基于gsm的水電表采集器(參考版)
2025-06-27 17:18本頁面
【正文】 同時(shí)感謝邵曉斌、邱建清兩位師兄在硬件設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的幫助，感謝吳劍煌同學(xué)本課題的軟件編程過程中的支持與幫助。致謝感謝何志杰老師在該課題的完成過程中對(duì)我的幫助，百忙之中抽出時(shí)間關(guān)注、指導(dǎo)我的作品設(shè)計(jì)及論文撰寫的整個(gè)過程。 雖然本課題達(dá)到預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，但仍有一些不足之處，存在很大的優(yōu)化和改進(jìn)空間，如缺少人機(jī)交互界面，缺乏用戶體驗(yàn)感；采用無線通訊時(shí)信號(hào)容易被干擾等。在完成本設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了很多平時(shí)沒有注意到的細(xì)節(jié)問題，往往這些問題最終會(huì)對(duì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。完成這些測(cè)試后，本系統(tǒng)的硬件測(cè)試部分就完成了。所以完成焊接后先檢查是否出現(xiàn)上述現(xiàn)象，判斷無誤后上電測(cè)試，觀察電流值是否異常，每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓是否為預(yù)定值，芯片是否出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象等。 初步檢測(cè)完成后，需要完成電路板的焊接工作。 硬件調(diào)試 本設(shè)計(jì)通過采用Altium公司推出的一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)Altium Designer09完成了原理圖設(shè)計(jì)和PCB板的繪制。crc160~65535(0x0~0xffff)二進(jìn)制crc16校驗(yàn)采用二進(jìn)制，對(duì)除包頭以外的所有字節(jié)進(jìn)行CRC16 (RTU標(biāo)準(zhǔn))校驗(yàn)，變換成2字節(jié)，高八位在前，低八位在后。采用UTC時(shí)間表示，是從1970年01月01日開始至今秒數(shù)。time0~4294967295(0x0~0xffffffff)二進(jìn)制時(shí)間戳參數(shù)，占4個(gè)字節(jié)。len0~1200+7(0x0~0x04b3)二進(jìn)制數(shù)據(jù)包總長度，占2個(gè)字節(jié)，總長度=ptlver長度1字節(jié)+time長度4字節(jié)+devid長度4字節(jié)+cmd長度1字節(jié)+payload長度+crc16長度2字節(jié)。協(xié)議實(shí)現(xiàn)了嵌入式主機(jī)與服務(wù)終端間的互連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端、PC端監(jiān)控軟件通過發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)文對(duì)嵌入式服務(wù)器對(duì)下端主控器進(jìn)行管理與查詢。網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序采用大端(big endian)排序方式通信協(xié)議定義了嵌入式主機(jī)（網(wǎng)絡(luò)中繼器）與服務(wù)終端間的通信規(guī)則。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)端平臺(tái)的通訊都必須按照通訊協(xié)議規(guī)約傳輸數(shù)據(jù)。返回值如：+QISACK：5,5,0其中5表示發(fā)送數(shù)據(jù)長度，5確認(rèn)發(fā)送成功數(shù)據(jù)長度，0尚未確認(rèn)發(fā)送成功的數(shù)據(jù)長度表43 發(fā)送數(shù)據(jù)（6）TCP/IP接收數(shù)據(jù)。每次最多發(fā)送1460個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。完成GSM模塊初始化后進(jìn)行TCP連接前準(zhǔn)備。44 GSM開機(jī)流程 （2）自適應(yīng)波特率情況下， AT 通訊需要進(jìn)行同步串口波特率。AT指令以回車作為結(jié)尾，響應(yīng)或上報(bào)以回車換行為結(jié)尾。AT 即Attention，AT 命令集是從終端設(shè)備（Terminal Equipment，TE）或數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal Equipment，DTE）向終端適配器（Terminal Adapter，TA）或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（Data Circuit Terminating Equipment，DCE）發(fā)送的，通過TATE 發(fā)送AT 命令來控制MS Mobile Station 的功能與GSM 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)迚行交互。完成水電表數(shù)據(jù)的采集、定時(shí)向服務(wù)器上報(bào)數(shù)據(jù)等任務(wù)。軟件的主體設(shè)計(jì)流程圖如下：41 系統(tǒng)總體流程圖 基于STM32的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)目前STM32的開發(fā)環(huán)境使用較廣的是MDK和IAR兩種。使用固件庫時(shí)，即使沒有具體了解細(xì)節(jié)問題，也能夠輕易的對(duì)每個(gè)外設(shè)進(jìn)行配置。對(duì)于系統(tǒng)外圍設(shè)備而言，固件庫已有了一組該設(shè)備應(yīng)用的函數(shù)。系統(tǒng)采用的型號(hào)為STM32F103VE，是一款基于ARM的32位微控制器，擁有自己的固件庫函數(shù)。 主控芯片、DM9000芯片、NAND 。圖314 12V4V降壓電路輸出電壓VOUT=（1+R201/R202）,R20R202為FB端的兩個(gè)電阻，精度為1%。LM2576分為固定電壓和電壓可調(diào)節(jié)的可調(diào)電壓輸出方式。 根據(jù)本設(shè)計(jì)中需求參數(shù)，我們采用LM2576降壓型穩(wěn)壓器對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)于M35模塊。為保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在網(wǎng)關(guān)的RS485接口處A、B端加有PSM712防雷防靜電二極管。信號(hào)隔離采用6N137高速光耦，該款光耦轉(zhuǎn)換速率達(dá)到10MBit/S，保證設(shè)備之間數(shù)據(jù)的高速傳輸。因此，在設(shè)網(wǎng)關(guān)計(jì)中對(duì)RS485部分進(jìn)行電源隔離與信號(hào)隔離。本設(shè)計(jì)為啥需要兩路RS485，能否簡(jiǎn)要說明，一路掛總線不就可以了？？ 在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸過程中，信號(hào)很容易受到個(gè)方面的干擾，比如：附近有大的動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行甚至頻繁啟動(dòng)，傳輸過程中自身產(chǎn)生的共模干擾、差模干擾等。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS485通訊距離遠(yuǎn)，最大可達(dá)1200米；支持節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，一般可達(dá)32個(gè)，特制RS485可達(dá)128或者256個(gè)！接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。2dB0dBm177。2dB0dBm177。2dB5dBm177。2dB5dBm177。為了最小化RF走線或者RF線纜上的損耗，設(shè)計(jì)時(shí)需謹(jǐn)慎。連接到模塊RF天線焊盤的RF走線必須使用微帶走線或者其他類型的RF走線，阻抗必須控制在50歐姆左右。最大供電電流10mA。10%177。自動(dòng)偵測(cè)SIM卡工作電壓。SIM卡通過模塊內(nèi)部供電，在SIM卡接口的電路設(shè)計(jì)中，為了確保SIM卡的良好功能性能和不被破壞，對(duì)SIM_CLK、SIM_DATA、SIM_RST進(jìn)行ESD保護(hù)，同時(shí)在模塊和SIM卡之間串聯(lián)22歐姆的電阻用以抑制雜散EMI，增強(qiáng)ESD保護(hù)。DTR管腳拉低可以喚醒模塊，將該管腳接入單片機(jī)，需要啟用模塊是DTR管腳拉低20ms。通過檢測(cè)STATUS管腳電平來判別模塊是否開機(jī)。模塊默認(rèn)設(shè)置為自適應(yīng)波特率，自適應(yīng)波特率同步之后，發(fā)送字符串命令“AT”，模塊會(huì)回復(fù)“OK”。網(wǎng)關(guān)主要運(yùn)用M35模塊的GPRS功能，模塊的其他未使用功能引腳懸空，如：差分音頻輸入、輸出，載波檢測(cè)等。M35模塊具有諸多優(yōu)點(diǎn)：體積小，容易嵌入網(wǎng)關(guān)設(shè)備中；低功耗，M35模塊采用了省電技術(shù)，電流功耗在省電模式DRX = 5下，；運(yùn)用簡(jiǎn)單，通過單片機(jī)的串口對(duì)M35模塊發(fā)送AT指令即可完成短信的發(fā)送、GPRS等功能；兼容性強(qiáng)，M35內(nèi)嵌TCP、UDP、FTP、PPP等協(xié)議，已內(nèi)嵌的擴(kuò)展AT命令可以使用戶更容
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