【正文】 //寫命令 12CSTART()。 SDA)。 12CSTOP()。//等待 ACK if(nTemp amp。 12CTxByte(nValue)。//等待 ACK if(nTemp amp。 12CTxByte(nAddr)。//等待 ACK if(nTemp amp。//啟動數(shù)據(jù)總線 12CTxByte(nTemp)。//開啟轉(zhuǎn)換 } 該程序使用 了全局變量 nADC— Flag，通過 nADC— Flag變量通知主程序或得新的采集數(shù)據(jù)；全局變量 nADC— Count用來記數(shù)處理； ADC— BUF[]等全局變量來臨時存放數(shù)據(jù)，華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 27 ADC— BUF— Temp[]等全局變量用來作為與主程序交換數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。 nADC— Flag=1。i++) { ADC— BUF— Temp[i]=ADC— BUF[i]。 if(nADC— Count=10) { for(i=0。 ADC— BUF[10*7+nADC— Count]=ADC12MEM7。 ADC— BUF[10*5+nADC— Count]=ADC12MEM5。 ADC— BUF[10*3+nADC— Count]=ADC12MEM3。 ADC— BUF[10*1+nADC— Count]=ADC12MEM1。=~ENC。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 26 A2 定時器 A處理和 A/D轉(zhuǎn)換部分的程序 程序如下： if— VER— 200 Interrupt [TIMERAO— VECTOR] void TimerA— ISR(void) else pragma vector=TIMERAO— VECTOR — interrupt void TimerA— ISR(void) endif { int i。//使能 ADC轉(zhuǎn)換 return。//時鐘分頻為 1 ADC12CTL1|=（ SHP） 。//轉(zhuǎn)換模式為：多通道、單次轉(zhuǎn)換 ADC12CTL1|=ADC12SSEL_1。 ADC12CTL0|=MSC。//設置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A6 ADC12MCTL6=INCH_7+EOS。//設置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A4 ADC12MCTL5=INCH_5。//設置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A2 ADC12MCTL3=INCH_3。//設置參考電壓分別為 AVSS和 AVCC，輸入通道為 A0 ADC12MCTL1=INCH_l。//設置 ENC為 0，從而修改 ADC12寄存器的值 ADC12CTL1|=CSTARTADD_0。//設置 ~ ADC12CTL0amp。 近年來新型高性能單片機不斷推出，尤其是高速數(shù)字處理芯片 DSP 或嵌入式邏輯系統(tǒng) ARM 器件在工控領域的應用不斷推廣，數(shù)據(jù)采集終端的設計會不斷發(fā)展，功能也會不斷地完善和改進，比如在運算速度方面會更快，實時性會做得更好。在實際設計中會引入各種誤差，包括電壓、電流線性度誤差，運放等硬件電路引入的誤差，還包括采樣等誤差。增加顯示功能，以便工作人員在現(xiàn)場就可以隨時讀出數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心可在遠方控制數(shù)據(jù)采集終端的開關量輸出的開閉。就本系統(tǒng)而言，需要進一步完善的工作如下 : (l)對系統(tǒng)功能進行擴展。為了提高數(shù)據(jù)打包的效率，建議用戶先對數(shù)據(jù)進行打包，每包的數(shù)據(jù)不超過 500 字節(jié)。第一個是時間規(guī)則，當 MC39I 發(fā)現(xiàn)在“ AT$TIMEOUT==1005000” ms(默認是 1000ms)內(nèi)沒有新數(shù)據(jù)被收到，則 MC39I 就把當前收到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送出去 。當建立 TCP/IP 連接后，有大量的數(shù)據(jù)要通過 MC39I 傳送到監(jiān)控中心時，數(shù)據(jù)的分包要遵循哪些規(guī)則呢 ?這是本文要關注的問題。為了確保GPRS 終端可靠登錄 GPRS 網(wǎng)絡，避免出現(xiàn)上述的“死循環(huán)”， GPRS 終端程序設計為一個等待字符串“ CONNECT”超時則重新復位通信模塊，然后撥號接入 GPRS 網(wǎng)絡，這樣就確保了通信模塊的可靠接入。由于字符串“ CONNECT”的返回時間不一定，因而 MCU 有可能因為等待超時而漏掉字符串，而誤認為接入 GPRS 失敗，因此自動重新?lián)芴柦尤?GPRS 網(wǎng)絡。這樣，就避免了程序在運行過程中出現(xiàn)的“死循環(huán)”問題。而由于模塊本身的原因，模塊不一定會響應每條 AT 指令，或者不一定會在特定的時間內(nèi)響應 AT 指令，或者出現(xiàn)其他意外，因此程序很有可能陷入“死循環(huán)” (死等某個返回值 )。 在 GPRS 終端的研制過程中，不可避免的出現(xiàn)了很多的問題，既有設計思路的問題，也有技術上的問題，針對不同的問題，在滿足設計功能指標的前提下，選擇了不同的解決方案，圓滿解決 了所遇到的所有問題，同時也獲得了更多寶貴的經(jīng)驗。 本 設計 著眼于建立一個在 GPRS基礎上利用 TCP/IP協(xié)議進行遠程數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)慕鉀Q方案，實現(xiàn)一個利用微控制器 （ MCU） 控制數(shù)據(jù)采集，采用 GPRS終端模塊通過 GPRS網(wǎng)絡進行遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K端。 原理試驗證明本方案切實可行，軟件、硬件運行正常，達到了設計目標。 PC機的并 口 通過 JTAG仿真器與ARM硬件平臺上的 JTAG接口連 接，用于下載和調(diào)試程序。軟件部分的設計使整個系統(tǒng)更加完善， 使得系統(tǒng) 能很好的應用到實際生活的各個方面。 圖 44 單字節(jié)寫流程 圖 圖 45 隨機讀取數(shù)據(jù)流程圖 本系統(tǒng) 軟件部分主要講述了 3部分模塊的程序設計：單片機控制 GPRS模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲程序模塊。它的開始操作可隨機讀是一樣的，在讀完一個字節(jié)后，對 24LC02B發(fā)送確認 (ACK)信號，再繼續(xù)讀下一個字節(jié)，當讀到最后一個字節(jié)的時候，單片機需要在總線上產(chǎn)生停止信號。程序流程圖如圖 45， 程序代碼見附錄 A4。 隨機讀可以讀任何地址的數(shù)據(jù) 地址數(shù)據(jù) 。當前地址讀需要知道上次讀操作后的地址，因此不具有操作獨立性 ，這里不做介紹。 可 按頁寫的程序流程與 單 字節(jié)寫的流程相同，這里不再介紹。當寫完第一個字節(jié)后，單片機繼續(xù)寫下一個內(nèi)容，在寫完最后一個字節(jié)后，單片機在總線上產(chǎn)生停止信號。 可 按頁寫是一次寫入 8個字節(jié)。首先單片機發(fā)送控制字節(jié)，然后發(fā)送地址字節(jié)，最后輸入寫的內(nèi)容 。下面對單字節(jié)寫 、 可按頁寫兩種方式分別進行介紹。串行存儲器主要有讀 /寫操作，下面分別進行詳細介紹。 存儲程序 模塊設計 在本系統(tǒng)中，利用串行存儲器存儲某些重要數(shù)據(jù) 。這部分程序采用中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)，在定時器 A里先停止 A/D轉(zhuǎn)換，讀取 數(shù)據(jù)后啟動 A/D轉(zhuǎn)換，然后再等待下一次中斷的到來。如圖 43所示為該模塊的程序流程圖。 如果得到數(shù)據(jù)，則設置一個標志位 ， 通知主程序，告訴主程 序己經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集 模塊程序設計 模擬量采集模塊主要是單片機通過 A/D通道采集來自傳感器的信號，并將信號進行處理。 GPRS 模塊與網(wǎng)關的通信協(xié)議為 PPP 協(xié)議，其中身份驗證時用戶名、密碼都為空。如果返回 0K，則 GPRS 連接成功；如果返回 ERROR，則意味著 GPRS 連接失敗。移動終端的類別有 A、B、 C 三類 ， A 類是 GPRS 上網(wǎng)和 GSM 的語音通信功能可以同時使用； B 類是二者不能同時使用，但可以自動切換； C 類也不能同時使用，必須人工切換； CG 為 GPRS 模式，CC 為 GSM 模式。 AT+CGDCONT=l，“ IP”，“ CMNET”；此命令用于設置 GPRS 接入網(wǎng)關，其中第二個數(shù)表示 PDP(Packet DataPro－ tocol)類型為： IP 或 PPP，第三個數(shù)表示接入網(wǎng)關為移動夢網(wǎng)，可 以是某一特定 IP 地址。執(zhí)行 ATD 撥號指令時， MC39I 模塊返回“ CONNECT”表示物理通道已經(jīng)成功建立，此時 ISP 將主動向終端發(fā)起 PPP 協(xié)商請求 [23][24][25]。表 1 中 AT 指令按照先后順序執(zhí)行，執(zhí)行前 5 條 AT指令時， MC39I 模塊返回“ OK”表示指令執(zhí)行正確，返回“ ERROR”表示執(zhí)行指令的錯誤。 MC39I 模塊參數(shù)設置是完成 GPRS 上網(wǎng)的必要配置工作。 MC39I模塊參數(shù)設置及撥號 MC39I模塊的參數(shù)設置主要通過標準 AT 指令集以及西門子公司擴展的一些命令來實現(xiàn)。=～ 0x20； //RxD 輸入 XBR0=0x01； //硬件 UART 啟用 XBR1=0Xc0； //弱上拉關，交叉開關啟用 SC0N0=0x10； //SCON0： 模式 1， 8 位 UART，啟用 RX TMOD|=0x20； //定時器 1 工作在模式 1， 8 位自動重裝 TH1=0x96； // TL1=0x96； //波特率設為 9600，與 MC39I 的相一致 TR1=1； //打開定時器 1 ES0=0； } （ 4） ADC 初始化：該部分主要完成 A/D 轉(zhuǎn)換的初始化功能 。如果 WDT 超過了設定的定時時間，則發(fā)生系統(tǒng) 復位。初始化時，可以對 OSCICN 內(nèi)部振蕩器控制寄存器的 IFCN 位編程設置分頻值，為了配合與 MCU 的各外部模塊的工作頻率，可以通過設置振蕩器與時鐘控制寄存器相應的標志位，對應程序如下： Void Init_CLK(void)//時鐘初始化 { OSCICN=0x83； //允許使用內(nèi)部振蕩器，并設置內(nèi)部振蕩器的輸出不分頻（分頻值為 1）最高頻 CLKSEL=0x00； //使用內(nèi)部振蕩器 } 關閉看門狗 關中斷 時鐘初始化 串口 0 初始化 串口 1 初始化 ADC 初始化 開中斷 系統(tǒng)上電 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 17 （ 2） 看門狗定時器：本系統(tǒng)中看門狗定時器 (WDT)的主要功能是避免程序“跑飛”。此部分模塊的功能主要是完成對 C8051F310單片機系統(tǒng)資源的初始分配，主要包括各變量的初始化，系統(tǒng)時鐘的設置，看門狗初始化，串行口的初始化，各 I/O 端口的初始化等。 開始 單片機初始化 系統(tǒng)自檢 故障處理 登錄 GPRS 網(wǎng)絡 開中斷 有故障否？ GPRS 網(wǎng)絡正常？ 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采集 有數(shù)據(jù)傳輸指令？ 定時采集時間到？ 數(shù)據(jù)傳輸 Y N N N Y Y N N 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 16 圖 41主程序流程圖 單片機 初始化程序 設計 系統(tǒng)的初始化是系統(tǒng)運行的基礎部分，它涉及到系統(tǒng)的整體硬件設計，如引腳的初始工作狀態(tài)、特殊功能寄存器的設置、芯片采用的工作模式等問題。各個模塊在完成各自的任務后通過改變標志的方式通知主程序可以繼續(xù)執(zhí)行下一步工作。系統(tǒng)的軟件部分可分為：主程序模塊；初始化模塊；數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)存取模塊；無線通信模塊；定時器中斷和串口中斷模塊等。適合于多種 操作系統(tǒng) ，如 Windows、 DOS、 UNIX等等也適用于多種機型。而且計算功能、 邏輯判斷 功能也比較強大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。 （ 3） C語言功能齊全。這種結構化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護以及調(diào)試。 （ 2） C是結構式語言。它把 高級語言 的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。 C語言是一種很有發(fā)展前途的高級程序設計語言。它可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫系統(tǒng) 應用程序 ，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序 [21][22]。 C語言是一種 面向過程的 計算機程序設計語言 。 4 系統(tǒng) 軟件設計 對于一個完整的 應用 系統(tǒng) 出了硬件設計外還必須包括軟件部分的設計，系統(tǒng)的主要功能都是由下載到微處理器的軟件來實現(xiàn)的，所以系統(tǒng)程序的設計也是系統(tǒng)設計一個非常重要的方面。電路中采用二極管作為 ESD保護電路，考慮到干擾問題，采用電容進行濾波處理，增加采集電路的抗干擾問題。如圖 39所示為模擬量采集具體的電路。 數(shù)據(jù)采集 模塊設計 在該系統(tǒng)中主要考慮模擬輸入前端為傳感器，從傳感器送來的是標準信號，即4mA20mA，這樣設計具有一定的通用性，只要前端接不同的傳感器就可以采集不同的信號源。為了使 輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個68PF、 33uF 和 的電容，實現(xiàn)濾波。 圖 37 電源電路圖 MC39I模塊電源電路 MC39I 模塊電源電路 如圖 38 所示： 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 圖 38 對于 MC39I 模塊可由外部 的單電源供電，在本系統(tǒng)中采用 供電，由于該電源部分的輸出電流必須滿足輸出電流能達到 2A，在此采用可調(diào)式穩(wěn)壓芯片NATIONAL 公司的 LP3966ADJ 芯片。除了 MC39I 外均采用 電壓供電，考慮到硬