基于GPRS的远程数据采集系统关键技术研究

摘要

现代家庭中的水、电、气表(俗称“三表”)的读取是人们生活息息相关的事情。目前我国的水费计量方式主要依靠抄表人员入户抄收，不仅浪费人力物力，又不可避免存在人为因素造成的误差，而且对用户的日常生活造成不便。随着城市现代化建设的发展，建设智能小区成为必然趋势，原来的人工抄表已不能胜任现在的工作，新的抄表方式应运而生，随着通信和计算机技术的发展，使得远程抄表成为可能。近年来国家正在推广户外计量技术，以实现方便查表，不干扰住户，使大量人工查表工作逐步过渡到数字化传送。当前的远程抄表系统种类很多，但在实际应用过程中都存在种种弊端，本课题所设计的水表远程抄表系统正是在某新建小区的需求背景下开始研制的。 本文介绍了水表远程抄表系统的应用背景，课题意义，提出了本课题需要完成的主要工作，设计了系统总体方案，介绍了设计中的关键技术。 在总结国内外的抄表技术和发展现状的基础上，基于GPRS的远程数据采集系统采用了一套新型先进的远程数据采集技术，很好地完成了高效安全的无线抄表系统。 本论文详细介绍系统硬件和软件的研制和开发，包括以下几个方面： 1、首先分析无线数据传输技术和数据采集系统的国内外现状和发展趋势，阐明本课题的研究意义，根据无线抄表系统对数据采集的具体要求，确定本文的主要研究内容。 2、给出单片机AT89C51和GPRS无线模块的硬件和软件设计及具体实现。 3、根据系统的应用需求，本文完成全部采用无线通信方式的通信网络结构的设计和点对多点的通信控制协议的编制，保证数据传输的合理性和安全性。 4、采用先进的GPRS通信技术实现远程数据通信，完善了现代测控系统的远程通信方式，很好地解决了无线远程通信的难题。 5、针对此系统数据采集系统中的应用，编制服务器端软件，对系统进行实验和调试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外发展现状

1.3论文主要研究内容和论文章节的安排

第二章系统总体方案设计

2.1设计原则

2.2系统的功能目标和设计原则

2.1.1系统功能目标

2.1.2系统设计原则

2.2系统总体结构框架

2.2.1系统构成

2.2.2系统的结构和原理

2.3系统方案设计

2.3.1系统方案的选择

2.3.2客户机/服务器模式的设计实现

2.3.3多种通信数据传输方式的比较

2.3.4无线数据传输的两种方式

2.3.5软件开发相关技术及开发工具

2.4系统关键技术

2.4.1GPRS模块同具有动态IP监控中心的通信

2.4.2数据实现TCP/IP协议封装

2.4.3采用特定编码提高网络信道的利用率

2.5系统的整体设计

2.5.1数据采集系统的软件设计步骤

2.5.2数据采集系统的硬件设计步骤

第三章系统的硬件结构以及数据处理程序

3.1系统硬件结构

3.1.1主控模块--SCM

3.2单片机系统的接口

3.2.1电源与外部晶振

3.2.2数据采集回路

3.2.3时钟芯片

3.2.4网络接口

3.2.5软件设计

3.2.6看门狗电路

3.2.7数字开关量电路

3.3抗干扰措施

3.4系统外部扩展RAM电路及结构图

3.5系统A/D数据采集与传输实验

第四章GPRS无线传输数据的实现

4.1 GPRS技术

4.1.1 GPRS网络概述

4.1.2 GPRS网络结构

4.1.3 GPRS网络技术特点

4.1.4 GPRS传输和信令协议平台

4.2数据采集终端无线传输功能设计

4.2.1单片机实现内嵌TCP/IP协议

4.2.2数据终端实现网络连接

4.3 GPRS网络连接的软件实现

4.3.1运输层

4.3.2网络层

4.3.3数据链路层

4.3.4物理层

4.4传输协议的实现

第五章GPRS网络连接的优化及系统的效果测试

5.1网络连接的优化方案

5.1.1 GPRS网络优化

5.1.2 GPRS网络掉线重连

5.2 GPRS无线数据终端应用层软件

5.2.1硬件连接和GPRS模块设置

5.2.2系统的软件设计目标

5.2.3软件整体结构

5.3配置命令

5.3.1命令格式

5.3.2用于保存配置命令的数据结构

5.4程序流程图

5.4.1 main()主线程程序流程图

5.4.2数据传输主流程图

5.4.3 Gprs Transfer()线程程序流程图

5.4.4 Gprs Receiver()线程程序流程图

5.5差错检测

5.6系统通讯测试

5.6.1 SRU102配置设置

5.6.2单机测试实验

5.6.3点对点测试

5.6.4短消息测试

5.7系统的整体测试结果

第六章总结与展望

6.1主要结论

6.2所使用的新技术

6.2.1设计采用的新方法

6.3优势

6.3.1功能优势

6.3.2成本优势

6.4需要完善的工作

6.5前景展望

致谢

参考文献

附录