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1、浙江大学硕士学位论文 摘要摘 要基于单片机和GSM的农村污水处理控制器有两大技术。它包括单片机控制技术和GSM远程监控技术。控制系统可以在手动模式、自动模式和GSM管理模式下运行。基于单片机和GSM的农村污水处理控制器的设计包括硬件设计和软件设计两部分。为了在恶劣的工业环境下可靠运行，本文主要需要解决的硬件和软件的可靠性问题。为了在控制系统和指定的手机用户之间实现控制、查询和变更流程，本文还需要探索单片机动态学习短消息的方法。本文按照模块化设计思想，把主控制器和键盘显示控制器分成了若干单元电路，完成了主控制器和键盘显示控制器的电路原理图和PCB图的设计。同时，根据本控制器的工作环境的要求，对原
2、理图和PCB图进行可靠性设计，实现了控制器可以在工业环境下稳定工作。本文按照分层设计思想，把主控制器和键盘显示控制软件分为三层结构。本文重点实现主控制器的软件的可靠性设计和单片机控制器动态学习短消息的方法。关键词： 单片机，GSM，可靠性i AbstractAbstractDesign and implementation of rural sewage treatment controller based on single chip microcomputer and GSM has two major technologies. It consists of MCU control te
3、chnology and GSM remote monitoring technology. It can run in manual mode, automatic mode and GSM management mode. Design and implementation of rural sewage treatment controller based on single chip microcomputer and GSM includes two parts: the hardware design and the software design.In order to reli
4、able operation in the harsh industrial environments, this paper mainly needs to solve the reliability problem of the hardware and the software.In order to realize the control, query and change process between the control system and the specified mobile phone users, we need to explore the method of M
5、CU dynamic learning the short message.According to the idea of modular design, the main controller and keyboard and display controller is divided into a number of unit circuit, completed the main controller and the keyboard and display circuit design schematic diagram and PCB diagram of the controll
6、er. At the same time, according to the controller requirements of the working environment, the reliability design of the schematic diagram and PCB diagram, the controller can work stably in the industrial environment.According to the hierarchical design, the main controller and keyboard and display
7、control software is divided into three layers structure. This paper focuses on the implementation of the method of learning Short Message reliability design and dynamic controller software.关键词： 单片机，GSM，可靠性Key Words: single chip microcomputer, GSM, reliability iii浙江大学硕士学位论文 目录目录摘要iAbstractii图目录IV表目录V
8、第1章 绪论11.1 课题背景11.2 研究的动机和目标11.3 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器提出11.4 主要完成的工作21.5 本章小结2第2章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器关键技术综述32.1 可靠性的定义32.2 提高可靠性的方法32.2.1 提高硬件可靠性的方法32.2.2 提高软件可靠性的方法42.3 GB码和Unicode码转换方法52.4 本章小结5第3章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器需求分析63.1 任务概述63.2 需求的具体指标63.2.1 工艺控制指标63.2.2 硬件指标73.2.3 软件指标73.3 系统需求分析83.3.1 业务流程8
9、3.3.2 功能性需求93.3.3 系统的流程103.4 本章小结11第4章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器总体设计124.1 硬件总体结构124.1.1 主控制器硬件功能描述134.1.2 键盘显示控制器硬件功能描述144.1.3 GSM模块接口电路功能描述144.2 总体设计阶段的硬件可靠性设计144.3 软件总体结构154.3.1 主控制器应用层功能描述164.3.2 主控制器二级驱动层功能描述164.3.3 主控制器一级驱动层功能描述174.3.4 键盘显示控制器应用层功能描述174.3.5 键盘显示控制器二级驱动层功能描述184.3.6 键盘显示控制器一级驱动层功能描述184
10、.3.7 电脑软件功能描述184.4 总体设计阶段的软件可靠性设计184.5 本章小结19第5章 硬件详细设计205.1 主控制器电路设计205.1.1 主控制器单片机最小系统和可靠性设计205.1.2 主控制器DC-DC电源电路和可靠性设计215.1.3 主控制器RS232通信接口电路和可靠性设计235.1.4 主控制器开关量输入电路和可靠性设计245.1.5 主控制器继电器输出电路和可靠性设计255.2 键盘显示控制器电路设计265.2.1 键盘显示控制器RS485通信电路和可靠性设计265.2.2 键盘显示控制器键盘输入电路设计275.2.3 键盘显示控制器晶体管输出电路设计285.3
11、GSM模块的可靠性设计295.4 主控制器和键盘显示控制器PCB图设计295.5 本章小结31第6章 软件详细设计326.1 主控制器应用层程序设计326.1.1 主程序可靠性设计326.1.2 数据保存和恢复应用层程序336.1.3 软件监控应用层程序356.1.4 原水泵手动控制应用层程序366.1.5 DE滤池清洗手动控制应用层程序376.1.6 原水泵自动控制应用层程序386.1.7 排泥自动控制应用层程序396.1.8 GSM管理模式短消息动态学习方法406.1.9 GSM管理模式就地短消息学习应用层程序416.1.10 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序436.1.11 GSM
12、管理模式远程监控应用层程序436.1.12 GSM管理模式远程主动报警应用层程序446.1.13 GSM管理模式短消息学习电脑程序456.2 主控制器二级驱动层程序466.2.1 输入信号数据转换二级驱动层程序466.2.2 主控制器和键盘显示控制器通信二级驱动层程序476.2.3 主控制器和GSM模块通信二级驱动层程序476.3 主控制器一级驱动层程序设计496.3.1 开关量输入一级驱动层程序496.3.2 读写EEPROM一级驱动层程序506.3.3 主控制器和电脑通信一级驱动层程序516.3.4 主控制器和键盘显示控制器通信一级驱动层程序516.3.5 主控制器和GSM模块通信一级驱动
13、层程序516.4 本章小结52第7章 编码实现和运行537.1 数据保护和恢复应用层程序实现537.2 数据保护和恢复应用层程序运行效果607.3 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序实现617.4 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序运行效果637.5 GSM管理模式远程主动报警应用层程序实现657.6 GSM管理模式远程主动报警应用层程序运行效果68第8章 总结69参考文献71作者简历73致谢74II浙江大学硕士学位论文 表目录图目录图3.1 人机界面图6图3.2 系统流程图10图4.1 硬件总体结构图13图4.2 电源分布图15图4.3 软件总体结构图16图5.1 主控制器单片机最小
14、系统图21图5.2 主控制器DC-DC电源电路原理图23图5.3 主控制器RS232通信接口电路原理图24图5.4 主控制器输入和显示电路原理图25图5.5 主控制器继电器输出和显示电路原理图26图5.6 键盘显示控制器RS485通信电路原理图27图5.7 键盘显示控制器键盘输入电路原理图28图5.8 键盘显示控制器晶体管输出电路图29图5.9 主控制器PCB图30图5.10 键盘显示控制器PCB图30图6.1 主控制器主程序控制流程图33图6.2 数据保存应用层程序流程图34图6.3 数据恢复应用层程序流程图35图6.4 软件监控应用层程序流程图36图6.5 原水泵手动控制应用层程序流程图37图6.6 DE滤池清洗手动控制应用层程序流程图38图6.7 原水泵自动控制应用层程序流程图39图6.8 排泥自动控制应用层程序流程图40图6.9 GSM管理模式就地短消息学习应用
