【正文】 20xx年 03 期 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 致 謝 本論文是在馮俊青老師的悉心指導(dǎo)下完成的，馮俊青老師對(duì)學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)和精益求精的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，受益匪淺。 系統(tǒng)直觀明了的顯示運(yùn)行過程的諸多參數(shù)，便于操作員及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況。采用 C/S 軟件體系結(jié)構(gòu)。 void message_read(void)。 //繼電器 7 sbit realy7=P0^7。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。 GPRS DTU 主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。 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。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手上。 溫度傳感器程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示。 ZWG23A 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)。 A T 8 9 C 5 1R E S E TS1R120 0R210 K+C110 uFV C CR E T 圖 25 單片機(jī)復(fù)位電路 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)部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)的電路，沒有時(shí)鐘電路單片機(jī)就無(wú)法工作。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 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)。單片機(jī)的外圍電路主要包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。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 : + 310～ 5. 5 V。其遠(yuǎn)程線路鋪設(shè)及維護(hù)的成本過高，引線過長(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。 GPRS 作為一種高速、高效、經(jīng)濟(jì)的無(wú)線系統(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，能夠滿足數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的雙向數(shù)據(jù)信息傳輸。 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。 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)行說明。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。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 RST：復(fù)位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。小電容可以取 30PF 左右。 圖 29 RS232C引腳定義圖 PC 機(jī)的 COM 口，輸入輸出為 RS232C 電平，而 51 單片機(jī)串行口的輸入輸出均為 1frL 電平。 //延時(shí) DQ = 0。 。 透?jìng)髂Ｊ降慕⑹紫纫?AT+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? 具體地講， GPRS DTU 通過數(shù)據(jù)中心的 IP 地址（如果是采用中心域名的話，先通過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。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 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。 //開關(guān) 4 sbit key5=P2^4。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 圖 41 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。監(jiān)測(cè)的界面如下圖 45 所示。所以，建議應(yīng)考慮外界條件對(duì)溫度的影響。 感謝曾經(jīng)幫助過我的所有老師，衷心地感謝為評(píng)閱本論文而付出寶貴時(shí)間和辛勤勞動(dòng)的老師們。電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化 。 下位機(jī)測(cè)試步驟如同 51 所示。由此可見 ， 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。 void UART_init (void)。 GPRS 通信流程圖如下： 發(fā) 送 成 功 ？向 T C 3 9 i 發(fā) 送 指 令 ， 發(fā) 送 信息讀 取 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 用 戶 賬 號(hào) ， 發(fā) 送 內(nèi)容 ， 短 信 息 中 心 號(hào) 碼 單 片 機(jī) 自 身 初 化 , 初 始 化T C 3 9 i結(jié) 束開 始延 遲 1 秒NY 圖 35 通信模塊流程圖 include include 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 23 define uchar unsigned char …………… sbit realy2=P0^2。 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 GPRS DTU 發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。 GPRS DTU 登 陸 GSM 網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行 GPRS PPP 撥號(hào)。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 透明數(shù)據(jù)通信：意思即為用戶設(shè)備與 DTU 之間沒有通信協(xié)議， DTU 將用戶設(shè)備發(fā)送過來(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。 else {tvalue=~tvalue+1。這些初始化指令是通過 AT 指令寫入的，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。 DQ2GND1VCC3U?DS18B20EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40AT89C51100pFC233pF100pFC133pF12Y112MHZ10uFC3200R111610KR25AS1GNDVCC123J810KR26GNDVCCVCCVCCGNDRRes2VCC10uFC5C2GND 圖 27 單片機(jī)外圍電路圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 13 通信電路設(shè)計(jì) GPRS DTU 的簡(jiǎn)介 GPRS DTU(Data Terminal unit)全稱數(shù)據(jù)傳輸單元 ， 是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 IP 數(shù)據(jù) 或?qū)?IP 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無(wú)線終端設(shè)備。復(fù)位信號(hào)是高電平有效。然而要 注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 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 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。詳細(xì)的采集電路如圖 23 所示。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)通過單片機(jī)處理，再由 GPRS 發(fā)送模塊發(fā)送出去。 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)過了長(zhǎng)時(shí)間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。 1 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 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 。 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 。 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2. 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與硬件電路設(shè)計(jì) 系統(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 GPRS 模塊發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。其中， 1 腳 GND， 2 腳為數(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 基于 GPRS 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 輸入端， 3 腳 VCC， 2 腳與 3 腳間接上一個(gè) 的電阻，形成上拉電阻。在 FLASH 編程和校驗(yàn) 時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。這就是輸入部分的電路圖設(shè)計(jì)。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。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 19 …………… tflag=0。 GPRS DTU 的應(yīng)用 通過 ZWG23A 模塊可以讓遠(yuǎn)端的用戶設(shè)備和管理中心的電腦進(jìn)行透明數(shù)據(jù)通信。 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]。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，立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。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、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。 void Start_GSM(void)。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。 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。20xx年 01 期 [16] 管純輝 .中國(guó)聯(lián)通 GPRS 網(wǎng) 絡(luò)無(wú)線資源配置及優(yōu)化 [J]。 最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)說明書 ( 20xx) 29 參考文獻(xiàn) [1] 唐繼賢 . 51 單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 : 20xx. 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