基于GPRS的数据传输与控制系统【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 本科毕业设计论文 题 目 基于 数据传输与控制系统 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业 任务书 一、题目 基于 数据传输与控制系统 二、指导思想和目的要求 随着微电子技术的进步，微控制器的应用日益成熟，在生活的各个角落微控制器的应用随处可见。针对目前广泛使用的远程数据传输与控制的缺点，提出在实时性要求较高的境况下，以单片机及 块为核心，以较低的硬件成本实现具有远程的数据传输与控制系统。主要通过有单片机 、 块、服务器软件等组成的系统，将服务器软件作为手机和 发板中介，通过在具有安卓系统的手机端软件上输入控制信号控制单片机开发板上的 灭及继电器的断开和吸合的调试，从而实现远距离的数据传输与控制。 三、主要技术指标 1）熟悉 络数据传输及 令原理； 2） 片的选择； 3）单片机 的 选择； 4）远程数据传输与控制的硬件系统 总体设计 ； 5）远程控制 灭的实现； 6）远程控制继电器吸合的实现。 四、进度和要求 周 次 设计（论文）任务及要求 1 3 查阅有关资料和书籍，完成开题报告 4 5 毕业实习 6 7 根据单片机及 块要实现的功能 ， 完成整体 硬件设计 8 10 完成软件的编程 11 14 软硬件综合调试 设计 论文 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 15 完善软件及硬件系统 ，论文初稿准备 16 整理论文资料，准备答辩 五、主要参考书及参考资料 1吴永忠，韩江洪 信息家电发展概况及前景展望 J 家用电器科技， 2001,(6)：122禾青 智能家电和信息家电的 接 J 电子产品世界， 2001， (7)： 20 3夏斌 基于单片机的 线数据采集与传输系统的设计 D 贵州 ： 贵州大学 ， 2007. 4陈文勇 胡刚 信息的远程步进电机控制实现 D 广州 广东工业大学， 2009. 5程晓云 基于 台和 消息的电机数据采集系统 D 上海：上海交通大学， 2005. 6孟武胜 ， 金博丕，卢鑫 基于 远程步进电机控制系统的设计与实现 J 2011,17(7)： 75学生 指导教师 系主任 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 随着手机的普及， 术也随之走进了千家万户之中， 应用也在广泛的发 展之中，利用 络进行无线远程控制已经成为了一种非常有效的控制方法，其原理简单，是基于现有网络的应用，不需要进行额外的网络组建和维护。 本文是基于单片机的数据传输与控制系统设计，通过 块连接进入手机络，对接收到的短信进行识别，再到达对电磁继电器的控制，以此来模拟家用电器的远程控制。本文首先讨论了单片机以及 块 功能和特性，之后再进行对外围硬件电路的设计和软件程序的编写，硬件电路的设计包括无线接收与发送数据系统和单片机控制系统两个部分，由 单片机最小系统、单片机系统供电电 路、家用电器模拟部分、串口通信连接部分、 块、 连接部分和 块电源供电电路等各个部分组成。软件程序的编写和调试，最终 逐步的完成成品的调试、检测。 在文章的最后对此次设计进行了总结，探讨了设计上的不足，以及在之后的进一步的发展对与设计的改进和实际应用之中的特点。 关键词 ： 机，数据传输，远程控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V of in a of a is is on do to is on to of in to of At CU of of of by a a by At of of as as of in of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第一章 绪论 . 1 题研究背景及意义 . 课题研究背景 . 课题研究意义 .展现状 .要研究工作 .二章 硬件电路设计 . 3 统总体结构设计 .片机控制系统 . 单片机介 绍 . 单片机的选型 . 单片机最小系统 .片机电源供电电路设计 . 7805 模块 . 7805 硬件电路设计 .用电器模拟部分 .口电路 . 串口 . 能 . 串 口通信 .线接收与发送数据系统 .信 . 信发展 . 信应用 . 信模块 . 通信模块对比 .接口设计 .电电路设计 . 块 . 件电路设计 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 三章 软件程序设计 . 21 片机系统软件设计 . 串口初始化程序 . 串口中断服务程序 . 短信接收程序设计 .四章 系统实现与调试 . 23 统工作过程 .统工作原理 .件调试 .件调试 .五章 总结与展望 . 25 参 考 文 献 . 26 致 谢 . 27 毕业设计小结 . 28 附录 部分软件程序 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 题研究背景及意义 题研究背景 随着时代的进步，电话的使用越来越普遍，电话网络几乎遍及每一个角落， 利用现有电话线路实现远端控制是一种极为方便、投资最省、开发周期最短的方案，同时又具有很高的可靠性以及线路免维护等优点，目前人们对家电的选择和使用，己经从只关心家电的单项功能转向追求家电品位和控制的便捷性，信息技术和网络化技术的发展，为家用电器的远程控制提供了可能。将信息技术与家电控制技术相融合，在更大程度上实现家庭生活的信息化和自动化，满足人们舒适、高节奏的生活需要。 题研究意义 手机是现代社会中必不可少的物品。随着电子器件集成度的不断提高，手机所具有的功能也在不断的强大中，现在的手机已经不再 是当初那个仅仅用来通话的工具，它可以给人们提供各种类别的服务，图片、音频、视频以及各种辅助软件。在实际生活中，当手机与互联网连接后，手机已经成为了一台小型的计算机，通过 络手机可以成为一台移动的远程遥控器，通过对手机发送的数据进行识别和处理，再配以现代化的各种控制硬件，使人们只需动一动手指就可以完成自己想要做的一些事情。在工业现场方面，微控制器的应用随处可见，针对与一些实时性要求较高而且地域较为偏远的地方，无线远程控制更加的具有实际意义，节约出大量的人力和物力，而且智能化的产品也更加高效，功能也更加 强大，将会更加适应现如今这个快节奏的社会。 展现状 中国现在已经成为世界上家电生产和出口的大国，国内传统家电市场日趋饱和，对外出口家电也急需升级换代，中国主要的家电生产商在传统家电降价“大比拼”的同时，开始了数字化家电研究开发的角逐。然而，目前信息家电的发展并不乐观。首先是价格问题。信息家电必须迈过价格这道门槛，才能为更多的家庭所接受。其次是是否实用。消费者不会在意你用的是什么样的技术，而只会在意你的产品是否有用，是否好用。正是基于对这两点的考虑，家电远程控制系统应该是一套低成本、人性化、通用化的 设备。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 随着信息技术和近代工业的发展，需要对很多数据进行实时采集、分析处理。如何及时准确地获取信息显得越来越重要，然而对一些设备设施分布地狱广阔或是环境恶劣的场所，数据的采集、传输和控制相当复杂，不便于用传统方法实现集中控制和实时监测并且有线网络的架设受到种种限制，不利于现场处理信息。传统的数据采集和传输设备即耗费大量的人力物力，又无法避免手工抄写和计算带来的差错，现有的一些数据传输方法如利用电话线、电力载波等存在着诸多的问题，如覆盖范围小，线路维护量大，电力载波上噪声污染致使通信不可靠。于是便要求将采集的 数据通过 无线网络通信传到远程的计算机上，远程监控终端仪器通过网络与计算机通信，以实现对现场数据的实时监控。这样大大减少了数据采集、分析和处理的难度 1。 近几年，随着经济日益腾飞，人们对生活水平的要求也越来越高，“智能家居”这个概念也逐渐被大众接受。一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始或已经研究和开发相关系统和产品，并作了先期的部署和规划。家电远程控制系统是智能家居系统的重要组成和支持部分，代表家庭智能化的发展方向 2。 要研究工作 本文的研究是基于 片机以及 信模块，通过与 连接来接入到络，实现经由 络进行手机控制电磁继电器吸合与打开，模拟在实际应用电路中。本次的设计将会对整个系统进行硬件电路的设计以及软件程序的编写。 硬件电路的设计部分包括：单片机最小系统的搭建，单片机系统与 的程序烧写部分的硬件电路设计。单片机系统与 信模块 连接与通信， 的硬件电路设计， 与 信模块 连接，电路板电源供电部分设计。以及电路板的 作设计。 软件程序的设计包括， 单片机之间的串口通信，短信内容的查询、记录、响应以及反馈。更进一步的还可以进行信息来源端的识别与鉴别，明确指令的唯一性与确定性，避免造成不必要的损失。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第二章 硬件电路设计 统总体结构设计 本设计采用 线通信技术与单片机控制技术，构建成了通过手机端控制的一个无线远程控制系统 .。整个系统主要分为无线接收与发送数据系统和单片机控制系统两个部分。 单片机控制系统主要有单片机最小系统、单片机系统供电电路部分和家用电器模拟部分以及串口 通信连接部分组成。无线接收与发送数据系统主要由 块、 连接部分和 块电源供电电路构成。 片机控制系统 单片机控制系统的主要硬件设备为：单片机最小系统、单片机电源供电电路、家用电器模拟系统和 信连接电路。下面分别介绍各个部分。 片机介绍 单片机技术的应用是信息技术发展的一个方面，它为人们的生产和生活带来了极大的方便。今天人们生活中的消费电子产品、生产中的只能控制仪器等，不乏应用单片机技术的产品。 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式 微控制器 ，单片机芯片常用英文字母的缩写 示单片机，单片机又称 单片微控制器 ，它不是完成某一个逻辑功能的 芯片 ，而是把一个 计算机系统集成 到一个芯片上。 单片机的单身标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。 现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有 单片机 。手机、 电话 、 计算器 、家用电器、电子玩具、掌上电脑 以及鼠标等电子产品中都含有 单 片机 。 本次的设计就是单片机技术在家用电器方面应用的实例，可以针对与家居的智能控制以及各种数据的检测响应 3。 单片机的特点如下： （ 1）在系统可编程，可远程升级且小巧灵活、成本低、易于产品化。能组装成各种智能式测控设备以及智能仪器仪表。 （ 2）高速高可靠性，超强加密，应用范围广。单片机芯片本身强抗静电，强抗干扰，能适应各种恶劣的环境，功耗低。 （ 3）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 （ 4）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强，单片机的逻辑控制功能很强， 指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制 4 5 6。 从工作原理上讲，单片机就是一种微型计算机，是一种“程序存储式”计算机。它是在一块硅片上集成了中央处理器、随机存储器、程序存储器、定时 /计数器以及各种口，也就是集成在一块芯片上的计算机。主要包括下列硬件资源： （ 1） 8 位 内振荡器； （ 2） 4序存储器； （ 3） 128B/256B 数据存储器； （ 4） 2/3 个 16 位定时 /计数器； （ 5） 32 个可编程的 I/O 线（ 4 个 8 位并行 I/O 端口）； （ 6） 1 个 可编程全双工串行端口； （ 7） 5/6 个中断源。 2 个中断优先级； （ 8）可寻址 64外部数据存储器空间、 64外部程序存储器空间的控制电路； （ 9）有位寻址功能，适用于位处理器（布尔处理器） 7。 片机的选型 绍： 一种带 4K 字节 储器（ 低电压、高性能 位微处理器，俗称单片机。 一种带 2K 字节闪存可编程可 擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 闪烁存储器组合在单个芯片中， 一种高效微控制器，它的一种精简版本。 片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 绍： 司生产的一种低功耗、高性能 微控制器，具有 8K 在系统可编程 储器。 用经典的 核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 在系统可编程 得 众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 512 字节 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4位电路， 3 个 16 位定时器 /计数器， 4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构（兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构），全双工串行口。另外 降至 0态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， 止工作，允许 时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， 容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 356T/12T 可选。 相较于 片机， 列在市场上占有更大的份额，普及性更高，功能更强，所以选择 片机作为系统的 设计使用过程中为保证系统的后续调试成功性，所以选择双排直插式封装的 片机。本设计中单片机 最小系统引脚连接功能，见表 2 表 2片机连接引脚功能 引脚 名称 功能 1 出，控制第一路电磁继电器 2 出，控制第二路电磁继电器 3 出，控制第三路电磁继电器 4 接 信模块串口 5 接 信模块串口 6 接 位端口 7 制 动 9 片机硬件复位接口 10 片机串口通信引脚（引出） 11 片机串口通信引脚（引出） 18 振连接 19 振连接 20 地 31 /内程序存储器屏蔽控制端 40 源接入 片机最小系统 单片机 是一种集成 电路 芯片 ，是采用 超大规模集成电路 技术把具有数据处理能力的中央处理器 机存储器 只读存储器 种 I/O 口和 中断系统 、定时器 /计时器 等功能（可能还包括显示驱动电路、 脉宽调制 电路、模拟多路 转换器 、 A/电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的 微型计算机系统 ，在工业控制领域的广泛应用 。 片内高增益反向放大器的输入端。接外部石英晶体和电容得到一端。若使用外部输入时钟，该引脚必须接地。 片内高增益反向放大器的输出端。接纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 外部石英晶体和电容得到另外一端。若使用外部输入时钟，该引脚作为外部输入时钟的输入端。 复位是单片机的初始化 操作。其功能主要是将程序计数器初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序，并将特使功能寄存器赋一些特定的值。复位是上电的第一个操作，然后程序从 0000H 开始执行。在运行中，外界干扰等因素可能会使单片机的程序陷入死循环状态或 “跑飞” 。要使其进入正常状态，唯一办法是将单片机复位，以重新启动。复位也是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状态一种操作。 电平有效。在该引脚输入至少连续两个机器周期以上的高电平，单片 机复位。 硬件电路设计，如图 2示。 图 2片机最小系 统原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 片机电源供电电路设计 单片机部分的工作电压为 5V，所以采用较为常用的 7805 芯片做降压处理，满足单片机芯片的工作要求。 805 模块 7805 三端稳压集成电路，电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出 的78 系列和负电压输出的 79 系列。顾名思义，三端 指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管， 20 的标准封装，也有 9013 样子的 装。 用 78/79 系列三端稳压 组成稳压电源所需的外 围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。 在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 当制作中需要一个能输出 上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为多个 应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量 ，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。 7805 功能框图，如 图 2示。 图 2805 功能框图 805 硬件电路设计 12V 电压降低为 5V 为整个设计提供 5V 电压。 7805 为常用降压芯片，硬件电路设计简单，但是由于压差较大，发热量高，导致芯片容易发热，所以在设计时启 动电 路基 准电 压电 流 发生 器误 差 放大 器热 保 护电 路S O A 保护 电 路串 联 旁路 元 件1 I N P U O U T P U G N 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 将整个芯片贴近电路板，提高其散热性能。 78 系列的稳压集成块的极限输入电压是 36V，最低输入电压比输出电压高 3要考虑输出与输入间压差带来的功率损耗，所以一般输入为 9间。 件设计如图 2示。 图 2理图 用电器模拟部分 本设计通过电磁继电器的吸合与开启来达到控制的目的，电磁继电器开端连接以模拟在实际应用当中的用电器，当电磁继电器吸合， 亮时表示已达到控制的目的。在设计当中对电磁继电器部分的电路进行了改良设计，在开关端并联另一个开关，由双开关可以同时控制 点亮，使得在实际应用当中，该用电器不仅仅只是有单片机所控制打开，也可有用户手动打开用电器 9 10。 这个改良之后的设计可以被应用在实际的家庭电路之中，电 磁继电器作为暗线埋入墙中，可以控制家庭里的电灯、插座等的开关，并联的开关作为正常使用的开关实现对电灯和用电器的正常开关。同时在电磁继电器端并联 为启动后的显示。电磁继电器硬件设计电路如图 2示 图 2磁继电器控制 良电路原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 口电路 口 串行接口简称串口，也称串行通信接口（通常指 口），是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电 话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。 一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种 11。 串口的出现是在 1980 年前后，数据传输率是 115230口出现的初期是为了实现连接计算机外设的目的，初期串口一般用来连接鼠标和外置 及老式摄 像头和写字板等设备。串口也可以应用于两台计算机（或设备）之间的互联及数据传输。由于串口（ 支持热插拔及传输速率较低，目前部分新主板和大部分便携电脑已开始取消该接口。目前串口多用于工控和测量设备以及部分通信设备中 12。 能 单片机之间通过串口通信，该串口进行程序的烧写。由于本串口采用 准而单片机采用 准，故 使用 行电平转换。本课题研究选取的是 口。 称 标准 串口 ， 是 最 为 常用的一种 串行通讯接 口 。 输 方式，即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为 2V 至 3以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约 15米，最高速率为 20kb/s。 为 点对点 （即只用一对收、发设 备）通讯而设计的，其 驱动器 负载为 3 7以 合本地设备之间的通信。 脚功能，见表 2 表 2平转换模块引脚功能 引脚 名称 功能 1 连接电容，为 供电平 2 接电容，为 供电平 3 接电容，为 供电平 4 连接电容，为 供电平 5 接电容，为 供电平 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 6 接电容，为 供电平 11 平输入 12 平输出 13 据输入 14 据输出 15 地 16 片提供电压 口通信 串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。 （ 1） 波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的 个 数。例如300 波特表示每秒钟发送 300 个 我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要 4800 波特率，那么时钟是 4800意味着串口通信在数据线上的采样率为 4800常电话线的波特率为 14400， 28800 和 36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是 备的通信。 （ 2） 数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是 8 位的，标准的值是 6、 7 和 8 位。如何设置取决于你想 传送的信息。比如，标准的 是 0 127（ 7 位）。扩展的 是 0 255（ 8 位）。如果数据使用简单的文本（标准 ），那么每个数据包使用 7 位数据。每个包是指一个字节，包括开始 /停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。 （ 3） 停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为 1， 2 位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算 机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 （ 4）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是 011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为 1，这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或