出，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，原有的遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)采用的通信方式已不能滿足供電和用電部門的需要。 (2) 存儲(chǔ)一記錄功能。 GPRS無 線通信模塊功能 功能 (1) 協(xié)議轉(zhuǎn)換 :待發(fā)數(shù)據(jù)送至 GPRS 模塊 ， GPRS 模塊首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后再將其封裝成 GPRS 分組數(shù)據(jù)包 才 能發(fā)送至 GPRS 無線基站。數(shù)據(jù)采集和傳輸終端硬件組成框圖如圖 31所示。處理器最高運(yùn)行時(shí)鐘可達(dá) 25MHz。 MC39I無線通信模塊主要有以下功能 [19][20]: (1)永遠(yuǎn)在線，即用戶可以隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。 (7)抗干擾設(shè)計(jì)， GPRS提供四種不同的編程方式，分別提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)能力。圖 34為 ZIF連接器的管腳圖。 GPRS模塊 MC39I的應(yīng)用電路總體框圖如圖 35所示。 C8051F310與 MC39I的數(shù)據(jù)傳輸均通過異步串行通訊接口實(shí)現(xiàn)這里采用三線制連接，50Ω 天線 單片機(jī)控 制口 模塊電源 /IGT 模塊 MC39I RS232 電平轉(zhuǎn)換 SYNC 狀態(tài)指示 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 一收一發(fā)及地線。 單片機(jī)電源電路 整個(gè)系統(tǒng)采用 5V 供電。由于 A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)為電壓，也就是參考源為電壓，所以 A/D轉(zhuǎn)換的是電壓，這樣需要將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。它既具有 高級(jí)語言 的特點(diǎn)，又具有 匯編語言 的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點(diǎn)是 代碼 及數(shù)據(jù)的分隔化， 即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。 單片機(jī)控 制 GPRS 模塊程序設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，各模塊之間相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)子程序完成一定的功能，需要時(shí)由主程序進(jìn)行調(diào)用，這樣不僅便于程序的調(diào)試，而且有利于實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展和程序的修改和移植。 （ 1） 時(shí)鐘設(shè)置： C8051F 復(fù)位后默認(rèn)內(nèi)部振蕩器工作方式，基頻為 左右，并以此為系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng) MC39I 模塊接收到 AT 指令后，將會(huì)觸發(fā)并通過執(zhí)行模塊內(nèi)部程序完成該指令要求的動(dòng)作，并返回相應(yīng)值。 AT+CGCLASS＝“ B” ；此命令設(shè)置移動(dòng)終端的類別為 B 類。數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔則通過定時(shí)器 A來完成，就是在每次定時(shí)器 A中斷到來時(shí)讀取 A/D采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止 A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換 。單片機(jī)通過 12C與串行存儲(chǔ)器進(jìn)行接口本系統(tǒng)使用的串行存儲(chǔ)器為 24LC02B。 可 按頁寫操作的第一個(gè)字節(jié)的操作和按字節(jié)寫操作是一致的。首先由單片機(jī)發(fā)送一個(gè)控制字節(jié)，然后發(fā)送是否設(shè)置標(biāo)志 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 讀取數(shù)據(jù) 停止 A/D 轉(zhuǎn)換 定時(shí)器 A 中斷到來 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 地址數(shù)據(jù)，最后讀出該地址的數(shù)據(jù)。 5 調(diào)試與分析 系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)境由宿主機(jī) (即 PC機(jī) )和目標(biāo)板組成。 (1)如何避免程序陷入“死循環(huán)” 在程序?qū)νㄐ拍K進(jìn)行操作 (初始化或撥號(hào) )時(shí)，由于每條 AT 指令的返回時(shí)間不一致，程序需要等待返回值的時(shí)間也不一樣，因此無法使用“看門狗”來防止程序陷入“死循環(huán)”。 (3)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的分包 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 GPRS 是基于 IP 的數(shù)據(jù)分組傳送技術(shù)，分組交換也稱為包交換，即將用戶要傳送的數(shù)據(jù)按一定長(zhǎng)度分割成若干個(gè)數(shù)據(jù)段，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到目標(biāo)機(jī)。增加開關(guān)量采集檢測(cè)，并向監(jiān)控中心傳送 。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 參考文獻(xiàn) [1] 呂捷 .GPRS 技術(shù) [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社， ： l— 127. 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