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1、基于GPRS数据监控采集终端的实现内容摘要：提出了一种从PLC中实时读取数据, 传送给上位计算机，实现无线通讯的墙体外表面数据采集系统的设计。设计中从实际情况出发，选用了工作稳定可靠的无线通讯芯片和先进的温/湿度传感器, 工作子站选用MSP430F149作为处理芯片，采用SHTlX系列中的SHT10传感器用于现场的实时温/湿度数据采集。并将所采集的数据发送给GPRS（通用分组无线业务）无线传输模块，GPRS传输模块再将数据以无线方式发送到数据采集服务器。上位机监控程序采用java程序进行编写,调用功能强大的串口通讯API-javacomm20-win32。关键词：数据采集 无线数据传输技术 上
2、位机 Implementation of terminal monitoring data acquisition based on GPRSThis paper proposed one kind of wall outside surface data acquisition systems design which is from PLC real-time read data andtransmits for the superior computer, realizing the wireless communication .The design embarks from the
3、actual situation, selecting the wireless communication chip of stability andreliability and the advanced temperature or humidity sensor.The sub-station is select ed for MSP430F149 to take the processing chip, and used the SHT10 of SHT1X series to acquire the real-time temperature/humidity data and s
4、end the data to the GPRS wireless transmission module, and then it transmits again the data by the wireless way to the data acquisition server. The monitor routine of superior machine uses the java procedure to be compiled,by transferring formidable serial port communication API fuction javacomm20-w
5、in32.Keywords：collecting data The wireless data transmission technology wireless communication superior machine 目 录前言11 GPRS11.1 GPRS的应用与发展11.2 GPRS的技术优势22 单片机的数据采集系统的设计22.1控制芯片的选择22.2温度传感器的方案32.3电压采集方案33 系统硬件电路设计33.1 单片机C8051F120最小系统33.1.1 使用单片机的介绍43.1.2 单片机外部时钟电路43.1.3 电平转换电路的设计53.2 GPRS的工作原理及其模块电
6、路63.2.1 GPRS的工作原理63.2.2 GPRS数据传输单元的工作流程73.2.3 华为GTM900C功能模块介绍73.2.4 GPRS模块的电路84 系统软件设计114.1 主程序流程图114.2 数据采集部分程序设计124.2.1 温度数据采集的程序设计124.2.2 电压数据的采集的程序设计164.3 GPRS数据传输部分的程序设计184.3.1 串行口通信的数据传输184.3.2 简单的AT指令介绍204.3.3 GPRS数据传输程序设计214.4 基于LabVIEW的上位机软件的设计27结束语31附 录33附录1：数据采集部分电路图33附录2：GPRS模块电路图34参考文献3
7、5V基于GPRS数据监控采集终端的实现前言随着Internet应用的日益普及，信息共享的程度不断提高，网络在人们日常生活和工作中扮演的角色越来越重要，已经成为人们生活，工作中不可缺少的部分。本设计主要是通过研究GPRS无线网络的数据监控采集终端的实现原理和方法，将基于ARM7内核的嵌入式系统和GPRS网络结合起来，利用GPRS网络实现无线数据传输。该系统可以同时实现多路数据的采集，以便对现场环境进行分布式，网络化的采集与监控，可应用于大气与水质环境监测等领域。现在日常生活中的应用系统，大多采用的是单片机或微控制器系统。通称嵌入式系统。嵌入式系统由于其体积小成本低，开发方便，技术成熟等特点已经在
8、民用和工业等许多领域得到了广泛的应用。但是，目前大多数嵌入式的数据传输系统功能十分有限。以单片机作为控制器的核心，与一些监测、伺服、指示等设备配合实现一定的功能。网络应用最重要的目标之一就是进行多媒体通信。多媒体信息主要包括图像、声音和文本三大类，其中视频、音频等信号的信息量是非常大的。而且这些信息的表达方式、输入、输出的要求也各不相同，因此，在多媒体通信中，对这些数据进行有效的表达和适当处理非常重要。为了满足多媒体通信对带宽的需求，无线通信网络不约而同地将网络传输速率作为其性能参数中的关键指标。从GPRS投入商用以来在各个领域得到了广泛的应用，本文就是对其在数据监控采集领域的实现进行研究。1
9、 GPRS1.1 GPRS的应用与发展GPRS技术现在己经十分成熟，目前全世界很多运营商开通了GPRS商用系统、试商用系统或实验系统。国际上有名的大型电信设备制造厂商也都在积极开发GPRS的相关产品，提出了一系列的解决方案，世界各地的移动网络运营商也纷纷响应，配合电信设备制造厂商提供了大量的GPRS服务区。GPRS可提供以下一系列交互式业务：点对点无连接型网络业务（TPCLNS）；点对点面向连接的数据业务(PTPCONS)；点对多点业务(PTM)。GPRS还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。总之，GPRS可提供网上冲浪、Email、文件传输、数据库查询、增强
10、型短消息等业务；可应用于运输业、金融、证券、商业和公共安全业；PTM业务支持股市动态、天气预报、交通信息等实时发布；另外，还能提供种类繁多、功能强大的以GPRS承载业务为基础的网络应用业务和基于WAP的各种应用。利用GPRS进行数据传输具有很多优点例如费用低廉，GPRS网络按照客户收发数据包的数据流量来收费，而不是采用SMS的按短信条数的方式收费，极大地降低了通信使用费用。永远在线，客户随时都与网络保持联系，即使没有数据传送时，客户仍然在网上，与网络之间还保持一种连接。1.2 GPRS的技术优势利用GPRS进行数据传输具有很多优点，主要如下：1费用低廉，GPRS网络按照客户收发数据包的数据流量
11、来收费，而不是采用SMS的按短信条数的方式收费，极大地降低了通信使用费用；2永远在线，客户随时都与网络保持联系，即使没有数据传送时，客户仍然在网上，与网络之间还保持一种连接；3快速登录，连接时间很快，GPRS无线终端一开机，就已经与GPRS网络建立了连接，每次登录网络，只需要一个激活过程，一般仅需1到3秒；4高速传输，由于GPRS网络采取了先进的分组交换技术，数据传输最高理论值可达171.2kb/s，实际使用中一般能达到2040kb/s；5组网灵活，中国移动的GPRS网络覆盖面广，可在全国漫游而不增加额外费用，适合用户以低成本方式在短时间内组建自己的跨区域性数据网络；2 单片机的数据采集系统的
12、设计单片机数据采集系统的设计是本课题设计的最基础的部分，该部分得到的数据是GPRS数据传输的来源。这部分的研究重点是实现一定精度的数据采集，这里的数据可以是电压、温度以及压力等等，考虑到系统研究的主要内容是数据的传输部分。本课题在这部分采集的数据选择了比较容易实现的电压和温度数据。2.1控制芯片的选择控制芯片对一个系统的设计来说是至关重要的，控制芯片的选择决定了一个系统的运行速度以及程序的稳定性等性能。使用常用的STC89C52单片机作为本系统的控制核心。2.2温度传感器的方案利用热敏电阻的热敏效应，通过采集热敏电阻两端的电压变化计算出热敏电阻阻值的变化。进而通过热敏电阻阻值与温度之间的关系计
13、算出当前工业现场的温度。热敏电阻对环境温度敏感度很高，而且热敏电阻价格比温度传感器要便宜得多，但是热敏电阻对环境温度的变化并不是呈正比的。要得到准确的温度值需要耗费大量的单片机资源，且实际操作起来不易实现，所以本课题不采用此方案。2.3电压采集方案使用常见的集成8路的8位A/D转换器ADC0809。3 系统硬件电路设计整个基于GPRS的数据采集系统的硬件部分包括C8051F120的最小系统、数据采集模块、电平转换模块和GPRS模块几个部分电路。该系统的原理框图如图3-1所示。图3-1 系统硬件电路框图3.1 单片机C8051F120最小系统单片机是数据采集部分和GPRS控制电路的控制核心。单片
14、机最小系统指的是单片机正常工作的最小单元，是能使一个单片机正常工作的最小单元。本系统采用了Silicon Lab公司生产的C8051F120单片机。C8051F120单片机内部含有高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51内核，运行速度最高可达100MHz，是一种高性能的单片机。用于工业控制可以提高系统的性能。3.1.1 使用单片机的介绍C8051F120是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片，100引脚TQFP封装。在运行速度方面，C8051F120单片机是拥有流水线结构的高速CIP-51内核，与8051内核完全兼容，其流水线结构使得该单片机的指令周期与时钟周期相同。而片内集成的锁相环
15、（PLL）电路使得其最高运行速度可达100MHz，这可以在很大程度上提高系统的运行速度和灵敏度。在系统调试方面，C8051F120拥有全速、非侵入式的在系统调试接口，其JTAG接口使得其可以在系统调试，与传统的8051单片机通过不断烧写程序调试系统的方式相比具有很大的优势。这个特点可以明显的缩短系统的开发周期。在集成片内资源方面，C8051F120单片机在片内集成了一个ADC0电压转换单元，ADC0具有真正12位工作速度为100KHz的高速A/D转换器，并且含有增益放大器和一个8路通道模拟多路开关，这使得单片机可以测得8路不通模拟输入电压。除此之外，C8051F120单片机还有两个UART串行接口和5个通用的16位定时器。在存储空间方面，C8051F120单片机含有128KB的可在系统编程的FLASH存储器和8448（8K+256）字节的片内RAM。这使得C8051F120单片机更适合于较大系统的开发。另外，C8051F120单片机还增加了一些其他的功能和一些关键性的改进。在中断功能方面，C8051F120将中断源扩展至20个。允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。中断系统的运行需要更少的MCU干预，所以中断源的增加对于多任务实时系统的设计来说是很重要的。
