gprs技术的远程数据采集系统设计(附件)
毕业设计论文中文毕业设计论文中文目前我国许多工农业场合，特别是对于一些分散性的、无人看护的现场，需要对数据进行实时采集，以便及时了解现场的情况并迅速作出应对方案。本设计着眼于当今工农业各领域都高度重视的数据采集和实时监测问题，以远程监控和GPRS技术为出发点，全面系统地构建了基于GPRS技术的远程数据采集系统。本系统是以温度为主要采集量，以STM32F103RBT6为主控芯片，以DS18B20为模拟量采集器件，通过SIM800A通信模块将采集的信息发送到监控终端，利用GPRS网络的信息传送特性以及用户共享性，来实现信息收集端和监控端间数据的双向传输功能。本系统拥有多点实时采集、不受距离限制、性价比优良、便携易置等优点，适用于工农业各个领域的实时数据监测。关键词 数据采集，GPRS，远程监控，STM32单片机
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外现状和发展前景 1
1.3 本课题研究内容 2
2 总体设计方案 3
2.1 设计方案 3
2.2 GPRS技术 3
2.3 系统硬件概要 4
2.4 系统软件概要 5
3 系统硬件设计 6
3.1 STM32F103RBT6主控芯片 6
3.2 DS18B20传感器 8
3.3 5110液晶屏模块 10
3.4 SIM800A通信模块 11
3.5 电源模块 14
4 系统软件设计 15
4.1 温度采集单元 15
4.2 数据显示单元 16
4.3 数据传送单元 17
4.4 监控端数据接收单元 18
5 软硬件调试 20
5.1 Keil软件的介绍 20
5.2 硬件调试 20
5.3 软件调试 23
5.4 软硬件联调 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录I 原理图 30
附录II 数据采集端代码 34
附录III监控中心端代码 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
63
1 引言
1.1研究背景和意义
第三次科技革命的产生极大促进了现代通信技术的迅速发展，近几年势头更是猛烈，而科技技术的极速发展直接引发了各领域的现代化变革。就工业方面来说，工业生产者以前大规模使用的微机系统都是以数据处理模块和串行口为核心组成的，应用场合也大多是那些生产线前后占据面积不大，彼此之间较近的[1]。并且他们采用的这类系统基本上选取的都是有线的信息输送形式，显然这种方法费用低、性价比高、适合大规模地使用，但它存在的局限也是致命的，即对距离和范围的限制性。然而经济的高速发展带来的企业生产规模的不断拓展壮大，更致使这一局限成为发展进程中不可跨越的障碍。例如电力运输领域，它的整条生产链分布在全国各处，若它的生产部门要进行南北两端的数据输送，仍然采用有线的方式，显而易见，不论是在费用层面还是具体操作层面都是很难实现的。
因此，如何将分布在各地的数据及时、稳定地传输，是本文中最为重要的设计点。近年来，GPRS是非常热门的一种无线数据通讯方式，而通用分组无线业务是这款GPRS的实用基础，它还具备耗资低、稳定性好、使用范围广、能及时进行数据通讯等的优势[2]。因为该无线通讯网络是由移动投建的，不仅无污染、能耗低、还能让很多人共同使用，并且适应性广、耐用性强、不需要经常修理，使用它能有效地减少不必要的花销。所以，本设计采用GPRS进行数据采集，可以最大程度地减少系统建设与功能实现期间的资金耗费。
1.2 国内外现状和发展前景
远程数据采集系统是由采集系统发展来的，数据采集系统起源于上世纪50年代中期，主要用于美国军方的测试系统中，测试方案、测试方法不需要高度的依赖相关的测试文档说明，也不需要专业的测试人员对测试系统进行专业的操作，只需要简单的指令就可以实现对数据的采集分析，这种数据采集系统的操作灵活性、数据采集的精准度得到了欧美其他发达国家的认可，各国也开始采用这类数据采集系统进行多种测试任务。上世纪80年代，不少国外著名设备厂商开始投入研发自动采集系统并取得了良好的成效，研究成功的远程数据自动采集系统设备商就包括英国的Western Massachusetts自来水公司。近些年来，国际大公司也开始针对远程数据的智能传输进行了研究，美国的通用电气公司和Google联合对外宣布，它们开始对美国的电网的智能管理投入大量的财力、物力，目的是构建美国的智能电网[3]。
相对于国外针对数据采集的研究，国内研究数据采集技术较晚，但是国内的研究机构和参与研究的商业公司较多。到目前为止，己经出现了大量的高质量的数据采集系统，数据采集系统中的采集终端的尺寸可以做到水杯大小，续航时间能够长达2年，己经达到世界一流水平，数据采集终端的测量精度能够达到满量程测量精度0.1%以下[4]。目前，就数据采集系统中的水表抄表系统而言，电子式的水表的续航时间能够长达4年左右，电表的续航时间则基本不受限制。因此，采集终端的续航时间的延长是今后研究远程数据采集系统的重难点。
1.3 本课题研究内容
在论文叙述方面，总体设计分为五个部分，第一部分是对本课题的研究背景、国内外的一些发展现状以及未来的发展趋势进行相关阐述，从而进一步了解研究这个课题的原因和意义；第二部分则是介绍本次设计的总体方案，从硬件和软件两个部分具体论述相关的设计思想和框架；第三部分就是对硬件部分的设计叙述，如相关模块的工作特性、各个引脚的功能或者适用的环境等，这些是后期设计功能实现的根基；第四部分是对软件部分的设计叙述，将整个系统分为四个子系统来介绍相关的设计思想和程序流程；第五部分是对系统调试的相关叙述。
在实物设计方面，本设计需要依次完成以下的工作：
明确本设计的宗旨和目的，充分学以致用，以创新的手段合理规划出整体的设计思路和具体的操作步骤；
对温度采集器件的类型进行选择和敲定，在确保实时数据的准确性以及系统的安全性的前提下，绘制出各个模块的电路图和原理图；
完成采集端和监控端的软件程序设计；
选取合适的核心CPU和其它主要器件，要求能将采集的数据发送到LED屏幕上进行显示，再由无线模块进行在传送到监控端，实现整个系统的联动效应。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外现状和发展前景 1
1.3 本课题研究内容 2
2 总体设计方案 3
2.1 设计方案 3
2.2 GPRS技术 3
2.3 系统硬件概要 4
2.4 系统软件概要 5
3 系统硬件设计 6
3.1 STM32F103RBT6主控芯片 6
3.2 DS18B20传感器 8
3.3 5110液晶屏模块 10
3.4 SIM800A通信模块 11
3.5 电源模块 14
4 系统软件设计 15
4.1 温度采集单元 15
4.2 数据显示单元 16
4.3 数据传送单元 17
4.4 监控端数据接收单元 18
5 软硬件调试 20
5.1 Keil软件的介绍 20
5.2 硬件调试 20
5.3 软件调试 23
5.4 软硬件联调 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录I 原理图 30
附录II 数据采集端代码 34
附录III监控中心端代码 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
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1 引言
1.1研究背景和意义
第三次科技革命的产生极大促进了现代通信技术的迅速发展，近几年势头更是猛烈，而科技技术的极速发展直接引发了各领域的现代化变革。就工业方面来说，工业生产者以前大规模使用的微机系统都是以数据处理模块和串行口为核心组成的，应用场合也大多是那些生产线前后占据面积不大，彼此之间较近的[1]。并且他们采用的这类系统基本上选取的都是有线的信息输送形式，显然这种方法费用低、性价比高、适合大规模地使用，但它存在的局限也是致命的，即对距离和范围的限制性。然而经济的高速发展带来的企业生产规模的不断拓展壮大，更致使这一局限成为发展进程中不可跨越的障碍。例如电力运输领域，它的整条生产链分布在全国各处，若它的生产部门要进行南北两端的数据输送，仍然采用有线的方式，显而易见，不论是在费用层面还是具体操作层面都是很难实现的。
因此，如何将分布在各地的数据及时、稳定地传输，是本文中最为重要的设计点。近年来，GPRS是非常热门的一种无线数据通讯方式，而通用分组无线业务是这款GPRS的实用基础，它还具备耗资低、稳定性好、使用范围广、能及时进行数据通讯等的优势[2]。因为该无线通讯网络是由移动投建的，不仅无污染、能耗低、还能让很多人共同使用，并且适应性广、耐用性强、不需要经常修理，使用它能有效地减少不必要的花销。所以，本设计采用GPRS进行数据采集，可以最大程度地减少系统建设与功能实现期间的资金耗费。
1.2 国内外现状和发展前景
远程数据采集系统是由采集系统发展来的，数据采集系统起源于上世纪50年代中期，主要用于美国军方的测试系统中，测试方案、测试方法不需要高度的依赖相关的测试文档说明，也不需要专业的测试人员对测试系统进行专业的操作，只需要简单的指令就可以实现对数据的采集分析，这种数据采集系统的操作灵活性、数据采集的精准度得到了欧美其他发达国家的认可，各国也开始采用这类数据采集系统进行多种测试任务。上世纪80年代，不少国外著名设备厂商开始投入研发自动采集系统并取得了良好的成效，研究成功的远程数据自动采集系统设备商就包括英国的Western Massachusetts自来水公司。近些年来，国际大公司也开始针对远程数据的智能传输进行了研究，美国的通用电气公司和Google联合对外宣布，它们开始对美国的电网的智能管理投入大量的财力、物力，目的是构建美国的智能电网[3]。
相对于国外针对数据采集的研究，国内研究数据采集技术较晚，但是国内的研究机构和参与研究的商业公司较多。到目前为止，己经出现了大量的高质量的数据采集系统，数据采集系统中的采集终端的尺寸可以做到水杯大小，续航时间能够长达2年，己经达到世界一流水平，数据采集终端的测量精度能够达到满量程测量精度0.1%以下[4]。目前，就数据采集系统中的水表抄表系统而言，电子式的水表的续航时间能够长达4年左右，电表的续航时间则基本不受限制。因此，采集终端的续航时间的延长是今后研究远程数据采集系统的重难点。
1.3 本课题研究内容
在论文叙述方面，总体设计分为五个部分，第一部分是对本课题的研究背景、国内外的一些发展现状以及未来的发展趋势进行相关阐述，从而进一步了解研究这个课题的原因和意义；第二部分则是介绍本次设计的总体方案，从硬件和软件两个部分具体论述相关的设计思想和框架；第三部分就是对硬件部分的设计叙述，如相关模块的工作特性、各个引脚的功能或者适用的环境等，这些是后期设计功能实现的根基；第四部分是对软件部分的设计叙述，将整个系统分为四个子系统来介绍相关的设计思想和程序流程；第五部分是对系统调试的相关叙述。
在实物设计方面，本设计需要依次完成以下的工作：
明确本设计的宗旨和目的，充分学以致用，以创新的手段合理规划出整体的设计思路和具体的操作步骤；
对温度采集器件的类型进行选择和敲定，在确保实时数据的准确性以及系统的安全性的前提下，绘制出各个模块的电路图和原理图；
完成采集端和监控端的软件程序设计；
选取合适的核心CPU和其它主要器件，要求能将采集的数据发送到LED屏幕上进行显示，再由无线模块进行在传送到监控端，实现整个系统的联动效应。
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