【正文】 .................................... 9 無線自動抄表方式分析 ........................................................................................ 9 總線抄表 ........................................................................................ 9 低壓電力線載波 抄表 ............................................................................... 10 紅外抄表 ................................................................................................... 12 無線電波抄表 ........................................................................................... 12 電話線網(wǎng)抄表 ........................................................................................... 13 以太網(wǎng)抄表 ............................................................................................... 14 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)無線 抄表 ...................................................................... 15 基于 GPRS 的復(fù)合式無線自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)建 .............................................. 16 復(fù)合式無線自動抄表系統(tǒng)構(gòu)建 ............................................................... 16 數(shù)據(jù)傳輸形 式的選擇 ............................................................................... 17 系統(tǒng)組網(wǎng)方式的選擇 ............................................................................... 18 4 數(shù)據(jù)終端設(shè)備的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................... 19 硬件平臺的整體構(gòu)建 .......................................................................................... 19 無線抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................................................................................. 20 無線通信模塊的比較和選擇 ................................................................... 20 無線 GPRS 模塊 ZWG23DP GPRS DTU 外圍電路設(shè)計(jì) .......................... 23 MCU 主控制器及周邊電路設(shè)計(jì) ............................................................ 26 AT89S52 單片機(jī)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu) .................................................................... 27 AT89S52 串口特點(diǎn)及外圍電路設(shè)計(jì) ........................................................ 28 串口特點(diǎn) ........................................................................................ 28 通信接口電路 ................................................................................ 29 無線抄表系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) .................................................................................. 31 MCU 控制 GPRS 模塊 ZWG23DP 軟件的設(shè)計(jì) ..................................... 31 ：上位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)： ............................................................................ 34 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 ............................................................................................................ 38 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .............................................................................................................. 38 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析 .................................................................................................. 38 實(shí)驗(yàn)總結(jié) .............................................................................................................. 39 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 39 致謝 .................................................................................................................................... 42 Ⅵ GPRS 遠(yuǎn)程登陸數(shù)據(jù)終端設(shè)計(jì) 學(xué) 生 : 萬天元 長江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院信息系 指導(dǎo)教師 : 趙承志 長江大學(xué)電信學(xué)院 [摘要 ]水表、電表和氣表的抄錄是城市生活的一個(gè)大問題。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 [關(guān)鍵詞 ]： GPRS 模塊，基于 GPRS 的無線抄表系統(tǒng)的研究， ZWG23DP。其穩(wěn)定性高，價(jià)格低廉，同時(shí)可以省去協(xié)議的編寫，節(jié)約大量開發(fā)成 本和時(shí)間，系統(tǒng)軟件均使用 C 語言編寫，稍加改動就可以在各種控制器上實(shí)現(xiàn)，可移植性也較強(qiáng)。傳統(tǒng)的人工抄表模式的弊病越來越突出，錯(cuò)抄、漏抄、估抄的現(xiàn)象嚴(yán)重，竊電問題嚴(yán)重，尤其是工業(yè)大用戶的竊電問題，由于數(shù)額較大，嚴(yán)重地?fù)p壞了電力企業(yè)的利益。根據(jù)電能表的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)無線自動抄表主要有兩種方式： 一是通過電能表本身來解決，即是采用 IC 卡或電卡等形式的電能表，用戶在售電機(jī)上買電后將卡插入自己的表中即可用電，預(yù)先將使用的電量記錄在售電機(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)先買電后使用； 另一種就是利用無線自動抄表系統(tǒng)來解決。 20 世紀(jì) 90 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的普及，不少廠家提出了基于 通訊的無線自動抄表系統(tǒng)，但需要鋪設(shè)專用的通信通道。 80 年代以來，美國在 AMR 技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用上就已取得了長足的進(jìn)步：在 1998 年度，美國共有 791 項(xiàng) AMR 應(yīng)用項(xiàng)目，其中約有 550 萬臺電表實(shí)現(xiàn)了無線自動抄表，到 20xx 年已經(jīng)有 910 萬美元的營業(yè)額。因此，在我國電力網(wǎng)絡(luò)中、低壓配電系統(tǒng)加快實(shí)行電力無線自動化工程是一個(gè)必然的趨勢。 GPRS 技術(shù)及優(yōu)點(diǎn) GPRS 是在現(xiàn)有 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為 GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在 BSS側(cè)，因?yàn)?GPRS 與 GSM 采用相同的基本調(diào)制方式和無線信道傳輸速率，因此不需改動現(xiàn)有基站無線設(shè)備的硬件。經(jīng)過仔細(xì)分析 TCP/IP 協(xié)議族中的各協(xié)議，許多協(xié)議在無線自動抄表數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中是用不到的。微控制器通過串行口，采用 AT 命令控制 GPRS 模塊，進(jìn)行撥號、設(shè)置等操作。附著過程用于接入 GPRS 網(wǎng)，通過附著過程將自己的信息登記在 SGSN 中，SGSN 就可以對用戶進(jìn)行移動性管理；激活過程用于激活 IP 協(xié)議，使數(shù)據(jù)能以 IP 報(bào)的形式進(jìn)行傳送，通過激活過程， GPRS 通信模塊與 GGSN 建立一條邏輯通路，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通信模塊將收到的 PPP 幀解包，重新封裝成 SM 消息，通過無線鏈路傳到 SGSN。塊（包）數(shù)據(jù)典型的應(yīng)用為電能計(jì)量和抄表等系統(tǒng)，其應(yīng)用環(huán)境通常是配網(wǎng)，分布的面很廣，單獨(dú)為其建立通信網(wǎng)成本很高，維護(hù)困難。 總線抄表系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 所示。 低壓電力線載波抄表 電力線載波的抄表方式是一種利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)進(jìn)行抄表的方式，低壓電力線通到了每家每戶，利用低壓電力線作為無線自動抄表系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)通道，具有無需布線、安裝使用比較方便，而且無需支付抄表數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁M(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù) Shannon 定理，其信道容量 C=Blog(1+SN)2，其中 B 為信號帶寬， N 為噪聲的平均功率， S 是信號的平均功率， S/N為信噪比。手持紅外抄表器和電能表均具有紅外通信電路。紅外載波可以使用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的 PWM 功能實(shí)現(xiàn)，也可以通過外圍硬件電路實(shí)現(xiàn)。使用此方式進(jìn)行抄表，要求電能表和抄表器均內(nèi)置有無線電收發(fā)模塊。散射通信是利用對流層反射無線電波的遠(yuǎn)距離通信。這一方面使得管理中心無法對用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控；另一方面當(dāng)集中器數(shù)目較多時(shí)，租用電話線路多，其租用費(fèi)用也很可觀，因此不適合大容量系統(tǒng)。管理中心的 PC 機(jī)可以通過廣域以太網(wǎng)，透過嵌入式以太網(wǎng)服務(wù)器來訪問各個(gè)子模塊 ，從而得到各個(gè)子模塊的信息或者狀態(tài)。當(dāng)終端數(shù)量在 200 臺以下時(shí)，一般選用前一種模式；當(dāng)終端數(shù)量大于 200 臺時(shí)，采用后一種模式。有線抄表方案組網(wǎng)方 便、使用簡單，但傳輸距離較近。 本文構(gòu)建的復(fù)合式無線自動抄表系統(tǒng)整體采用分布式體系結(jié)構(gòu)，底層數(shù)據(jù)采集為 RF905 無線傳輸結(jié)構(gòu)。鑒于GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的成熟度較高、覆蓋面較廣，可很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求，因而 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)被選為上層通信方式。短消息數(shù) 據(jù)傳輸方式適合小數(shù)據(jù)量，中低采集頻率的無線采集系統(tǒng)使用。 基于 IP 的數(shù)據(jù)傳輸方式是 GPRS 系統(tǒng)獨(dú)有的，因?yàn)?GPRS 是在 GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上新增兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（ SGSN 和 GGSN）而形成的移動分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。因此，我們采用 GPRS 作為電力抄表的上層通信方式來設(shè)計(jì)儀器的通信接口。第二種方式的數(shù)據(jù)傳輸全部在 GPRS 網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行，安全性高，遠(yuǎn)程的 GPRS 接口終端通過 GPRS 方式，將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，但是該方案要求由移動公司提供網(wǎng)內(nèi) IP，而該類 IP 很難申請到。抄表終端的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示，主要由微控制器 MCU 為核心，通過 RS232 接口控制 GPRS模塊建立同移動基站的鏈接，以及提供同采集器或電能表通信的 接口。這兩款無線模塊憑借良好穩(wěn)定的性能，在市場上具有很高的知名度和很優(yōu)良的信譽(yù)。 （二） MC45 支持 GPRS C1ass10，而 MC388 支持 GPRS Class 8。 3）內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議棧。硬件方面，IMT100 提供 60 腳的連接器，除了一些常用的引腳外，專門提供了 5 個(gè)通用輸入接口、 5 個(gè)通用輸出接口，這十個(gè)引腳配合使用，專門用于讀取鍵盤輸入。 WAVECOM 目前在中國的主打產(chǎn)品是 Q2403 和 Q2406 系列產(chǎn)品（以下簡稱 Q24 系列）。它具有小巧的體積和靈活的應(yīng)用方式，可以非常方便的嵌入到用戶的設(shè)備中，使您的數(shù)據(jù)終端設(shè)備的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 41 頁 設(shè)備具有 GPRS 無線通信功能。 ZWG