【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路交換數(shù)據(jù)傳送方式， GPRS的分組交換技術(shù)，具有 “ 實(shí)時(shí)在線 ”、“ 按量計(jì)費(fèi) ” 、 “ 快捷登錄 ” 、 “ 高速傳輸 ” 、 “ 自如切換 ” 的優(yōu)點(diǎn)。故本設(shè)計(jì)將使用 GPRS 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的采集和監(jiān) 控。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 就 GPRS/GSM 的應(yīng)用而言 ， 其實(shí)我們應(yīng)用最廣的是在我們離不開(kāi)的手機(jī)上?，F(xiàn)在手機(jī)上網(wǎng)已經(jīng)再普通不過(guò)的事情了 3G業(yè)務(wù)更是發(fā)展的如火如荼。但僅僅在商業(yè)上的應(yīng)用是不能夠展現(xiàn)他的優(yōu)勢(shì)的。在工業(yè)上隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展在GPRS/GSM 的技術(shù)可靠性得到了不斷的提升。這為遠(yuǎn)程控制的可靠性提供了保證。目前從 GSM 到 GPRS 技術(shù)發(fā)展最好的 國(guó)外公司是 西門子公司的產(chǎn)品。從最開(kāi)始的TC35i、 MC35i、 MC39i 到現(xiàn)在的 MC37i、 MC52i、 MC55 技術(shù)和功能都不斷的得到提升。但就價(jià)格而言還是 相對(duì)比較貴。 此外 國(guó)內(nèi)的華為 公司的一些產(chǎn)品比如 EM310模塊 、 EM770W 模塊、 EM200、 GTM900C等銷量 也 比較的大。 由于大多數(shù)的 GPRS/GSM 產(chǎn)品都支持 AT 標(biāo)準(zhǔn)指令 ， 所以大多產(chǎn)品都可以很好的兼容。但由于生產(chǎn)技術(shù)的不同 ， 各廠家的產(chǎn)品的性能各不相同。 且 GSM網(wǎng)絡(luò)是一種電路交換系統(tǒng)，而 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是一種分組交換系統(tǒng)。因此， GPRS 特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。 介于 以上理由及系統(tǒng)的可靠性， 本設(shè)計(jì)主要使用 GPRS 網(wǎng)絡(luò) 來(lái) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 無(wú)線溫度的 采集和對(duì)其控制。 本課題研究意義 采用有線 溫度 采集 ，不但在組建 采集 系統(tǒng)時(shí)布線比較麻煩， 而 且數(shù)據(jù)傳輸距離比較近，組建系統(tǒng)的成本相對(duì)較高 。而無(wú)線 溫度采集 系統(tǒng)的組建 省去了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的布線， 而 且數(shù)據(jù)傳輸距離可以很遠(yuǎn)，可靠性高。 所以無(wú)線 溫度采集 系統(tǒng)與有線 溫度采集 系統(tǒng)相比，具有很大的優(yōu)勢(shì)。 由于目前基于 GPRS/GSM 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的控制有很多 是 用在條件不方便的場(chǎng)所，比如說(shuō)用于氣象監(jiān)測(cè)的偏遠(yuǎn)場(chǎng)所， 用于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集傳輸， 所以需要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的功耗進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的研究，我將在電子產(chǎn)品的功耗控制上 和GPRS 技術(shù) 有所學(xué)習(xí)。同時(shí)在程序的系統(tǒng)學(xué)習(xí)上有更深刻的理解。同時(shí) 由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)場(chǎng)所為工廠應(yīng)用故采用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 MODBUS。對(duì)工業(yè)組態(tài)控制過(guò)程有了比較深刻的學(xué)習(xí)。在本設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中我不僅僅為以后的此類設(shè)計(jì)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)更是在過(guò)程中學(xué)習(xí)到了不少的相關(guān)知識(shí)。 系統(tǒng)組成 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 本設(shè)計(jì)的 整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字溫度傳感器采集工作現(xiàn)場(chǎng)溫度，將數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)，并由 LED 現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度，單片機(jī)將處理過(guò)的數(shù)據(jù)信息通過(guò) GPRS 模塊操作，連接到 GPRS網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)由 GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到 Inter網(wǎng)絡(luò)， 在服務(wù)器端由 Labview編寫的 上位機(jī)程序通過(guò)使用 RunTime Engine 控件來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ，顯示。 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。 并具有超溫報(bào)警功能。 其系統(tǒng)框圖如圖 。 圖 系統(tǒng)組成框圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)概述 4 2 單片機(jī)概述 AT89S52 作為普通 51 單片機(jī)已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡(jiǎn)單，方便使用，且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制芯片。 AT89S52 的主要性能 ① 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器 ② 1000次擦寫周期 ③ 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ④ 32個(gè)可編程 I/O口線 ⑤ 三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ⑥ 八個(gè)中斷源 ⑦ 全雙工 UART串行通道 ⑧ 掉電后中斷可喚醒 ⑨ 看門狗定時(shí)器 ⑩ 雙數(shù)據(jù)指針 ， 掉電標(biāo)識(shí)符 AT89S52 的功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32位 I/O口線，看門狗定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89S52 的管腳排列及引腳功能 ① VCC： 供電電壓 ② GND： 接地 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)概述 5 ③ P0口 ： P0口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P0端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 ④ P1口： P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P1端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入 （ ），具體如 表 。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。 表 P1口特殊功能表 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用 ） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） ⑤ P2口： P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P2端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 ⑥ P3口： P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P3端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。 P3口也可作為 AT89S52的一些特殊功能口，如表 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)概述 6 表 P3口特殊功能表 引腳號(hào) 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) 0INT (外部中斷 0) 1INT (外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) P3口同時(shí) 為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 ⑦ RST： 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)的 DISRTO位可以使此功能無(wú)效。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ⑧ PROGALE / ： 地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率 輸出脈沖， 也可 作為 外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH的 SFR的第 0位置“ 1”， ALE操作將無(wú)效。這一位置“ 1”，ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOVC指令時(shí)有效。否則， ALE將被微弱拉高。這個(gè) ALE使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 ⑨ PSEN ： 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼 時(shí)， PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN將不被激活。 ⑩ VPPEA/ ： 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。在flash編程期間， EA也接收 12伏 VPP電壓。 ? XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 ? XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 具體引腳功能圖如圖 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)概述 7 圖 AT89S52的引腳功能圖 AT89S52 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ① AT89S52單片機(jī)由運(yùn)算器和控制器組成的微處理器、片內(nèi)存儲(chǔ)器 RAM/ROM、P0— P3組成的 I/O 端口以及各種存儲(chǔ)器組成的特殊功能寄存器 SFR 和串行接口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器構(gòu)成。 如圖 所示。 圖 AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ② 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及到的 AT89S52最小系統(tǒng)，僅有芯片，晶振，和復(fù)位鍵組成。外接 5V的電源電路。 如圖 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)概述 8 圖 89S52最小應(yīng)用系統(tǒng) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 GPRS 技術(shù) 9 3 GPRS 技術(shù) GPRS 簡(jiǎn) 介 GPRS是分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（ General Packet Radio Service)的簡(jiǎn)稱，它是 GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌欠獍粨Q數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它能夠充分利用現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)，可以使運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)范圍內(nèi)推出此項(xiàng)業(yè)務(wù)。采用信道捆綁 (目前 GPRS的設(shè)計(jì)可以在一個(gè)載頻或 8個(gè)信道中實(shí)現(xiàn)捆綁 )和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)高速接入，理論上可提供高達(dá) ll5kbps的空中接口傳輸速率，下一代 GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達(dá)到 84kbps。若干移動(dòng)用戶能夠同時(shí)共享一個(gè)無(wú)線信道，一個(gè) 移動(dòng)用戶也可以使用多個(gè)無(wú)線信道。實(shí)際上發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的用戶僅占很小一部分網(wǎng)絡(luò)資源，并且網(wǎng)絡(luò)容量只有在實(shí)際傳輸時(shí)才被占用。為了實(shí)現(xiàn) GPRS，需要在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)中引入 3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：服務(wù) GPRS支持節(jié)點(diǎn) (SGSN)、網(wǎng)關(guān) GPRS支持節(jié)點(diǎn) (GGSN)和分組控制單元 (PCU)。 GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而 GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此， GPRS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，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。所以我們選擇使用 GPRS業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度傳輸。 GPRS 分組交換通 信技術(shù) GPRS突破了 GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。而且，因?yàn)椴辉傩枰F(xiàn)行無(wú)線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接及傳輸都會(huì)更方便容易。如此，使用者既可聯(lián)機(jī)上網(wǎng)，參加視訊會(huì)議等互動(dòng)傳播，而且在同一個(gè)視訊網(wǎng)絡(luò)上(VRN)的使用者，甚至可以無(wú)需通過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡(luò)連接。 GPRS 分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長(zhǎng)度的包 (分組 )，每個(gè)包的前面有一個(gè)分組頭 (其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何