【正文】 電平和 RS232 電平之間的轉(zhuǎn)換。 MAX3232 是一種雙組的驅(qū)動器 /接收器，芯片內(nèi)有一個電容性的電壓發(fā)生器以便在單5V 供電時提供 EIA/TIA232E 電平。 典型的 RS232 信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在 +5～ +15V，負電平在 5～ 15V電平。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 MAX3232 串口的電路連接圖 U5M AX 32 32C 1+1V+2C 13C 2+4C 25V6T 2O U T7R 2I N8R 2O U T9T 2I N10T 1I N11R 1O U T12R 1I N13T 1O U T14GN D15VC C16C 31100nFVC C 3V 3C 32100nFC 30100nFVC C 3V 3C 33100nFM C U _T X D 1C 34100nFISP/USRM C U _R X D 1通信包地處理，走線盡量短G N DT X DR X DCDD T RD S RR T SC T SRIJ P4D B9 F 母座162738495 圖 59 串口 原理圖 MAX3232 是做電平轉(zhuǎn)換用的芯片，標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平很高，達到 正負的 12V，而常用的 TTL 電平最高也只有 5V，如果相連的話，必須進行電平轉(zhuǎn)換，否則不能正常工作。 PCB 設(shè)計 此 DTU 模塊的 PCB 設(shè)計采用雙面布局，雙層布線工藝， 考慮到成本 問題， 濾波 電容未采用固態(tài)電容而直接使用價格較為低廉的電解電容。 在 PCB 設(shè)計 部分，將電源、 GPRS模塊 以及 MCU 模塊 的地都 進行 了隔離 [11]，然后使用磁珠保持地的連接性，以此來減少 各個 模塊直接的干擾。 各個 分模塊的電源 線 優(yōu)先 不限，并且進行加粗設(shè)計 ， 地線采用全版雙面覆銅，地線之間進行過孔項鏈，保證地線不限的連通性，同時也增加了 GPRS 模塊 的抗干擾 性和穩(wěn)定性 [5] PCB 板設(shè)計好后 ,經(jīng)過專業(yè)的電路板生產(chǎn)廠家進行生產(chǎn) ,然后就需要進行元器件的焊接及調(diào)試工作。 首先用 萬用表檢查 板電源和 地之間 是否 出現(xiàn)短路現(xiàn)象， 如果 沒有， 可先將 與電源有關(guān)的元器件焊接在電路板上，在上 電 之前再次檢查。 然后 按照 先 小后 大， 先難后易的原則 依次 將其他模塊器 件焊接上去 。 [7] 用于 物聯(lián)網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 19 第 6 章 模塊調(diào)試和參數(shù)測試 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計完成和，需要對各個分模塊進行調(diào)試，以及抗干擾性分析，保證模塊能夠穩(wěn)定、可靠地工作。 模塊功能調(diào)試 （ 1） 連上服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)的接收： 圖 61 數(shù)據(jù) 接收 （ 2） 連上服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送： 圖 62 數(shù)據(jù) 發(fā)送 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 （ 3） 斷開服務(wù)器： 圖 63 斷開服務(wù)器 （ 4） 進入 SET 模式： 用于 物聯(lián)網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 21 圖 64 進入 SET 模式 （ 5） 心跳包：將心跳包設(shè)置為 20 秒，每隔 20 秒沒有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時，心跳包將自動被發(fā)送來保證與服務(wù)器的永久相連。 圖 65 設(shè)置心跳包 （ 6） 模塊的復(fù)位初始化： 圖 66 模塊 初始化 （ 7） 斷開服務(wù)器時進行數(shù)據(jù)發(fā)送，結(jié)果顯示服務(wù)器未連接： 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 圖 67 斷開 服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù) （ 8） 斷開網(wǎng)絡(luò)時進行數(shù)據(jù)發(fā)送，結(jié)果顯示服務(wù)器未連接： 圖 68 斷開 網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送 數(shù)據(jù) 各種條件下的功能測試 （ 1） 條件：沒有天線連接 結(jié)果：能正常收發(fā)，收發(fā)的頻率越高則信號越好。 （ 2） 條件：參數(shù)設(shè) 置錯誤 結(jié)果：不能連上服務(wù)器 （ 3） 條件：波特率設(shè)置錯誤 結(jié)果：顯示出現(xiàn)亂碼 用于 物聯(lián)網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 23 （ 4） 條件：有電話撥入時 結(jié)果：此時不能進行收發(fā)數(shù)據(jù)，電話掛斷后，之前的發(fā)送接收操作生效。 電氣參數(shù)測試 表 61 電氣參數(shù) 測試內(nèi)容： 條件： 結(jié)果： 最小電源輸入電壓 OK 最大工作電壓 64V供電 OK 工作電流 1 沒插卡，沒天線，程序初始化后 22mA 工作電流 2 沒插卡，有天線，程序初始化后 34mA 工作電流 3 有插卡，沒天線，程序初始化后 22mA 工作電流 4 有插卡，有天線，沒連上服務(wù)器，程序初始化后 22mA 工作電流 5 有插卡，有天線，連上服務(wù)器，程序初始化后 25mA 工作電流 6 有插卡，有天線，連上服務(wù)器，不斷收發(fā)數(shù)據(jù) 60mA 工作電流 7 有插卡，有天線，連接服務(wù)器過程（能連上的情況） 70mA 工作電流 8 有插卡，有天線，連接服務(wù)器過程（連不上的情況） 70mA 工作電流 9 有插卡，有天線，連上服務(wù)器，不斷收發(fā)數(shù)據(jù) 70mA 工作電流 10 有插卡，沒天線，連上服務(wù)器，不斷收發(fā)數(shù)據(jù) 130mA 工作電流 11 有插卡，沒天線，連接服務(wù)器過程（能連上的情況） 130mA 工作電流 12 有插卡，沒天線，連接服務(wù)器過程（連不上的情況） 121mA 注：連上服務(wù)器后，不斷進行發(fā)送 /接收 /同時收發(fā)的電流值大小差不多 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 結(jié) 論 無線數(shù)據(jù)傳輸作為新興的無線技術(shù)開始被應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域了，選擇設(shè)計這個模塊正是基于其具有深遠的發(fā)展意義。無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯渴且粋€復(fù)雜且龐大的工程，其中牽涉到計算機組網(wǎng)，無線射頻以及模擬的、數(shù)字的電路研究，需要了解的知識量是很大的，而且要求研究者花費大量心血 和時間來為之努力，不斷探索。 雖然在設(shè)計模塊電路的時候經(jīng)過反復(fù)計算、研究和論證，在以 32 位 cortex 核單片機為控制器的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計實現(xiàn)了預(yù)期的功能，解決了不少的問題，但是仍然在很多方面值得作進一步的探索和研究。由于能力和時間有限，本設(shè)計并沒有考慮到傳輸數(shù)據(jù)包存在的安全性和完整性問題，不能保證在數(shù)據(jù)傳輸過程中不被外界因素攻擊或者被攻擊后如何進行防御。而在網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性方面， 本設(shè)計在系統(tǒng)抗干擾性的方面也還需要進行更深入的探索等等。這些存在的不足，將是下一步進行改進和深入研究無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的方向。 論文設(shè)計的無線數(shù)據(jù)傳輸平臺達到了預(yù)期的設(shè)計要求 ,但是還有許多完善和改進的地方。該平臺下一步需要完善和解決的問題主要有 ： [2] 安全問題：要使數(shù)據(jù)進行可靠的透明傳輸，必須要考慮其安全性問題，而安全性問題也一直是無線數(shù)據(jù)傳輸研究的一個熱點。由于模塊本身存在著電源、數(shù)據(jù)通信和微控制器處理數(shù)據(jù)能力的限制，無線數(shù)據(jù)傳輸在安全傳輸方面存在著很大的發(fā)展空間。 通信距離：由于本設(shè)計是在實驗室完成，并沒有對通信距離進行 探索。在下一步的研究中將對無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的通信距離進行研究和考察。 其他問題：由于在設(shè)計中存在的失誤，造成了 GPRS 模塊的 SIM 卡座封裝錯誤，實際使用時只能用漆包線連接對應(yīng)的電路。在接下來進行改進時需要再仔細檢查，杜絕此類低級錯誤的出現(xiàn)。 本文主要做了以下的工作： （ 1） 硬件電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)備所要達到的功能進行設(shè)計，考慮到要使電源輸入電壓范圍盡可能的大，本設(shè)計采用 LM2596 作為電壓轉(zhuǎn)換模塊。輸入電壓范圍能夠達到 到 64V，而輸出電壓可調(diào)，最高能夠達到 37V。輸入電壓范圍廣是本設(shè)計的一大優(yōu)勢。而以 32 位單片機為控制核的MCU 設(shè)計符合可擴展性的要求。本設(shè)計完全可以完成正常的數(shù)據(jù)透明傳輸。對于本次畢業(yè)設(shè)計，總的來說，整個設(shè)計模塊采用的器件功能強大，抗干擾性能力強，集成度高，因此省去了不少的外圍控制器件，從而使電路得到了簡化也因此提高了整個模塊的性價比。 （ 2） 模塊的調(diào)試 無線數(shù)據(jù)模塊設(shè)計完成后，進行硬件和功能的調(diào)試是必不可少的。根據(jù)模塊的性能要求，還做了一些簡單的測試，包括輸入電壓范圍測試，不同狀態(tài)下的輸入電流測試，測試用于 物聯(lián)網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 25 的結(jié)果符合模塊要求?？偟膩碚f，本設(shè)計綜合考慮了軟硬件方面的要求，搭配合理，盡可能優(yōu)化，使 得模塊不僅可靠性強、靈敏性好，而且在使用的器件方面選材合適，大大地降低了設(shè)計成本，實現(xiàn)了經(jīng)濟性好、可持續(xù)發(fā)展的要求。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 參考文獻 [1] 郝記生，張曦煌．基于 GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) [J].計算機工程與設(shè)計， 2021(20)：52245226+5229． [2] 單聯(lián)海．基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧奖O(jiān)控系統(tǒng)的研究 [D]．武漢理工大學(xué) ,2021． [3] 趙慧．無線通信技術(shù)發(fā)展及未來趨勢展望 [J]．信息通信 ,2021(3):123124． [4] 郭啟軍，張浩然，姜彬．基于 GPRS 的嵌入式無線數(shù)據(jù)傳輸終端的設(shè)計 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物聯(lián)網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計 27 謝辭 首先要感謝福州福大海矽微電子有限公司為我提供的硬件設(shè)計環(huán)境和平臺，福大海矽微電子有限公司是由福州大學(xué)參與投資創(chuàng)辦的高科技公司，專門從事集成電路專用新品機器控制軟件的設(shè)計、開發(fā)與銷售，并為國內(nèi) 電子產(chǎn)品制造商提供產(chǎn)品的軟硬件整體解決方案，是一家擁有一支富有實踐經(jīng)驗的集芯片設(shè)計、軟件開發(fā)及售后服務(wù)為一體的技術(shù)團隊和一支優(yōu)秀的企業(yè)管理、市場營銷團隊。 然后感謝校內(nèi)導(dǎo)師魏云龍對我選題方面的指導(dǎo)以及各方面的鼓勵。感謝校外導(dǎo)師袁文斌工程師為我提供了完成畢業(yè)設(shè)計所需要的大量資料以及對我的設(shè)計進行的指導(dǎo)。在設(shè)計過程中，袁文斌工程師在各方面都給予我很大的幫助和支持。從選題到完成，每一步都傾注了導(dǎo)師大量的心血。 本設(shè)計和論文的完成，離不開各位老師、輔導(dǎo)員、朋友的關(guān)心、幫助和指導(dǎo)，同時也向參加論文評審的專家老師們表達 我最衷心的感謝！ 光陰似箭，一眨眼，四年的大學(xué)時光已經(jīng)接近尾聲，回首走過的歲月，心中充滿了感激之情，既有對他人的感激也有對自己努力學(xué)習(xí)的感激，我過得不后悔。當(dāng)我完成這篇畢業(yè)論文的時候，我有了一種釋然的感覺。感謝培養(yǎng)我教育我的母校福州大學(xué)，以及我所在的物理與信息工程學(xué)院，福大濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，輕松活躍的學(xué)習(xí)環(huán)境將銘記我心！祝母校越來越好，蒸蒸日上，勇創(chuàng)輝煌！