基于GPRS遠(yuǎn)程無線通信的水溫水位采集和控制卡的設(shè)計研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與社會的發(fā)展,無線通信技術(shù)也取得了快速的發(fā)展,發(fā)展的同時其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣,例如測控領(lǐng)域,智能家居領(lǐng)域等。在測控領(lǐng)域中,設(shè)計了一套水溫水位采集和控制卡,它采用無線通信技術(shù),能夠很好的解決當(dāng)前太陽能熱水工程中存在的缺陷與不足。而當(dāng)前太陽能熱水工程中存在的缺陷與不足主要有:系統(tǒng)是單機(jī)獨立工作或者系統(tǒng)采用RS485、CAN總線等傳輸方式工作,這幾種工作方式都需要現(xiàn)場操作,不能滿足當(dāng)前人們對熱水遠(yuǎn)程采集與控制的新需求。因此遠(yuǎn)程數(shù)

2、據(jù)采集與控制成為太陽能領(lǐng)域發(fā)展的新方向,而基于GPRS的無線通信是發(fā)展中的重點。本文設(shè)計了一套水溫水位采集控制卡,它基于無線通信技術(shù),能夠很好地解決當(dāng)前太陽能熱水工程存在的缺陷與不足,達(dá)到遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)和控制熱水的目的。
　　(1)本文的緒論部分首先闡述了該論文設(shè)計的選題背景,然后分析了太陽能熱水工程中水溫和水位采集與控制系統(tǒng)的發(fā)展階段,主要經(jīng)歷了三個階段:單機(jī)控制階段、RS485總線控制階段、CAN總線控制階段;通過比較這三個階段

3、的優(yōu)缺點,得出了基于GPRS遠(yuǎn)程無線通信來實現(xiàn)水溫水位采集與控制將是未來發(fā)展方向的結(jié)論。
　　(2)第二部分是系統(tǒng)的總體設(shè)計。首先對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述,系統(tǒng)主要由采集控制卡、一個無線通信模塊、遠(yuǎn)程PC機(jī)和GPRS網(wǎng)絡(luò)組成;然后重點介紹了GPRS無線通信模塊。從無線通信模塊的定義、分類、功能、特點以及在數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)點、技術(shù)參數(shù)等方面出發(fā)選取了一款適合于該系統(tǒng)設(shè)計的無線通信模塊—ATK-SIM900A模塊。第二部分還單獨對系

4、統(tǒng)中的采集控制卡進(jìn)行了闡述,畫出了采集控制卡的整體框圖,簡單介紹了采集控制卡的各部分結(jié)構(gòu)。
　　(3)第三部分是本文的核心部分,即采集控制卡的硬件設(shè)計。將采集控制卡的硬件設(shè)計分為兩部分:一部分是下位機(jī)的硬件設(shè)計;另一部分是無線通信模塊SIM900A的硬件設(shè)計。在下位機(jī)的硬件設(shè)計中,主要包括了PIC18F458微控制器及外圍電路、按鍵輸入電路、液晶顯示電路、水溫測量電路、水位測量電路、繼電控制電路和實時時鐘電路。每個電路都列出了詳細(xì)

5、電路圖,特別是水溫測量電路和水位測量電路,我們做了詳細(xì)的闡述。在無線通信模塊 SIM900A的硬件設(shè)計中,主要包括了電源電路設(shè)計、開關(guān)電路設(shè)計、指示燈(電源指示燈和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈)電路設(shè)計、天線接口電路設(shè)計、RS232串口電路設(shè)計;在這一部分中,主要對源電路設(shè)計、開關(guān)電路設(shè)計、天線接口電路設(shè)計和RS232串口電路設(shè)計進(jìn)行了闡述,其他的沒有做詳細(xì)介紹。
　　(4)第四部分也是本文的核心部分,即采集控制卡的軟件設(shè)計。首先列出了適合該系

6、統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境,然后通過比較幾種在線仿真器,選出了適合該系統(tǒng)的仿真器—MAPLAB ICD2在線調(diào)試器。在軟件設(shè)計這一部分中,主要闡述了采集控制卡的初始化程序、采集控制卡的發(fā)送程序和無線通信模塊SIM900A的接收程序這三方面。在采集控制卡的初始化中,包括下位機(jī)的初始化和無線通信模塊SIM900A的初始化。而下位機(jī)的初始化包括了繼電控制輸出端口的設(shè)定、PCF8563實時時鐘芯片內(nèi)地址的設(shè)定、PCF8563實時時鐘芯片內(nèi)地址的設(shè)定、A/D模

7、塊初始化水溫數(shù)據(jù)的采集、水溫水位的限定、LCD模塊的初始化及數(shù)據(jù)顯示、I2C總線的設(shè)定、PCF8563的設(shè)定。無線通信模塊SIM900A的初始化包括線通信模塊有是否插入SIM卡,SIM卡信號質(zhì)量如何,當(dāng)前SIM卡運(yùn)營商,正常工作指示燈是否點亮,SIM900A網(wǎng)絡(luò)是否正常,網(wǎng)絡(luò)指示燈是否閃爍,存儲器讀寫是否正常。在無線通信模塊的初始化中我們還用到了串口調(diào)試助手作為系統(tǒng)調(diào)試的重要工具。
　　(5)第五部分是本文的總結(jié)和以后工作的展望。