基于GPRS远程无线通信的水温水位采集和控制卡的设计研究

发布时间：2018-10-12 18:34

【摘要】：随着经济的进步与社会的发展，无线通信技术也取得了快速的发展，发展的同时其应用领域也越来越广，例如测控领域，智能家居领域等。在测控领域中，设计了一套水温水位采集和控制卡，它采用无线通信技术，能够很好的解决当前太阳能热水工程中存在的缺陷与不足。而当前太阳能热水工程中存在的缺陷与不足主要有：系统是单机独立工作或者系统采用RS485、CAN总线等传输方式工作，这几种工作方式都需要现场操作，，不能满足当前人们对热水远程采集与控制的新需求。因此远程数据采集与控制成为太阳能领域发展的新方向，而基于GPRS的无线通信是发展中的重点。本文设计了一套水温水位采集控制卡，它基于无线通信技术，能够很好地解决当前太阳能热水工程存在的缺陷与不足，达到远程采集数据和控制热水的目的。（1）本文的绪论部分首先阐述了该论文设计的选题背景，然后分析了太阳能热水工程中水温和水位采集与控制系统的发展阶段，主要经历了三个阶段：单机控制阶段、RS485总线控制阶段、CAN总线控制阶段；通过比较这三个阶段的优缺点，得出了基于GPRS远程无线通信来实现水温水位采集与控制将是未来发展方向的结论。（2）第二部分是系统的总体设计。首先对系统的整体结构进行了阐述，系统主要由采集控制卡、一个无线通信模块、远程PC机和GPRS网络组成；然后重点介绍了GPRS无线通信模块。从无线通信模块的定义、分类、功能、特点以及在数据传输方面的优点、技术参数等方面出发选取了一款适合于该系统设计的无线通信模块—ATK-SIM900A模块。第二部分还单独对系统中的采集控制卡进行了阐述，画出了采集控制卡的整体框图，简单介绍了采集控制卡的各部分结构。（3）第三部分是本文的核心部分，即采集控制卡的硬件设计。将采集控制卡的硬件设计分为两部分：一部分是下位机的硬件设计；另一部分是无线通信模块SIM900A的硬件设计。在下位机的硬件设计中，主要包括了PIC18F458微控制器及外围电路、按键输入电路、液晶显示电路、水温测量电路、水位测量电路、继电控制电路和实时时钟电路。每个电路都列出了详细电路图，特别是水温测量电路和水位测量电路，我们做了详细的阐述。在无线通信模块SIM900A的硬件设计中，主要包括了电源电路设计、开关电路设计、指示灯（电源指示灯和网络状态指示灯）电路设计、天线接口电路设计、RS232串口电路设计；在这一部分中，主要对源电路设计、开关电路设计、天线接口电路设计和RS232串口电路设计进行了阐述，其他的没有做详细介绍。（4）第四部分也是本文的核心部分，即采集控制卡的软件设计。首先列出了适合该系统的开发环境，然后通过比较几种在线仿真器，选出了适合该系统的仿真器—MAPLAB ICD2在线调试器。在软件设计这一部分中，主要阐述了采集控制卡的初始化程序、采集控制卡的发送程序和无线通信模块SIM900A的接收程序这三方面。在采集控制卡的初始化中，包括下位机的初始化和无线通信模块SIM900A的初始化。而下位机的初始化包括了继电控制输出端口的设定、PCF8563实时时钟芯片内地址的设定、PCF8563实时时钟芯片内地址的设定、A/D模块初始化水温数据的采集、水温水位的限定、LCD模块的初始化及数据显示、I2C总线的设定、PCF8563的设定。无线通信模块SIM900A的初始化包括线通信模块有是否插入SIM卡，SIM卡信号质量如何，当前SIM卡运营商，正常工作指示灯是否点亮，SIM900A网络是否正常，网络指示灯是否闪烁，存储器读写是否正常。在无线通信模块的初始化中我们还用到了串口调试助手作为系统调试的重要工具。（5）第五部分是本文的总结和以后工作的展望。最后是本文的参考文献、附录、攻读硕士期间发表的文章和致谢部分。
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【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273;TN929.532

【参考文献】