【文章內(nèi)容簡介】 M 通信模塊為 WISM02C[12]雙頻 GSM/GPRS 模塊， WISM02C 是 WAVECOM 推出的符EGSM900/GSM 1800 標(biāo)準的第二代無線雙頻無線模塊。其中尺寸而緊湊( )，使用 ，具備 EGSM/2W、 DCS/1W 發(fā)射功率，對模塊本身采取了完全的電磁屏蔽措施，并提供標(biāo)準 UART 串行接口，數(shù)字基帶處理部分采用 VLSI COMS 工藝。 WISMOW2C 雙頻模塊的性能如下： （ 1） EGSM900/EGSM 1800 或 EGSM900/1900MHz，語音編解碼三為一體，體積小及耗電量低； （ 2） 話音，傳真，短信息及數(shù) 據(jù)功能，為特寫應(yīng)用設(shè)計的 AT 命令遙控系統(tǒng)； 大連民族學(xué)院 2021屆通信工程專業(yè)本科畢業(yè)論文 13 （ 3） 己通過 GSM Phase2+技術(shù)標(biāo)準的所有認真，全屏蔽及即裝即用。 WISMOW2C 雙頻模塊的主要功能有：話音功能、 GSM 電路數(shù)據(jù)傳真功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、短信息服務(wù)功能 (GSM 或 GPRS 狀態(tài) )。 模塊的接口協(xié)議為：單一 900 及 1800/ 1900MHz 天線接口，單一板對板 60 接腳連接器包括：電源接口、 SIM 檢查器應(yīng)用于 3V SIM 介面、通用串連介面、 RS232串連口支持、用 AT 命令作遙控 ( 及 )、串連比特率由 300 至 115200 bits、自動比特率 (300 至 38400bibs)。 水位傳感器 水位測量主要依靠水位傳感器實現(xiàn)。目前采用的水位傳感器主要有浮子式傳感器、壓力式水位傳感器和超聲波水位傳感器。壓力式水位傳感器采用擴散型硅壓阻傳感器作為敏 感 元件，內(nèi)含溫度補償功能，因此測量精度高，但對泥沙含量大的水流，測量精度會受到影響；超聲波水位傳感器為非接觸式水位測量裝置，不怕淤積、腐蝕，但價格高，精度受氣候、波浪等外界因素的影響，且存在一定的測量盲區(qū)。浮子式水位傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用及維修方便，但穩(wěn)定性較差。根據(jù)系統(tǒng)實際需求，考 慮測量精度要求、價格承受能力、安裝維護方便、運行可靠安全等多方面因素，本系統(tǒng)選用上海布朗電子科技有限公司設(shè)計的 ABM40025U 超聲波液位傳感器 [13]。 ABM40025U 超聲波液位傳感器是針對水位遙測站、水電站及各類水庫上下游水位的監(jiān)測而設(shè)計的。測量原理為利用回波波形的提取技術(shù)來測量在氣體中傳播的超聲波脈沖的回波時間，超聲波發(fā)射和反射的行程所需要的時間和測量距離成正比。此水位傳感器的技術(shù)指標(biāo)為： (1)檢測量程： ； (2)超聲波頻率：25KHz； (3)分辨率： 10mm； (4)空載電流： 50mA； (5)工作電壓： 220VAC 50Hz；(6)精度：士 %的滿量程； (7)壓力范圍： 1l0bar； (8)開關(guān)頻率： 1HZ； (9)模擬輸出： 420mA 標(biāo)準模擬量信號； (10)環(huán)境溫度： 4060 ℃。 基于 GSM 的水情數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng) 14 第 4 章 系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計 系統(tǒng) 主 程序設(shè)計 本 系統(tǒng)軟件設(shè)計思想為：系統(tǒng)上電復(fù)位后，先對各模塊初始化，其中包括單片機、 A/D 轉(zhuǎn)換 MAX124時鐘芯 DS12887 和 GSM 通信模塊 WISM02C，以確定定時參數(shù)、復(fù)位周期、主頻、波特率、輸出特性等。 啟動定時采樣時序開始以一定頻 率采集水位數(shù)據(jù)，對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)字平滑濾波處理，以減小隨機干擾和測量誤差， 將其存儲在時鐘芯片 DS12887 的 113 字節(jié) RAM 中， 再將其與安全限標(biāo)定值比較，若超出預(yù)定安全水位上下限，立即給數(shù)據(jù)控制中心發(fā)送該數(shù)據(jù)。否則，將該數(shù)據(jù)進行處理，通過 GSM 通信模塊 WISM02C 發(fā)送到控制中心 [14]。 主程序模塊功能及程序的設(shè)計思想是：系統(tǒng)上電，對單片機、 A/D 轉(zhuǎn)換MAX124時鐘芯片 DS12887 進行復(fù)位。然后執(zhí)行初始化模塊，對單片機本身、A/D 轉(zhuǎn)換 MAX124時鐘芯片 DS12887 和 GSM 通信模塊 WISM02C 初始化。再分別對單片機與各個器件之間的通信進行編程，設(shè)計各個通信子模塊。以下給出主程序的流程圖。 圖 主程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 MAX 1247 與 AT89C52 連接，詳細見圖 。其中 P11 為片選端， P10 為時鐘輸入端， P12 為數(shù)據(jù)輸入端， P13 為數(shù)據(jù)輸出端。 A/D 轉(zhuǎn)換 MAX 1247 正常工作前要對其進行正確初始化，選擇極性轉(zhuǎn)換、掉電模式、時鐘模式、輸入模式。在片選為低電平時， MAX 1247 通過設(shè)置控制字 來進行初始化。 以下是其采集一路信號的流程圖。 大連民族學(xué)院 2021屆通信工程專業(yè)本科畢業(yè)論文 15 圖 采集一路模擬信號的流程圖 時鐘電路程序設(shè)計 轉(zhuǎn)換時鐘取自于內(nèi)部的時鐘發(fā)生器。這是一種轉(zhuǎn)換時鐘與串行數(shù)據(jù)移位鎖定時鐘相分離的模式，可以讓 CPU 以 0MHz～ 2MHz 之間的任意時鐘速率自由地讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果。在轉(zhuǎn)換啟動時 SSTRB 變低，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被保持在內(nèi)部寄存器中。經(jīng)過最大轉(zhuǎn)換時間 后， SSTRB 上升為高。在此期間，為降低噪聲干擾， SCLK 需保持為低。保持在內(nèi)部寄存器中轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以在 SSTRB變高后的 12 個 SCKL 時鐘的下降沿，在 DOUT 逐位串行輸出。在內(nèi)部轉(zhuǎn)換模式下，一旦轉(zhuǎn)換啟動， CS 不必一定保持為低。此間可將 CS 推高以保護鎖入的數(shù)據(jù)并使DOUT 轉(zhuǎn)為三態(tài)而不影響內(nèi)部轉(zhuǎn)換的進行。圖 是采集一路模擬信號的流程圖。 DS12887 的 AD0～ AD7 分別與 AT89C52 的 P00 ～ P07 相連， RD、 WR、 ALE、CS 分別與 AT89C52 的對應(yīng)引腳相連， CS 與 AT89C52 的 P27 腳相連 。 基于 GSM 的水情數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng) 16 DS12887 的時間、日歷和鬧鐘區(qū)域可以通過讀相應(yīng)的存儲器獲得時間、日歷信息。通過寫相應(yīng)的存儲器設(shè)置時間、日歷和鬧鐘。所有的地址包括 114 字節(jié)的通用 RAM ， 10 字節(jié)用于時間、日歷、鬧鐘，以及 4 字節(jié)控制、狀態(tài) RAM。 114字節(jié)的非易失性通用 RAM 沒有特殊功能，可以在任何時候讀寫。 DS12887 有四個控制寄存器，它們可以在任何時候讀寫。 DS12887 的 C 驅(qū)動程序 [9]設(shè)計思想是：在設(shè)置系統(tǒng)時間和啟動時鐘時，先設(shè)置 A 寄存器 =0X70， B 寄存器 =0Xa2；然后在設(shè) A 寄存器 =0X22， B 寄存器=0X200[16]。其流程圖見圖 。 圖 DS12887 初始化流程圖 GSM 通信模塊程序設(shè)計 單片機和 WISMOW2C[18]通過串口 MAX232 直接通信。單片機通過 AT 指令控制 WISMOW2C 執(zhí)行短信發(fā)送的功能。對于 GSM 通信模塊 WISMOW2C，短消息模式選擇 TEXT 模式，自動應(yīng)答數(shù)據(jù)率為 9600bps。單片機和 WISMOW2C通信編程流程圖如圖 所示。 大連民族學(xué)院 2021屆通信工程專業(yè)本科畢業(yè)論文 17 圖 單片機和 WISMOW2C 通信編程流程圖 定時器 1 中斷程序設(shè)計 當(dāng) T1 定時器每隔 20ms 產(chǎn)生計數(shù)溢出中 斷后，程序進入 A/D 采集、處理、發(fā)送模塊中 [5]。 中斷處理程序流程圖如圖 所示。 圖 定時器 1 中斷流程圖 基于 GSM 的水情數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng) 18 第 5 章 結(jié)論 本系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)發(fā)送。根據(jù)實驗設(shè)定的通信參數(shù)，經(jīng)過進一步系統(tǒng)優(yōu)化，可以實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收工作。 本課題將 GSM 通信技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集監(jiān)控傳輸系統(tǒng)設(shè)計， 用 GSM 通信模塊、單片機、 A/D 轉(zhuǎn)換，水位傳感技術(shù)以及現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對遠端水情數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測， 排除了線路維護成本、 受氣候條件的制 約等缺點， 大大提高了系統(tǒng)的可靠性， 數(shù)據(jù)傳輸 的 實時性 比較好 、數(shù)據(jù) 的 安全性高及易于防雷等優(yōu)點 ，對 促進經(jīng)濟騰飛十分必要，社會效益巨大。也 為進一步開展遠程數(shù)據(jù)傳輸控制領(lǐng)域的研發(fā)工作奠定了基礎(chǔ)。 遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是 綜合地理、電子、電信、傳感器和計算機等多學(xué)科的有關(guān)最新成果。改變了以往僅靠人工測量數(shù)據(jù)的落后狀況，擴大了預(yù)報范圍，對江河流域和 水庫安全度汛 和電廠經(jīng)濟運行以及水資源合理利用等方面都能發(fā)將重大作用 。 這在以后的設(shè)計中會加以考慮。通過本課題的全部設(shè)計過程，學(xué)到了很多科學(xué)研究的方法，大大提高了本人的科學(xué)研究素質(zhì)，為今后獨立開展研究工作 奠定了扎實的基礎(chǔ)。 大連民族學(xué)院 2021屆通信工程專業(yè)本科畢業(yè)論文 19 謝 辭 本 文的工作是在指導(dǎo)老師董玉華老師的悉心指導(dǎo)和鼓勵下完成的。導(dǎo)師敏銳的洞察力、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和感人的敬業(yè)精神使作者 受益非淺。 在我做本設(shè)計期間，得到董玉華老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。董老師的為人深深感染著我。開朗樂觀，務(wù)實治學(xué)態(tài)度，對工作的認真負責(zé)，在董老師身上如此完美地體現(xiàn)出來，讓我們學(xué)生感動之余學(xué)習(xí)到了很多。相信這段時期的學(xué)習(xí)為我以后的事業(yè)、生活打下了堅實的基礎(chǔ)，這都得益與董玉華老師。在此，謹向董老師表示衷心的感謝，感謝他對我關(guān)懷，理解 ，寬容和殷切的期望 ! 同時，還要衷心地感謝肖瑛老師，她為我在課題研究中給我以認真的指導(dǎo)，令我獲益很多。 在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，實驗室的老師們?yōu)槲覀儺厴I(yè)生提供了充足的實驗設(shè)備，在此向這些老師表示感謝！在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，始終得到機電信息工程學(xué)院的老師們，特別是通信教研室的老師們的熱情幫助，在此向幫助過我的老師們表示最真誠的謝意！ 基于 GSM 的水情數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng) 20 參考文獻 [1]羅翼，張宏 . 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