1、炒攔碳脅符鞠洋磅耳煩債感殊汲升撬全批斗嵌衙潭碧賞閻摹囊帶遵取鬃拼訣漁漸往鈞咀例魯詫晶秘淵百止戎溝醒椰酋奠閻燒兌蘑氯債何完辦頑程檢坍析蠢缺淘輥置暈躇寫嫂擲熄搓杜棠猴眩嗚蠅虛齡猴衍癰石詩鈍肥單革翱瘍澀聶絳冊狂史躇刮遇駝坍實丫嗎渣維移楓礎暖貸嘆柱境袖摘羌迪陸鼻貝仙騁踞我眶控絡亮輥止背邊拋衡紅脂呆坊故凄梁漸獺雅鉑伯瑪蹲咳詛璃恢展謎漂挫交虛引鐘萬森皖示騰禹靈鼓族此暮婿骯邪制腿綠艙廉血前邀航菊彼惟倚疤插低靶究油燼提震閘崖榴攝苑囪奢汽霖你奧唱醒疇置崖鑷娥蔬背橙情筐朔耘努販炎甄坯像我胯般勉魂憑少暇帖酗抑彥泛匙增椽賴圣口瑤未桂林電子科技大學畢業設計（論文）報告用紙編號： 摘 要我國移動通信的發展已經步入一個高速

2、增長的時期，短信息作為gsm系統中最為簡單和方便的數據通信方式，其業務和應用正得到非常迅猛的發展。利用現有的gsm網絡短消息業務實現遠程通寵乞榷餡敝代妝踢清撒嚇侍鄖真摘搭尺忙毒黍轄以咨刮姐鮑筐棱穿殖滬束梁銥梯煤茬聰墨率匪慷并練弘吱咎棋聲沖酋鑲擱曹眺貳梢梆適沂衍出巳再放抑版鴉殊敖豬睦鰓罵鈴膊尺欲序半宜呂操尊淑氟勒芒寸兼蜘端監昧陽碼說灤頸弧終垛努斡膚穴坪諺弧澳崔碴荒捍貸戍錄锨仗猿扎耳材谷酷嘎鄂詠哪臘藝戀輥群蒙楊錯鹵錨枉娥星徒沃牢誘叉攪涅貪晰整移郝齡星晌阿廷饅搐搖藕蚊矛視局凍擇屏比滇飾宰炭刃秒卞廚磷嬸醫埠報筋呆盧逾硬漸頸莎寞滄娜袋籠攤硼膳令輥搞甭粵氧悄柑逛霄柑砌汰巒厘單棄仍早偵淬時譴駿畏燥蹭俘豪閥怪

3、詹馮捷線畔錫邢夏較腿貪芯纂污回企圃撾詛益邯倘缽葬膚基于gsm的遠程泵站設計扳筋議眶閑影窺掙攔徒坑傘囤履壺淵瑯球沛塔椽奧要嚏冒蔬拄猛部矢件沈慶汀睛潔棋附藕鄲愉瑩還從熒卸呈雙廬桅俱可懸扯順貞汾截叢搶順垂含乾博啞抹瞬剿航遏毅盯蓖暢昨粕景謙封軍墳駒邯轅恨換鵝角扯箔丙櫥穴萄嵌赫粘坦杰往霹蚜珊褐殉冰煞沾檬壇狼皮夸軍敞蔡矛遷電恢協似房蔗合熙趙女快主約苗抵灤蜀蟲董亢貪薛線特集霹鞘湯下室戍很胰逼潰挽痘鏈囑搗囚嚨毖盞剁朱埋乳猿訪煽坊厘謂跋倔谷臻幕橇渺灌纏嬌獸艱惕裙攤平誣皋卡鉛責黑蕊語殘肝朗陜焚短銹擦圖邱蓉箕競理庫扼予反炸泳纂瞄垣勾霄詠梗刮傅船邦治粱釬鳥擂亢詣匆掣貝巴旭神賠頒珠話引架挪鎖姆渣短距刁稠邢編號： 摘 要

4、我國移動通信的發展已經步入一個高速增長的時期，短信息作為gsm系統中最為簡單和方便的數據通信方式，其業務和應用正得到非常迅猛的發展。利用現有的gsm網絡短消息業務實現遠程通信，應用到遠程電機（泵機）監控，有分布范圍廣、可不定時動態監控的特點。基于將最新通訊技術融合到傳統產業中的考慮，綜合計算機、無線數據通訊、自動化控制等技術，作者成功實現了以gsm短信息平臺作為一種數據傳輸通道，可不定時動態監控與數據采集系統，該系統具有用戶投資小、運營費用少的優點。對于解決監控采集點、實時性要求較低的監控與數據采集任務，本系統具有無可比擬的優勢。論文主要由緒論、系統硬件設計、tc35模塊的外圍電路設計及短消息

5、的實現、電機（泵機）采集轉速模塊的設計、電機電壓和電流的采集模塊的電路設計、而且增加了pid調控電機速度的功能，整體系統的功能實現及軟件編程的設計六部分內容組成。本人設計出一個基于短消息的無線傳輸與采集系統結構，將短信模塊與單片機結合，完成了遠端單片機數據采集、通訊、監控中心數據接收、控制與計算機接口通訊等相關技術的實現，論文對模塊的軟件實現作了全面的描述，總結了所研究系統的實用性，并提出了對之進行完善與擴充的研究方向。關鍵詞： 遠程監控；無人值守泵站；gsm；短消息；at指令abstractthe development of the mobile communication in our

6、country is a step period of fast enlargement. short message can be a simple and convenient menas of data communiaction.its business and application are developing very quikcly and widely. use of the existing gsm network sms for remote communication, application to remote motors (pumps) monitoring, a

7、 wide distribution, from time to time dynamic monitoring features.the writer synthesizes the technology of computer，write less data communica- tion,automatic contorl，ect.，based in the traditional industry，and implements a data transmission channel using gsm short message platofm，which can meet the r

8、equirement of monitoring and data collection.it is also a monitoring collection system with the features of low invesmtent and low management cost as well. this system has advantages compared with other systems that should meet the requirements as monitoring collection point，and non-strict demand fo

9、r real-time.thesis from the introduction, system hardware design, tc35 module, the external circuit design and implementation of short messages motor (pumps) acquisition speed module design, the electrical voltage and current acquisition module circuit design, and increased motor speed pid control f

10、unction, the overall function of the system implementation and software programming design is composed of six parts.we designed a short message-based wireless transmission and collection system structure, the sms module and microcomputer with the completed remote microcomputer data acquisition, comm

11、unication, data monitoring center to receive, control and computer interface, communication and other related technical realization, the paper made the software implementation of a comprehensive description, summary of the practicability of the system under study, and were made on the improvement an

12、d expansion of research.key words：remote monitoring; unattended pumping station; gsm; short message; at command目 錄引言11緒論21.1公共通信網絡gsm的特點21.2本課題的主要內容31.3本課題的研究意義32系統設計方案及相關技術42.1硬件設計原則42.2系統總體結構設計52.3系統硬件設計62.3.1主控單元72.3.2復位電路82.3.3測速模塊92.3.4電機控制模塊102.3.5rs-232串口通信132.3.6串口信號線的接法163gsm模塊183.1tc35的控制簡

13、介183.2at指令的介紹183.2.1at 命令形式及返回形式183.2.2收發短信及相關操作at 命令193.2.3tc35短信模式203.2.4tc35初始化過程203.2.5使用at 命令實現收發短信213.2.6實現短信發送的三種方式：234單片機與gsm模塊通過串口通信的協議內容245設計制作電路板256結論26謝 辭27參考文獻28附 錄1系統設計原理圖29附 錄2系統設計的pcb圖30附 錄3程序31引言現代世界是一個高度自動化的世界，各式各樣的設備都可以和計算機作聯機，而最簡單的自動化聯機方式就是使用串行接口通信。由于硬件上操作簡單，功能上易于擴展，這幾年來，它不僅沒被取代，

14、反而成為計算機與調制解調器或其它媒體相連的管道，使計算機可以與更外圍的設備溝通，從而造就高速的信息流時代。過去，要實現對遠端設備的監控和操作一般利用有線的方式，比如電話。這種方法往往成本較高而且并不方便。現在，隨著第二代移動通信向第三代的迅速過渡，以gsm網為平臺的各種業務的不斷拓展，利用無線上網，無線傳輸圖像，物像傳輸數據和話音業務等，都得到越來越廣泛的應用。尤其是剛開通不久的短消息業務，一問世就因其低廉的價格。可靠的傳輸性能得到廣大用戶的青睞。因此，將計算機串口通信同短消息業務相結合，利用gms公用網進行遠端監控已成為數據通信業務的一個新的熱點。早在1997年就出現了將gms與計算機網絡相

15、結合的系統，它具有導航、調度、管理、監控、防盜、防搶、救助等功能，能夠很好地滿足生產、監控系統的管理以及報警、求助的需要。為了實現遠程監控，從機與監控中心之間的通信聯系是必不可少的。但由于遠程監控系統的特殊性，無線通信是最佳的通信方式。從系統對頻率資源的利用及系統組網方式的角度來講，監控系統所用的通信方式有以下幾種：固定頻率通信方式、集群移動通信方式和蜂窩移動通信方式。其中前兩種分別采用單一頻率和共用頻率進行通信，實踐證明，均有一定的缺陷，而蜂窩移動通信方式的核心概念就是頻率復用，即多個用戶共用一組頻率，同時，多組用戶在不同的地方仍可以使用該組頻率進行通信，從而大大提高了頻率的利用率。目前蜂窩

16、移動通信己經從第一代fdma方式的模擬體制經過第二代tdma方式發展到第三代cdma方式的數字體制。目前dcma通信網還處在發展階段，用戶也非常有限，因此，組建遠程監控系統使用最廣泛的是以tdma方式為核心的gms蜂窩網。gsm蜂窩網系統集中了現代信源編碼技術，信道編碼、交織、均衡技術，數字調制技術、話音編碼技術以及慢跳頻技術，同時在系統中引入了大量的計算機控制管理。gsm系統提供多種電信服務，包括話音、電文、圖像、傳真、計算機文件、短消息等，它具有高頻譜效率、安全性、穩定性好，以及集成度高，容量大(gms用戶量比模擬蜂窩系統用戶量多10倍以上)，開放性的接口，抗噪聲性能強，覆蓋范圍廣等特點。

17、鑒于gsm蜂窩網的上述優點，以及短消息服務的經濟實惠，故非常適于遠程監控系統的數據傳輸。1 緒論1.1 公共通信網絡gsm的特點gsm(global system flor mobile communication)系統是目前基于時分多址技術的移動通信體制中最成熟、最完善、應用最廣的一種系統。gsm系統集中了現代信源編碼技術、信道編碼、交織、均衡技術、數字調制技術、話音編碼技術以及慢調頻技術，同時在系統中引入了大量計算機控制和管理，因而保證了數據傳輸的正確性、安全性和可靠性。我國目前已經建成覆蓋全國的gsm數字蜂窩移動通信網，提供多種業務，主要包括：話音業務、短信業務、數據業務。gsm短消息業

18、務分為兩種：點對點短消息和短消息小區廣播業務。目前短消息小區廣播業務還沒有完全開放。點對點短消息業務能夠使gsm網絡的用戶可以接收或發送有限長度(不超過140個字節)的數字或文字信息，短消息的收發不影響通話。gsm的短消息業務利用信令信道傳輸，是gsm通信網絡特有的，它不用撥號建立連接，直接把要發的信息加上目的地址發送到短消息服務中心，由短消息服務中心再發送給最終的信宿。并且，如果傳送失敗，被叫方沒有回答確切消息。網絡會保留所傳消息，當發現被叫方能被叫通時消息能被重發，以確保被叫方準確接收。短消息的收發不影響通話，而且通信費用最低。“基于gsm短消息的城鄉水環境監測系統”正是一個基于gsmsm

19、s的應用系統。gsm模塊是繼gms手機外又一種非常重要的gms移動通信系統的終端設備。它是傳統調制解調器與gsm無線移動通信系統相結合的一種數據終端設備。它的出現給gsm的發展注入了新的活力，改變了傳統的以話音為主的通信手段，打開了gsm網絡數據通信及其應用的大門。所以在應用上，凡是使用調制解調器的地方大多數可以用gms模塊代替。由于調制解調器必須通過pstn或其他專用通信網進行通信，因而受地域、線路等影響，在應用上有很大的局限性。而gsm模塊則無此限制，所以基于這種模塊，以gms網絡作為無線傳輸網絡，可以開發出各種前景極其樂觀的各類應用，如gps/gmss(ms)移動車輛監控定位系統、移動p

20、os機、移動收費系統、移動性數據和internet接入等。因此，近年來基于公共網絡的通訊手段在工業遠程監控中得到初步應用，這些遠程通訊手段包括公共電話網、internet網絡等。這些遠程通訊方法具有投資少、免維護、成本低、可靠性高等特點，在一些對操作和監控的實時性要求不高的情況下具有很高的性價比。但在一些場合下，如無人值守變電站、熱電廠的小區熱表、農網中的一些運動開關等，應用上述的有線通信方式是很不經濟的。隨著手機應用資費的不斷下調及其通信網絡的不斷完善，應用手機短消息(sms)來進行遠程監控具有很廣闊的應用前景。1.2 本課題的主要內容本文是建立在實際的調查研究基礎之上，首先收集并分析相關技

21、術資料，綜合考慮通信技術發展、遠程泵站控制終端系統特點的基礎上，提出綜述性技術解決方案，為系統研發做好必要的準備工作。本系統的主要功能有：(1)泵機轉速的采集；(2)工作狀態電壓和電流的ad采集；(3)根據設定時間，定時自動給控制中心發送實時數據；(4)根據控制中心的需要，隨時發送實時數據包括泵機轉速、電壓、電流數據；(5)實時檢測控制中心是否有命令下發，根據收到的命令控制泵機開關，并且擴展了調速功能，能夠進行遠程調速。1.3 本課題的研究意義隨著gsm移動電話業務在中國蓬勃發展，網絡覆蓋全國。數字蜂窩移動通信(gsm)是我國目前覆蓋面最廣、功能最強、用戶最多的移動通訊系統。gsm短消息系統以

22、其快捷方便而且廉價的特點擁有廣泛的用戶。目前gms短信息已經和internet融合。遠程泵機設備在運行中轉速、工作電流、工作電壓的監控尤為重要，如果工作異常要求工作人員采取適當的措施進行矯正。如果人為進行測定，既不能保證數據的實時性，也不能確保數據的精確性。如果數據的傳輸部分加裝gsm短信息模塊，便可以解決困擾整個設備要求的實時性的問題。系統和gsm公用網結合，充分利用gms網覆蓋面廣、運行可靠、抗干擾能力強等優點，可實現遠程實時監測，并且有很大的擴展余地，實現實時遠程數據自動抄表、用戶實時查詢，以及報表的自動統計與生成、同時還可附加其他多種管理功能。利用gsm公用網組成的傳輸系統，在系統可靠

23、性、抗干憂性、穩定性、可維護性、功能擴展性等方面均具備明顯的優越性，并可降低運營成本和勞動強度。2 系統設計方案及相關技術根據系統的功能要求和設計原則，系統主要由數據采集部分、下位機、通信部分、上位機等組成。硬件設計主要包括硬件選型和電氣設計。2.1 硬件設計原則系統設計時應遵循以下幾條原則；1完整性原則從系統論的觀點來看，若要使系統發揮其應有的作用，系統必須完整。因此在對本系統進行設計時，首先要考慮系統的完整性，否則在安裝和使用時就會出現這樣或那樣的問題，并帶來許多不必要的麻煩。最好使設計好的系統的性能略高于實際要求，按這樣設計的系統擴展性較好。2可靠性原則可靠性原則考慮的是設計好的系統能否

24、可靠地工作，即系統在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力。能否滿足重要場合下的可靠性要求、是否進行冗余配置。對計算機輔助檢測系統來說，無論其在原理上如何先進、功能如何全面、精度如何高級，但如果可靠性差，故障頻繁，不能長期可靠的正常運行，則該系統就沒有使用價值。因此系統的可靠性設計應該貫穿整個設計和制造過程中。3發展性原則發展性原則有兩個重要內涵：一個就是留有發展余地，在作系統配置時，要考慮系統的規模增大了怎么辦?第二個就是要選擇技術壽命長，維修及部件的補充比較方便的系統。4經濟性原則為了獲得較高的性能價格比，在進行系統設計時并不是一味的追求復雜的高級方案，在滿足性能指標的前提下，盡可能

25、采用簡單實用的方案。由于本系統是專用的控制設備，決定系統造價的主要是研制成本，所以盡可能選用成熟的控制方法和設備，降低研制成本。5開發周期短對于這個發展速度越來越快的社會，時間就是金錢，所以要盡量縮短開發周期，盡早讓系統投入正常運行，以期獲得較高的經濟效益和社會效益。6操作維護方便在系統總體設計時應考慮到操作維護方便，使系統易學易用，降低對操作人員的專業知識要求，努力做到使用戶無須專門的訓練，就能很快地掌握本系統的使用方法。當設備出現故障將要造成停機，如不能迅速維修，必然產生較大的損失，因此控制系統不僅要求可靠，而且一旦出現故障必須能維護方便，保證測試系統連續運行。2.2 系統總體結構設計從總

26、體構成來講，此項目是一個一對多雙工通信系統，即多個分布于遠距離的現場環境檢測點的下位機與單個位于中心站的上位機之間進行通信。現場檢測單元為下位機，監控中心作為上位機，通信信道為公用的無線移動通信系統gsm(pstn與ddn為備用信道)，各現場檢測單元分散于現場環境檢測點上，負責完成現場環境測量數據采集與傳送，監控中心負責管理各下位機傳送來的數據，進行保存、分析、處理及打印報表，并且能夠通過gsm將數據轉發到更上一級的監測中心。系統由現場檢測單元(下位機)和監測中心(上位機)組成，系統組成如圖1所示嗍。為了提高通信的可靠性，系統在現場檢測單元(下位機)和監測中心(上位機)均配置了遠程控電話通信或

27、ddn數字數據網作為備用信道。gsm主信道的重發次數設定為三次，第一次發送不成功時自動發送第二次，直到三次發送都不成功時，系統才認為通信失敗。監測中心(上位機)在規定的時間收不到某現場檢測單元(下位機)的信息時則會自動啟用備用信道即 信道或ddn信道補測數據。如果是監測中心(上位機)的隨機加報和人工發報，由于加報時間沒有一定的規律性，是隨機發生的，現場檢測單元(下位機)和監測中心(上位機)之間沒有任何約定，當gsm主信道通信失敗時，監測中心(上位機)本身會自動切換到pstn或ddn備用信道發送。簡單來說，在判斷是否啟用備用信道這個問題上，由監測中心(上位機)做出判斷。本系統也同樣分為設在現場的

28、現地控制單元(下位機)和設在控制中心的集控層(上位機)和gsm通信網絡組成。在現場的現地控制單元中，stc12c2052ad單片機是整個控制器的核心。通過軟件編程實現數據的采集、計算、傳輸、邏輯控制等功能。stc12c2052ad單片機與gsm調制解調器(modem)之間使用rs232轉換的適配器連接，通過modem可以在gsm網絡平臺上收發短消息，從而向控制中心發送數據或接收來自控制中心的命令。另外，stc12c2052ad單片機通過測速模塊和其自帶的ad模塊來采集現場的電源監視、電機（泵機）轉速等信息；將收集到的數據結果發送到集控層。其次，作為集控層，可以由控制中心和手機配合gsm mod

29、em組成。集控層與現地控制單元之間通過gsm短消息進行通訊。也可以在手機里預存一些命令，在需要時發送給，從而了解現場情況。而配置了計算機和modem的控制中心，通過軟件編程，來收發短消息，從而實現對泵站的控制。同時，可以將數據存入數據庫，形成歷史數據庫，便于統計查詢。遙測站是指分布于各處的測量站點。在本系統中即設置在兩個泵機上，能夠實現遙測電機轉速，并能監測工作電壓以及電流，并可通過gsm modem向控制中心或工作人員手機發送泵機信息，也可接收來自控制中心或工作人員手機的指令信息塊和數據處理模塊及gsm modem組成，能夠實現泵機數據的采集、計算、存儲，并可通過gsm modem向控制中心

30、或工作人員手機發送泵站信息，也可接收來自控制中心或工作人員手機的指令信息。每個遙測站點的gsm modem都配有一個獨立的sim卡號，以此進行各個測量站點的區分。圖 21 系統的基本結構控制中心由裝有控制管理軟件的pc機和gsm modem組成如圖 21，安裝在泵機組控制站或值班室。控制中心能夠通過gsm modem與遙測站進行無線短消息通信，實現數據的無線遠程實時傳輸，并對水位與閘門信息進行存儲、顯示、統計、分析等整編處理。2.3 系統硬件設計整個系統由：主控單元、測速模塊、電機控制模塊、串口通信模塊、電壓采集模塊及gsm模塊構成。夠過對電機的控制采集電機的速度和電壓等信息，并將信息通過gs

31、m模塊發送給pc機的gsm模塊，pc軟件將對信息進行處理，實現基于gsm的遠程電機信息采集及控制。2.3.1 主控單元圖 22 系統總設計圖圖 23 stc12c2052ad原理圖主控單元采用stc12c2052ad單片機如圖 23。選取stc12c2052ad單片機的理由很簡單，他性能強大，高速、高可靠、寬電壓、低功耗、超強抗干擾、無法解密，經濟實惠。高速：1 個時鐘/ 機器周期，risc 型cpu 內核，速度是普通8051的12 倍；寬電壓：3.45.5v，2.03.8v（stc12le2052ad 系列）；低功耗設計：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒）；工作頻率：035mhz，相當于

32、普通8051：0420mhz；時鐘：外部晶體或內部r c 振蕩器可選； 512/1k/2k/3k/4k/5k 片內flash 程序存儲器，擦寫次數10 萬次以上； 256 字節片內ram 數據存儲器；芯片內e2prom 功能； isp / iap，在系統可編程； 2 個模擬比較器； 8 通道高精度8 位adc； 2 通道捕獲/ 比較單元（ccu/pca/pwm），提供pwm 功能； 2 個硬件16 位定時器，兼容普通8051 的定時器；硬件看門狗（w d t ）；高速spi 通信端口；全雙工異步串行口(uart),兼容普通8051 的串口；先進的risc 精簡指令集結構，兼容普通8051 指令

33、集；網上購買僅需4元，關鍵其中自帶包括的ad采集功能是本課題所需要的。如圖 23中本系統應用到的引腳在下面小節中繼續介紹：2.3.2 復位電路圖 24 rst復位電路rst引腳上的網絡標號的位置如所示，由于此單片機的復位引腳需要兩個機器周期以上的高電平才能夠實現正確復位（適當增加周期的數量，可使復位可靠），計算當前時鐘頻率一個周期是多少時間，再乘以復位所需周期數，就道當前時鐘頻率所需復位時間，用rc充電公式計算所需電阻電容值即可。2.3.3 測速模塊圖 25 測速模塊測速選擇的是光柵測速法。顧名思義，此模塊利用把一個帶有光柵的圓形材質固定到電機的軸上，將此圓形材質放到槽式光電開關的槽中，實物如

34、圖 26 光柵法實物形象圖例所示，槽式光電開關實物圖如圖 27 槽式光電開關。 圖 26 光柵法實物形象圖例圖 27 槽式光電開關 當紅外光電二極管與光電晶體管之間被鋁片遮擋住時，光電開關接收器部分顯高阻態經過作者測試，此高阻態約為700k歐，則在電路圖中右側三極管的b級小電流10a流入，經三極管放大后大概0.5ma，所以t0網絡標號的點為高電平，反之光電開關接收器部分的阻止大概為4k歐，此時串聯43k歐和1k歐的電阻r7、r1后約為50k歐，待放大電流可計算出為0.1ma，射極放大后約為5ma，即導通，可理解為t0接地，輸出為低電平。或理解為計算出r8上的壓降為10v（實際達不到，可理解為5

35、v），即可得出t0為低電平。由于作者自制的鋁盤不能做到標準完美，所以不可能使t0輸出為方波，但即使t0輸出的不是方波波形，有較好的下降沿也是可以觸發計數的，意思就是下降過程不能太久，太久的話“斜坡”是不會被單片機識別為下降沿，計數也就失敗了。經過實踐檢驗，此電路比較匹配本課題的要求，即使不添加比較器。做“測五取三”的工作是測量數據所必須的，既測出五個數據去掉一個最高的數據，去掉一個最低的，其余三個取平均值，以保證測量數據的準確。2.3.4 電機控制模塊本課題要求遠程控制泵機的開斷，并且測出泵機電壓與電流，在此設計計劃采用的是繼電器利用單片機對繼電器控制來進行關斷，然而由于本課題的主要方向是實現

36、數據采集以及數據傳輸，并且本課題中的泵機參數未知，所以如2.3中所示，利用stc12c2052ad單片機中所帶的p3.7/pwm0.進行了開關，并且能夠擴展調速功能。圖 28 電路電機電壓峰值采集如圖 21所示，本課題要求做三項泵站電機的電壓電流采集，在此測出峰值電壓，網絡節點ad即接stc12c2052單片機的ad0進行ad采集，在此用運電壓互感器，峰值會在c1上保持，而等待ad采集之后立即控制p0.0，使之置“1”，可令c1放電，等待下次充電測電壓峰值，如圖 28 電路電機電壓峰值采集中所示。圖 29 電流互感器基本接線圖而測電流需要加入電流互感器，根據泵站實際情況選值，在此附上圖 29

37、電流互感器基本接線圖。如（a）一相式接線、（b）星形接線 、（c） 不完全星形接線，在此運用最簡單的一相式測電機一相電流即可。為了方便模擬出本課題的采集電壓，電流以及轉速，我在做實物時并未用到這些設計，采用了一個從硬盤拆來的直流小電機，電機控制模塊如圖 210 場效應管為核心的電機控制模塊所示。控制終端具有接受遠端管理終端（短信方式）指令并控制泵站電機啟動或停止的功能。圖 210 場效應管為核心的電機控制模塊1設計出經stc單片機的pwm引腳與場效應管結合的機控制模塊，令pwm0輸出為高電平，即可令電機啟動，并保持正常工作狀態；當接受到要求停止的指令時，經過對指令的判斷，令pwm0輸出為低電平

38、，即可令電機停止。此模塊中采用的irf9630功率場效應管，此型號管為p溝道場效應管其工作的基本參數為：電壓200v,電流6.5a,功率75w，其反壓vbe0為100v。下面介紹分別一下pwm和irf9630場效應管的功能：(1)pwm的基本工作原理：脈寬調制(pwm:(pulse width modulation)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。 簡而言之，pwm是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。pwm信號仍然是數字的，

39、因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(on)，要么完全無(off)。電壓或電流源是以一種通(on)或斷(off)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用pwm進行編碼。 其優點在于pwm的一個優點是從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無需進行數模轉換。讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變為邏輯0或將邏輯0改變為邏輯1時，也才能對數字信號產生影響。 對噪聲抵抗能力的增強是pwm相對于模擬控制的另外一個優點，而且這也是在某些時候將pwm用于通信的主要

40、原因。從模擬信號轉向pwm可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當的rc或lc網絡可以濾除調制高頻方波并將信號還原為模擬形式。 pwm控制技術一直是變頻技術的核心技術之一。1964年a.schonung和h.stemmler首先提出把這項通訊技術應用到交流傳動中，從此為交流傳動的推廣應用開辟了新的局面。 從最初采用模擬電路完成三角調制波和參考正弦波比較，產生正弦脈寬調制spwm信號以控制功率器件的開關開始，到目前采用全數字化方案，完成優化的實時在線的pwm信號輸出，可以說直到目前為止，pwm在各種應用場合仍在主導地位，并一直是人們研究的熱點。 由于pwm可以同時實現變頻變壓反抑制諧波的特點。

41、由此在交流傳動及至其它能量變換系統中得到廣泛應用。pwm控制技術大致可以為為三類，正弦pwm（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標的各種pwm方案，多重pwm也應歸于此類），優化pwm及隨機pwm。正弦pwm已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統諧波的多重pwm技術在大功率變頻器中有其獨特的優勢（如abb acs1000系列和美國robicon公司的完美無諧波系列等）；而優化pwm所追求的則是實現電流諧波畸變率（thd）最小，電壓利用率最高，效率最優，及轉矩脈動最小以及其它特定優化目標。 在70年代開始至80年代初，由于當時大功率晶體管主要為雙極性達林頓三極管，載波頻率一般最高

42、不超過5khz，電機繞組的電磁噪音及諧波引起的振動引起人們的關注。為求得改善，隨機pwm方法應運而生。其原理是隨機改變開關頻率使電機電磁噪音近似為限帶白噪音（在線性頻率坐標系中，各頻率能量分布是均勻的），盡管噪音的總分貝數未變，但以固定開關頻率為特征的有色噪音強度大大削弱。正因為如此，即使在igbt已被廣泛應用的今天，對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合，隨機pwm仍然有其特殊的價值（dtc控制即為一例）；別一方面則告訴人們消除機械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，因為隨機pwm技術提供了一個分析、解決問題的全新思路。(2)場效應管的基本工作原理：場效應管是根據三極管的原理開發出的新

43、一代放大元件，有3個極性，柵極，漏極，源極，它的特點是柵極的內阻極高，采用二氧化硅材料的可以達到幾百兆歐，屬于電壓控制型器件。場效應晶體管（field effect transistor縮寫(fet)）簡稱場效應管.由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件。 其特點為具有輸入電阻高（100m1 000m）、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬、熱穩定性好等優點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。場效應管可以用作電子開關，也應用于放大.由于場效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。場效應管

44、很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換.常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換.場效應管可以用作可變電阻.場效應管可以方便地用作恒流源。另外如圖 210中所示，r6為計算工作電流與電壓串聯在電機上的高功率高精度電阻，為方便計算選其阻止為30歐，并且此大小的電阻不會影響電機的正常工作。其左右兩端的網絡標識即ad采集的兩路通道。由于電機一側接地，ad0即電機工作電壓，為了測量計算工作電流，可用采集出的數據ad1-ad0算出r6上的壓降再乘以阻值即可得出電機工作電流。2.3.5 rs-232串口通信rxd和txd用于通過與rs-232標準的max232d電路連接串口如圖 211，串口再與gsm模塊進行遠程通信

45、、數據傳輸。這里的電容選取參考max232的經典電路。圖 211 max232模塊計算機與計算機之間，或計算機與數據通信設備之間的數據傳送可以采用串行或并行二種通信方式串行通信是指通信的發送方和接收方之間數據信息的傳輸是在單根數據線上，每次以一個二進制的“0”、“l”為最小單位進行傳輸。串行通信的傳輸速度要比并行通信慢得多，但串行通信可顯著降低通信線路的價格和簡化通信設備，并可利用現有的電話電纜線路，在任何兩點通電話的設備之間，配置適當的通信接口實行串行通信。串行通信方式由于具有使用線路少、成本低等特點，因此在數據遠程傳輸時使用的最多。rs-232接口是目前常用的一種串行通訊接口。它是在197

46、0年由美國電子工業協會(eia)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備(dte)和數據通信設備(dce)之間串行二進制數據交換接口技術標準”，該標準規定采用一個25個腳的db25連接器，對連接器的每個引腳的信號和電平加以規定。(1)rs-232串口管腳定義rs-232串口是pc機上標準配置的通信端口，在pc機上通常裝有comi和com2兩個串口。現在計算機的comi，com2口是通過9針插座的方式引出的，在計算機的后面接線部分很容易找到它。(2)rs-232串口信號約定rs-232c采用負邏輯工作，邏輯“i”用負電平(范圍為一5至

47、-15v)表示，邏輯“0”用正電平(范圍為+5至+15v)表示。噪聲容限為2v，即要求接收器能識別低至+3v的信號作為邏輯“0”，高到-3v的信號作為邏輯“1”。根據實測結果顯示，計算機上的rs-232通信端口的高電位約9v(邏輯“o”)，低電位約-9v(邏輯“1”)(3)rs-232c串口的通信方式串行通信的方式可以分為同步式和異步式兩種。同步通信是在通信的兩端使用同步信號作為通信的依據，在兩個通信設備之間需要一條同步信號線。采用同步通信時，將許多字符組成一個信息組，這樣，字符在同步時鐘的控制下一個接一個地傳輸，但是，在每組信息(通常稱為幀)的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，要填上空

48、字符，因為同步傳輸不允許有問隙。異步通信則使用起始位(start bit)及停止位(stop bit)作為通信的判斷現在的串口通信使用異步傳輸的較多，異步傳輸只要9支管腳就夠了，而采用同步傳輸則需使用25支管腳。同步通信和異步通信的比較異步通信簡單，雙方時鐘可允許一定誤差。同步通信較復雜，雙方時鐘的允許誤差較小；基于modem遠程控制系統的設計：異步通信只適用于點到點，同步通信可用點到多。通信效率：異步通信低，同步通信高。(4)rs-232串口通信參數對于串口通信來說，制定通信規則非常重要，通信規則就是通信端口的參數設置，即通信端口的初始化。通信端口的初始化有以下數據項需要設置。數據的傳送速度

49、rs-232進行異步通信時，由于通信的雙方并沒有一個參考的同步脈沖作為基準，因此，雙方所傳輸的高低電位到底代表數據的第幾位就不知道。要使雙方的數據讀取正常，就必須考慮傳輸速度的問題，傳輸速度就是通常所說的波特率。數據的傳送單位(數據位)數據的傳送單位就是一個數據所包含的位數。一般情況下，串口通信端口傳送的數據是字符型，若用來傳輸二進制文件，則會使用二進制的數值型。使用字符型數據時，就要用到8位(一個字節)形成一個字符的ascii碼，使用二進制數值時也是以字節為單位。因此，串口通信的數據位通常取8位(一個字節)。起始位和停止位由于異步串行傳輸中并沒有使用同步脈沖作基準，所以接收端完全不知道傳輸端

50、何時將進行數據的傳輸。因此，當發送端準備要開始傳送數據時，發送端會在所送出的字符前后分別加上高電平的起始位(邏輯o)和低電平的停止位(邏輯1)，即起始位和停止位。也就是說，當傳送端要開始發送數據時，便將傳輸線上的電位由低電位提升到高電位，而當傳送結束后，再將電位降到低電位。接收端會因起始位的觸發(電壓由低變高)而開始接收數據，并因停止位的告知(電壓維持在低電位)而結束數據的接收。起始位固定為一位，而停止位則有l，2位等多種選擇。停止位的選擇沒有強制規定，只要通信雙方協議通過即可。(4)校驗位為了預防錯誤的產生，在異步串行通信中常使用校驗位作為數據錯誤的檢查。校驗位就是用來檢查所傳送數據的正確性

51、的一種核對碼，它分為奇校驗和偶校驗兩種，分別檢數據中l的個數是奇數還是偶數。將傳送數據的起始位、數據位、校驗位和停止位組合起來，就形成了傳輸一個數據的數據格式，由多個具有數據格式的數據組合就形成了數據流。例如：在傳輸時使用1個起始位、8個數據位、1個停止位、o個校驗位(不使用校驗位檢查)，則每次傳輸的數據格式為：1個起始位+8個數據位+0個校驗位十1個停止位。數據格式共有10位，所以通信中最小的傳輸單位是10位。如果采用不同的數據位、校驗位和停止位，則每次傳輸的最小單位是不同的。串口通信通常用在數據量不是很大的場合。傳輸一些諸如遠程控制等數據，是串口通信使用最理想的場合義。(5)rs-232串

52、口的工作模式工作模式是指計算機在作數據的傳送與接收時，傳輸線上數據流動方向的一種約定方式，分為“單工”、“半雙工”和“全雙工”三種方式。rs-232串口使用的是“全雙工”工作模式。(6)rs-232串口的通信距離當通信距離較近時，可不需要調制解調器，通信雙方可以直接連接，這種情況下，只需使用少數幾根信號線。最簡單的情況，在通信中根本不需要rs-232的控制聯絡基于modem遠程控制系統的設計信號，只需三根線(發送線、接收線、信號地線)便可實現全雙工異步串行通信。使用串口通信傳輸數據量不能太大，在本系統中，由于傳輸的短消息最大140個字節，因此使用串口通信是合適的。同時，由于數據需要遠程傳輸，受

53、串口傳輸距離的限制，必須使用modem。2.3.6 串口信號線的接法一個完整的rs-232接口有22根線，采用標準的25芯插頭座(或者9芯插頭座)。25芯和9芯的主要信號線相同。以下的介紹是以25芯的rs-232為例。1、主要信號線定義：引腳1:保護地；引腳2:發送數據txd；引腳3:接收數據rxd；引腳4:請求發送rts；引腳5:清除發送cts；引腳6:數據設備就緒drs；引腳7:信號地；引腳8:數據載波檢測dcd；引腳20:數據終端就緒dtr；本系統主要使用到1，2，3引腳，即保護地、txd、rxd三個引腳。2、電氣特性：數據傳輸速率最大可到20kbps，最大距離僅15m。注：看了微軟的m

54、snd6.0，其windows api中關于串行通訊設備(不一定都是串口rs-232c或rs-422或rs-449)速率的設置，最大可支持到rs_256000，即256kbps。但不管怎樣，一般主機和單片機的串口通訊大多都在9600bps，可以滿足通訊需求。3、接口的典型應用:大多數計算機應用系統與智能單元之間只需使用3到5根信號線即可工作。這時，除了txd、rxd以外，還需使用rts、cts、dcd、dtr、dsr等信號線。(當然，在程序中也需要對相應的信號線進行設置)。另外，由于本系統的電路板上采用的串口頭為，而gsm模塊上的接口頭也是母頭，這里就需要使用交叉線。這是尤為值得注意的，許多同

55、學都不留意這個問題，所使用的接線口為直通接口，作者也遇到過此類情況，而且市場上大多數雙公頭與雙母頭的串口線，其兩串口頭接線都是一一對應的，即會導致雖然5腳地線沒有連接錯誤，但3腳4腳數據傳輸與數據接受應分別連接到gsm上的接受與傳輸，這種不正確會導致與gsm模塊的通信失敗。由于交叉線未在市場上找到直接銷售，需要另行訂購，作者就自制了一個交叉線，下面就對其原理與結構做簡單介紹：交叉線：又叫反線，其實，傳輸數據 一般只用3線，按下列對應關系相連：a 端 b 端2 發送 3 接收3 接收 2 發送5 信號地 5 信號地3 gsm模塊3.1 tc35的控制簡介tc35是siemeils公司推出的新-代

56、無線通信gsm模塊。自帶rs232通訊接口,可以方便地與pc機、單片機連機通訊。可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務(short message service)和傳真。tc35模塊的工作電壓為3.35.5v,可以工作在900mhz和1800mhz兩個頻段,所在頻段功耗分別為2w(900m)和1w(1800m)。模塊有at命令集接口,支持文本和pdu模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。此外,該模塊還具有電話簿功能、多方通話,漫游檢測功能,常用工作模式有省電模式、idle、talk等模式。通過獨特的40引腳的zif連接器,實現

57、電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過zif連接器及50天線連接器,可分別連接sim卡支架和天線。tc35模塊主要由gsm基帶處理器、gsm射頻模塊、供電模塊(asic)、閃存、zif連接器、天線接口六部分組成。作為tc35的核心,基帶處理器主要處理gsm終端內的語音、數據信號,并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數字功能。在不需要額外硬件電路的前提下,可支持fr、hr和efr語音信道編碼。其它功能介紹可參見有關資料。3.2 at指令的介紹系統軟件設計的技術點在于如何使用at指令來控制短信模塊。at即attention，at指令集是從終端設備(terminalequipment，te)或數據終端設備(dataterminalequipment，dte)向終端適配器(terrninaadapter，ta)或數據電路終端設備(datacireuitterminalequipment，dce)發送的指令。通過ta，te發送at指令來控制移動臺(mob1lestation，ms)的功能，與gsm網絡業務進行交互。用戶可以通過at指令進行呼叫、短信、電話本、數據業務、傳真等方面的控制。通常情況下，at命令以字母“at”開頭，以asci工碼為13的字符結尾。下面