基于GPRS和組態(tài)王的水文測報系統的設計
2 水文測報系統的硬件設計
根據水文測報系統設計方案,系統硬件電路包括:電源、MCU(微處理器)以及外圍接口電路、GPRS模塊接口電路、鍵盤(pán)和顯示接口、數模轉換模塊等部分組成,完成數據的采集、存儲、顯示以及與中心站通信等功能。
2.1 系統終端設計
系統終端包括MCU微處理器、信號傳感、數據調理及A/D轉換、數據存儲、鍵盤(pán)及顯示、時(shí)鐘、無(wú)線(xiàn)通信等電路。具體功能如下:多路采集電路接受水位、雨量等傳感器各種環(huán)境參數,并通過(guò)數據調理以及A/D轉換后送MCU微處理器。接收到數據后,微處理器對采集到的數據進(jìn)行處理,并存儲。數據可以通過(guò)顯示模塊進(jìn)行顯示并可以通過(guò)鍵盤(pán)查看系統的工作狀態(tài),另外,微處理器通過(guò)控制無(wú)線(xiàn)MODEM和中心站進(jìn)行遠程通信,將采集數據傳輸到監控中心,整個(gè)硬件結構圖如圖2所示。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/161814.htm
結合以上要求,本系統終端以低功耗單片機MSP430F149為核心,包括信號傳感、數據調理及A/D轉換、數據存儲、鍵盤(pán)及顯示、時(shí)鐘、無(wú)線(xiàn)通信等電路。其中,MSP430F149單片機是一種超低功耗的混合信號控制器,具體功能如下:多路采集電路接受水位、雨量等傳感器各種環(huán)境參數,并通過(guò)數據調理以及A/D轉換后送MSP430微處理器。接收到數據后,微處理器對采集到的數據進(jìn)行處理,并存儲。數據可以通過(guò)顯示模塊進(jìn)行顯示并可以通過(guò)鍵盤(pán)查看系統的工作狀態(tài),另外,微處理器通過(guò)控制無(wú)線(xiàn)MODEM和中心站進(jìn)行遠程通信,將采集數據傳輸到監控中心翻。該系統低功耗,性?xún)r(jià)比高,集成性強,適合所有標準輸出的變送器以及橋式傳感器差分mV級電壓信號,標準串行RS232/RS485數字接口,完全隔離型電流、電壓輸出。
2.2 GPRS通信模塊設計
GPRS系統數據傳輸速率快,而且覆蓋范圍廣,能方便和Internet連接。GPRS網(wǎng)絡(luò )一般使用GPRS外置Modem或是使用GPRS無(wú)線(xiàn)模塊。前者一般由GPRS模塊、SIM卡、RS232接口、電源等組成,由于該系統安裝在野外,電源供電,系統穩定等因素制約,所以選擇后者。GPRS模塊與控制器之間的通信主要通過(guò)串口發(fā)送AT指令。
為了保證數據傳輸的穩定和安全,GPRS網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議起到非常關(guān)鍵的作用。GPRS系統采用IP網(wǎng)絡(luò )結構,支持TCP/IP協(xié)議一分為應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、物理層等,本系統的協(xié)議主要在傳輸層的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議中。TCP協(xié)議數據包格式相比UDP要復雜,而且在建立連接時(shí)需要進(jìn)行3次握手,但它可以提供保證傳輸數據的可靠性,而UDP協(xié)議數據包的格式比較簡(jiǎn)單,但是它的數據傳輸可能存在誤碼現象,所以選擇TCP協(xié)議作為系統的傳輸層協(xié)議。
TCP通過(guò)進(jìn)程間的連接提供端到端的可靠數據傳輸,它提供錯誤檢測和故障恢復機制。TCP所傳送的數據單元稱(chēng)為T(mén)CP數據包。TCP數據包用于建立連接、傳送數據、發(fā)送確認提供窗口大小信息和關(guān)閉連接等。TCP對所接收到的信息會(huì )及時(shí)予以確認,TCP數據包可分為T(mén)CP包頭和來(lái)自應用層的數據二部分。
TCP采用三步握手的方式來(lái)建立連接。發(fā)送側首先發(fā)送一個(gè)SYN標志位的TCP數據包請求連接,接收側通過(guò)包含SYN標志位的ACK數據包予以確認,發(fā)送側在接到ACK數據包后,回送包含SYN標志位的ACK數據包到接收側,連接建立完成。
本模塊采用了華榮公司的GW1000KC-3無(wú)線(xiàn)通信模塊,該模塊體積小,使用方便,具體特點(diǎn)如下:ISM頻段,16個(gè)頻道可選;發(fā)射功率16~33 dBm可調;多種設置模式:可以指令設置模塊工作頻道、發(fā)射功率、接口波特率,校驗模式等;透明數據傳輸,所收即所發(fā)傳輸模式;多種接口方式:TH/RS232/RS485;天線(xiàn)保護處理:支持天線(xiàn)未接情況下發(fā)射60 s以上數據(發(fā)送間隔100 ms);可以軟件控制待機狀態(tài),即用節電模式。
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