【正文】 要對接收到的字符串做一定的處理。這部分的主要內(nèi)容是對這部分程序的介紹。SCON0 是 UART0 控制寄存器，該寄存器包含了串行口中斷的標(biāo)志位主要用于設(shè)置UART0 的工作方式。其波特率的計(jì)算公式如公式（ 41） 所描述。這類命令用于查詢設(shè)置命令或內(nèi)部程序設(shè)置的參數(shù)及其取值范圍，其格式為 “AT+CXXX= ？ ” 。這些子函數(shù)包括發(fā)送 AT 命令子函數(shù)、發(fā)送字符串子函數(shù)、字符串處理子函數(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子函數(shù)四類功能。在GPRS 模塊發(fā)送 AT 命令和采集的數(shù)據(jù)時(shí)都必須要用到字符串發(fā)送函數(shù)。由于 GPRS 模塊返回到單片機(jī)串口的數(shù)據(jù)含有一些不可顯示字符，如果想從接收的字符串中提取出有用信息就要對接收到的字符串做一定的處 理。本系統(tǒng)在發(fā)送字符 串時(shí)使用的是查詢方式。當(dāng)程序中有字時(shí)要禁能串行口中 斷。只有在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)注冊完畢的狀態(tài)下 GPRS 模塊才能建立 TCP 鏈接，建立的快慢與信號強(qiáng)度有關(guān)。前面板是圖形用戶界面，主要由控制控件和顯示控件組成，相當(dāng)于儀器的面板。在本系統(tǒng)中，上位機(jī)軟件對服務(wù)器監(jiān)聽端口進(jìn)行監(jiān)聽。 為了更清楚的說明該上位機(jī)軟件的程序結(jié)構(gòu)，圖 413 示出了上位機(jī)軟件 的程序流程圖。圖414 所示為 GPRS 上位機(jī)的程序框圖。 而接收字符窗口內(nèi) 顯示 的是數(shù)據(jù)采集終端向服務(wù)器發(fā)出的采集數(shù)據(jù)。最后，感謝 學(xué) 校對我大學(xué) 三 年來的培養(yǎng)，在這里我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識技能，還學(xué)到了很多做人的道理，這一切都將使我終身受益。 在這兩個(gè)多月的 課程 設(shè)計(jì)過程中，通過課題的研究，使我將所學(xué)的專業(yè)理論知識與實(shí)際開發(fā)結(jié)合起來，做到了理論聯(lián)系實(shí)際，提高了動手能力。端口指的是上位機(jī)軟件運(yùn)行時(shí)監(jiān)聽的端口號，應(yīng)該注意的是該端口 號必須與 GPRS 模塊發(fā)出建立 TCP 鏈接申請時(shí)的端口號一致。039。本系統(tǒng)選擇的監(jiān)聽端口的端口號為 3000。 TCP控件選板如圖 412所示， TCP 各個(gè)控件的功能解釋如表 42 所示。 圖 411 所示為 GPRS 模塊初始化的程序流程圖。 “ 關(guān)回顯 ” 指的是關(guān)掉 GPRS 模塊返回接收的 AT命令行的功能。當(dāng)程序中有字進(jìn)入等待 TI 置 1的等待循環(huán)結(jié)構(gòu)。為了保證程序的穩(wěn)定性，在發(fā)送字符串時(shí)要禁能串行口中斷。當(dāng)程序中有字節(jié)寫入 SBUF0 寄存器時(shí)，串行口立即進(jìn)入字符串發(fā)送狀態(tài)。圖 47給出 “AT” 命令的程序流程圖。這類命令用于讀出受 GSM 模塊內(nèi)部程序控制的不可變參數(shù)，其命令格式為 “AT+CXXX” 。 20 N Y Y 中斷起始地址 R I = 1 ？ Y N 接收數(shù)組長度 =0 ？ Y N 數(shù)組存放位置清 0 R I = 0 ，讀 S B UF 接收數(shù)組長度 最大值 ？ 保存數(shù)據(jù)，長度 +1 ，數(shù)組存放位置 +1 T I = 1 ？ T I = 0 N 中斷返回 圖 46 串行口通信的程序流程圖 簡單的 AT 指令介 紹 AT 命令是指以 “AT” 或 “at” 開始并以 CR結(jié)束的命令。和時(shí)鐘源選擇相關(guān)的寄存器有系統(tǒng)時(shí)鐘選擇寄存器 CLKSEL 和外部振蕩器控制寄存器 OSCXCN 還有與鎖相環(huán)相關(guān)的寄存器。一個(gè)接收覆蓋位用于指示新的接收數(shù)據(jù)已被鎖存到接收緩沖器而前一個(gè)接收數(shù)據(jù)尚未被讀取。于 GPRS 模塊返回到單片機(jī)串口的數(shù)據(jù) 含有一些不可顯示字符根據(jù) GPRS 模塊 AT 指令手冊， GPRS 模塊返回的數(shù)據(jù)最多有兩個(gè)換行符，所以在字符串處理子函數(shù)中只需要兩個(gè)存儲字符串的數(shù)組 Rec_temp1 和 Rec_temp2 就行了。這兩種格式是通過ADC0 控制寄存器 ADC0CN 的最低位 AD0LJST 設(shè)置的。由于 GPRS 模塊返回到單片機(jī)串口的數(shù)據(jù)含有一些不可顯示字符，如果想從接收的字符串中提取出有用信息就要對接收到的 字符 串做一定的處理。然后總線控制器就可以發(fā)送啟動溫度轉(zhuǎn)換或 者 讀取溫度的指令?？紤]到第二種方案程序的復(fù)雜性，本課題采用了第一種方案。由于該器件是基于單線總線的，所有的讀寫操作都有一條數(shù)據(jù)線來完成，所以在使用過程中總線控制器必須要嚴(yán)格的遵據(jù)其芯片手冊，器件的讀和寫都是從低位到高位逐位進(jìn)行的。根有的 DS18B20 掛在同一條線上。 DS18B20 還有一個(gè) 64位的光刻 ROM，每一個(gè) DS18B20 出廠時(shí)都有一個(gè)唯一的序列號，這個(gè)唯一的序列號就存儲于這個(gè) 64位的 ROM 存儲器中。 主程序流程圖 圖 41 是主程序的程序流程圖。 注意，如果通過充電回路（接到 POWER 引腳）供電，或者通過電 池供電（接到 VBATT+引腳），那么 IGT 信號必須維持至少 1 秒。 SIM 卡外圍電路如圖 所示。 GTM900C 的邏輯框圖如圖 所示。反之，當(dāng) DTU 收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的 TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容 ，立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。因此，只能由 GPRS DTU 主動連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動連接 GPRS DTU。 7 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元的工作流程 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元（簡稱 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）。電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖如圖 所示。其中，電容的作用是幫助晶體起振，其典型值為 33pF。 5 這個(gè)時(shí)鐘基準(zhǔn)就是依靠單片機(jī)的外部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)的。 另外， C8051F120 單片機(jī)還增加了一些其他的功能和一些關(guān)鍵性的改進(jìn)。 在運(yùn)行速度方面， C8051F120單片機(jī)是擁有流水線結(jié)構(gòu)的高速 CIP51內(nèi)核，與8051內(nèi)核完全兼容，其流水線結(jié)構(gòu)使得該單片機(jī)的指令周期與時(shí)鐘周期相同。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 整個(gè)基于 GPRS 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件部分包括 C8051F120 的最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊和 GPRS 模塊幾個(gè)部分電路。本課題在這部分采集的數(shù)據(jù)選擇了比較容易實(shí)現(xiàn)的電壓和溫度數(shù)據(jù)。國際上有名的大型電信設(shè)備制造廠商也都在積極開發(fā)GPRS 的相關(guān)產(chǎn)品，提出了一系列的解決方案，世界各地的移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也紛紛響應(yīng)，配合電信設(shè)備制造廠商提供了大量的 GPRS 服務(wù)區(qū)。但是，目前大多數(shù)嵌入式的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)功能十分有限。上位機(jī)監(jiān)控程序采用 java 程序進(jìn)行編寫 ,調(diào)用功能 強(qiáng)大的串口通訊 APIjavam20win32。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)據(jù)采集 無線 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 上位機(jī) Implementation of terminal monitoring data acquisition based on GPRS This paper proposed one kind of wall outside surface data acquisition system39。以單片機(jī)作為控制器的核心，與一些監(jiān)測、伺服、指示等設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)一定的功能。 GPRS 可提供以下一系列交互式業(yè)務(wù)：點(diǎn)對點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（ TP． CLNS）；點(diǎn)對點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè) 2 務(wù) (PTP． CONS)；點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù) (PTM)。 控制芯片的選擇 控制芯片對一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說是至關(guān)重要的，控制芯片的選擇決定了一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度以及程序的穩(wěn)定性等性能。該系統(tǒng)的原理框圖如圖 31所示。而片內(nèi)集成的鎖相環(huán)（ PLL）電路使得其最高運(yùn)行速度可達(dá) 100MHz，這可以在很大程度上提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和靈敏度。在中斷功能方面， C8051F120 將中斷源擴(kuò)展至 20 個(gè)。 C8051F120單片機(jī)內(nèi)部含有一個(gè)外部振蕩器驅(qū)動電路。 1233pFC233pFC1GND XTAL126XTAL227U1C8051F120 圖 32 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 串行通信是單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的一種重要的通信方式。 6 C1+2C14C2+5C26EN1SHUTDOWN20ONLINE14STATUS11T1IN13T2IN12R1OUT15R2OUT10VCC19V+3V7GND18T1OUT17T2OUT8R1IN16R2IN9SP3223EU6VCCGNDXRXXTXGNDVCC1234567891110J1GNDC10 C11C12C13C14 圖 33 串口電路電路圖 GPRS 的工作原理及其模塊電路 GPRS 模塊是實(shí)現(xiàn)基于 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵模瑥囊韵聨讉€(gè)部分對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。然后， GPRS DTU 登陸 GSM 網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行 GPRS PPP 撥號。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。 通過有線的數(shù)據(jù)采集中心，同時(shí)與很多個(gè) GPRS DTU 進(jìn)行雙向通信。 34 GTM900C 的邏輯框圖 GPRS 模塊的電路 GPRS 模塊部分的電路分為四個(gè)部分：供電電源電路，串行通信電路， SIM 卡外圍電路以及 GTM900C 外圍電路。 9 VCC1RST2CLK3CCIN7GND4VPP5IO6VCC8U8SIM100pFC2222RR1622RR1722RR1822RR1910KR2010KR2127nHL2CCGND GNDCCGNDCCVCCCCINCCCLKCCRSTCCVCC 圖 36 SIM 卡外圍電路電路圖 （ 3） GTM900C 外圍電路 GTM900C 是華為公司生產(chǎn)的一款雙頻 GSM/GPRS 無線通信模塊。（ 2） SYNC 引腳可以用來輸出一個(gè)同步信號（ synchronization signal），也可以在應(yīng)用使來控制一個(gè) LED2 燈的輸出狀態(tài)。 12 圖 41 主程序流程圖 主程序決定了系統(tǒng)的框架，系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的各種功能都需要通過主程序?qū)崿F(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)多路溫度采集的系統(tǒng)中，可以把所有的 DS18B20 掛在同一條線上?？偩€控制器就是通過它們的 ROM 中存儲的唯 一的序可以把所有的 DS18B20 掛在同一條線上。由于讀字節(jié)的時(shí)序和寫字節(jié)的相似，限于篇幅這里只給出讀字節(jié)的程序流程圖。圖 43 給出了讀取 DS18B20 序列號的程序流程圖。然后把所讀得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就可以得到該地點(diǎn)的環(huán)境溫度。字符串處理子函數(shù)的程序流程圖如圖 49所示。當(dāng) ADC0LJST 為 1 時(shí)，ADC0H:ADC0L 寄存器數(shù)據(jù)左對齊。 電壓數(shù)據(jù)采集的程序流程圖如圖 45 所示。 要使用 UART0 必須現(xiàn)在交叉開關(guān)的設(shè)置時(shí)使能 UART0，交叉開關(guān)是通過 XBR0、XBR1 和 XBR2 這三個(gè)寄存器設(shè)置的。與定時(shí)器相關(guān)的寄存器有定時(shí)器控制寄存器 TCON、定時(shí)器方式寄存器 TMOD 和時(shí)鐘控制寄存器 CKCON 等不再做詳細(xì)介紹。一般來講 AT 命令包括四種類型：（ 1）設(shè)置命令。 表41是本系統(tǒng)所涉及的幾條 AT 指令及其 功 能。 22 Y N 開始 T im e o u t= 0 T im e o u t+ + 發(fā)送“ AT ” 等待 5 0 0 M S 處理接收字符串 接收到“ OK ” ？ Y T im e o u t 6 ？ N 標(biāo)志位置 0 返回 標(biāo)志位置 1 圖 47 給出 “AT” 命令的程序流程圖 在發(fā)送 “AT” 命令后，考慮到數(shù)據(jù)傳輸有一定的延時(shí)，在程序中總 是要限定等待一定的時(shí)間。字符串發(fā)送完畢后，標(biāo)志位 TI 會置 1，在程序中我們寫入SBUF0 之后就進(jìn)入等待 TI 置 1的等待循環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)程序中有字節(jié)寫入 SBUF0 寄存器時(shí)，串行口立即進(jìn)入字符串發(fā)送狀態(tài)。直到字符串全部發(fā)送完畢才使能串行口中斷并返回到主程序。然后判斷 SIM 卡是否插入。 26 圖 411 GPRS 模塊初始化程序流程圖 Y N Y Y Y Y 開始 AT 測試成功？ N 關(guān)回顯成功？ N 有 SIM 卡？ N 測試信號強(qiáng)度 信號強(qiáng)度 10？ N 網(wǎng)絡(luò)已注冊？ Y N apn 配置成功？ 進(jìn)入 TCP/IP 功能？ 域名解析 打開一條 TCP鏈接？ 進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸功能 27 基于 LabVIEW 的上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì) 圖形化軟件開發(fā)系統(tǒng)是用工程人員所熟悉的術(shù)語和圖形化符號代替常規(guī)的文本語言編程，界面友好，操作方便，可大大縮 短系統(tǒng)的開發(fā)周期和系統(tǒng)開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，深受專業(yè)人員的青睞。 圖 412 TCP 控件選板 在本系統(tǒng)中，我們要利用 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)一個(gè)用于 TCP 數(shù)據(jù)接收的上位機(jī)軟件。 表 42 TCP 編程 VI 函數(shù)功能列表 VI 函數(shù)名稱 功能 TCP 偵聽 在