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* 大 学本 科 毕 业 设 计 （论 文）基于GPRS的无线数传模块的设计题 目 _指导教师_辅导教师_学生姓名_学生学号_学院（部）_专业_班2012613_年 _月 _日中文摘要基于GPRS的无线数传模块的设计摘 要本文利用GPRS技术为无线数传终端的开发提供了一种解决方案，实现了只要有Internet的地方就能使用客户端对被测对象进行远程测量和控制。该模块具有远程温度监控功能，可实现4路模拟量输入、4路开关量输入和4路开关量输出，温度值能在远程客户端上实时显示，客户端也可根据温度高低向单片机发送指令对现场温度进行调节。模块主要硬件结构包括增强型51单片机、通信模块TC35I，以及其他外围电路，在比较完善且稳定的GPRS网络基础之上，由单片机控制完成温度采集和数据传输的任务。实践证明，该模块能够满足工农业生产领域中对可靠性、实时性、维护方便性的要求。该模块充分利用了现有的GSM网络，通过现存的Internet和GPRS网络互通实现远程监控功能。基于GPRS无线数传技术的资源利用率高、实时性强、速度快的特点，该模块被广泛应用于自动抄表、远程监控等领域，具有很高的使用价值和应用前景。关键词：GPRS； 单片机； 数据传输； Internet； 远程监控IABSTRACTDESIGN OF WIRELESS DATA COMMUNICATION MODULE BASED ON GPRSABSTRACTThis paper povides a solution for the development of wireless data transmission terminal based on GPRS,achieving that where there is internet and there is a client for the remote measurement and control of the tested objects. This module obtains the function of remote temperature monitoring, can realize the 4 analogue inputs, 4 switch quantity inputs and 4 switch quantity outputs, temperature value can be displayed in remote client real-timely, the client can also adjust the temperature through the single chip. Module hardware structure mainly includs enhanced 51 SCM, communication module TC35I, and other peripheral circuits, based on perfect and stable GPRS networks,single-chip microcomputer can complete the tsk of temperature gathering and data transmission. The practice proved that this module can meet the requesst of reliability, real-time, and maintenance convenience in the industry and agriculture production.Through the existing internet and GPRS communication networks,this module make full use of the existing GSM network, to realize remote monitoring. As the GPRS wireless digital technology own so many advantages,this module is widely used in automatic meter reading, remote monitoring, etc, and has very high use value and application prospect.KEY WORDS：GPRS; Chip microcomputer; Data transfer; Internet; Remote monitoringII目录1绪论11.1 引言11.2 研究背景11.3 GPRS简介21.4 GPRS应用32无线数传模块总体方案设计42.1 模块功能介绍42.2 系统总体方案42.3 硬件原理框图52.4 软件设计思想63无线数传模块硬件设计73.1 电源模块73.2 温度采样及调理电路93.3 开关量输入及输出电路113.4 微控制器133.4.1 STC12C5A60S2系列芯片简介133.4.2 STC12C5A60S2引脚配置143.5 GPRS模块153.5.1 TC35I简介153.5.2 GPRS模块电路原理图163.5.3 TC35I使用说明173.6 电路连接193.6.1 电平转换193.6.2 软硬件调试电路204无线数传模块软件设计214.1 下位机软件设计214.1.1 模块协议体系结构214.1.2 主控流图224.2 上位机软件简介255结束语27参考文献.29致谢.31*大学本科毕业设计（论文）1绪论1.1 引言GPRS是一种基于第二代移动通信系统GSM(全球移动通信系统)的无线分组交换技术，特别适用于间断、突发性或频繁、少量的数据传输，也适用于偶尔的大量数据传输。现有的中国移动BSS(基站子系统)提供全面的GPRS网络覆盖 ， GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。将GPRS与嵌入系统、Internet网络结合，组建无线数字测控网络。它充分利用已有公共网络资源，节省了网络建设及维护成本，而且GPRS按流量收费，适合于智能终端的数据传输，降低了系统运营成本，使系统在具有一定实时性前提下可以保证系统可靠运行。1.2 研究背景在过去的几年中，GSM被证明是最成功的商用移动系统，截至2010年3月，全球GSM用户数已突破30亿。随着市场需求的增加和技术的成熟，移动通信必然要朝着3G方向发展，以向人们提供高速丰富的数据多媒体业务，在GSM中增加了相应部分，即GPRS系统，也就是通常所说的2.5G系统。近年来，大量的无线数据业务应运而生，像车辆定位监控系统、机房无线远程监控系统、智能家居等。这类业务往往是在一个主要的控制中心管理下，多个终端设备以无线方式与控制中心进行信息交互，终端设备除了具有无线接入之外，还要求有比较强的数据处理能力，比如数据采集、输出处理、判断警告等。随着通信技术、电子技术飞速进步，智能化建设不断发展，越来越多的设备都有了联网的需求，并且有大量的数据需要即时传输，很多场合需要有线连接的方式已不能满足人们的需要，而GPRS无线数传模块为无线接入产品提供了一个广阔的平台。现在市场上针对此类的应用已推出了一些，但这些产品往往功能比较单一，比如资料的透传仅仅把终端作为一个无线通信设备来使用，而不考虑其他数据处理功能，将所有资料运算功能全部放在上端的监控处理系统里面进行，这样就造成了数据通信量的增加和上位机软件的繁忙。真对这种低端产品的不足，我们希望能够研究出一种更能更加丰富和强大的产品，比如对资料进行计算提取最终值进行传送，对运算结果进行逻辑判断并具有超限报警功能，形成一个无人看守的数据处理平台，是终端系统具备通用性及可扩展性。1.3 GPRS简介1.发展移动通信通常分为三代，第一代是模拟的无线网络，第二代是数字通信，包括GSM、CDMA等，第三代是分组型的移动业务，成为3G。GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是介于第二代和第三代之间的一种技术，目前通过升级GSM网络实现，GPRS与GSM的最根本区别是GSM为一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。GPRS网络提供了移动网络和以太网络之间的接口，这样子就可以把GPRS网络看成是一个IP网络的子网，移动终端就像GPRS子网中的一台主机，通过移动IP来识别。2.GPRS基于以太网的无线通讯系统的架构：基站子系统 GPRS主干网移动终端Internet图1-1 无线通讯系统的架构Fig. 1-1 Wireless communication system structureGPRS网络是以GSM网络为基础建立起来的，为了实现GPRS需要在现有的GSM网络增加一些节点，其中两个重要的网络节点是：SGSN和GGSN。SGSN是服务GPRS支持节点（Serving GPRS Support Node），其功能为处理话务、路由寻址、手机移动性管理、鉴权和加密、计费和统计，对逻辑链路进行建立、维护和释放，对无线资源进行管理，完成分组数据的转发，地址翻译等功能；GGSN是网关GPRS支持节点（Gateway GPRS Support Node），其功能为GPRS话务处理、与外部IP数据网络的接口、安全策略、计费和统计，它提供GPRS和公共分组数据网以X.25互联。GGSN和SGSN一起完成GPRS的路由功能，以IP协议接入Internet。3.GPRS的优点:资源利用率高，多个用户可共享同一信道； 传输速率快，可达171.2Kb/S；接入时间短，少于1秒；支持Internet上应用最广泛的X.25协议和IP协议；永远在线。1.4 GPRS应用由于通过GPRS网络进行数据传输，具有成本低、组网迅速灵活、范围广、专业队伍维护的优势，GPRS当前应用广泛的行业有无线电力抄表、管网监测、气象采集、金融业务、电力、油田、工业控制、运输、证券、商业、公共安全业、交通信息实时发布等，它们都能备与数据服务器之间通讯， 应用特点是数据量小，发送时间间隔大，或不定时发送。29 2无线数传模块总体方案设计2.1 模块功能介绍该无线数传模块具有以下功能：温度数据采集功能，采集范围-200800；4路模拟量输入，4路开关量输入，4路开关量输出；10位A/D转换；智能无线网络组建；无线数据接收和发送；自我修复功能。 InternetGPRS网络2.2 系统总体方案4路模拟量输入 4路开关量输入客户机GPRS模块单片机4路开关量输出图2-1 结构框图 Fig. 2-1 Structure frame diagram工作原理：无线数传模块采用微控制器和GPRS模块相结合，实现所需工艺变量（温度、湿度、流量、压力、液位等）数据的测量与控制，采集的数据通过GPRS发送到Internet上的数据衷心服务器上，利用Internet实现客户机与数据中心服务器的通信，再通过相关软件的配合，最终实现对被测对象的合理控制。因无线数传模块使用SIM卡，所以只要有手机信号和Internet的地方就可以实现对工艺变量的测量和控制。2.3 硬件原理框图继电器微控制器MCU串口电源模块GPRS模块 传感器图2-2下位机硬件结构框图Fig. 2-2 The lowercomputer hardware structure 下位机MCU可根据需求选择，上位机硬件由一台连接Internet的PC机构成。2.4 软件设计思想系统软件设计包括下位机控制软件和上位机远程检测软件。下位机软件完成微控制器以及GPRS模块的初始化，网络建立，实现数据采集、处理和传送；上位机检测软件实现数据的接收、分析、实时显示、数据库存储、监测报警等功能。3无线数传模块硬件设计3.1 电源模块此电源模块电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成，提供直流12 V、+5 V稳定电压，正5 V为单片机STC12C5A60S2和TC35I供电，经过ADR02得到高精度基准稳压电源+5v为温度采集电路供电，12 V为运算放大器OP07双电源供电。如下图所示：图3-1 整流、滤波、稳压电路Fig. 3-1 Rectifier, filtering, voltage circuit图3-2 LM358-UAFig. 3-2 LM358-UA 图3-3 LM358-UBFig. 3-3 LM358-UB3.2 温度采样及调理电路图3-4 温度采集电路Fig. 3-4 Temperature acquisition circuit温度测控系统在工业农业很多场合都需要用到。我们设计的这一系统，既能实现温度的测量，还能在一定程度上实现温度的控制。其中温度的测定值可以无线数据传输方式实现远程监控。而无线远程监控这一方式特别适合于一些人不适宜或者难以到达的地方，减轻了对人的要求。本设计是以单片机STC12C5A60S2和GPRS模块TC35I为核心，配合温度采样及信号调理电路、开关量输入电路、开关量输出电路构成远程温度控制系统。该温度测控系统采用了计算机+单片机的上下位机结构作为系统架构。上位计算机作为远程温度测控系统的控制中心，用于接收下位机通过GPRS无线通信方式传送的（测量温度、设定温度和转速）数据，并对下位机进行远程温度的控制。同时，上位机还可以通过数据中心服务器与客户机进行通信，实现只要有Internet的地方，都能对我们的温度测控系统进行温度的测控。下位机则由单片机构成的系统来完成现场温度的采样和处理，在本地显示或送远程数据中心，并通过一定的方式实现对现场温度的控制。温度的测量采用热敏电阻PT100来实现，根据热敏电阻的特性可知其电阻值随温度线性变化。通过外接电阻网络，可将温度变化转换成电压变化。概括地说，该系统是根据远程工艺量的要求设计出的一种基于GPRS通信技术的无线监测系统，系统下位机以单片机为核心控制部件，可采用多种变送器对所需数据进行采集、分析、处理，然后通过GPRS模块将数据经Internet网络传输至上位机，实现了对所采集数据的实时显示、数据库存储、监测报警等功能。该电路输出的05V的标准电压信号流入单片机的P1.1口进行A/D转换。此外，该电路还有一下几点说明：电路设计：该温度采集电路用由电阻/电压转换桥路和电压放大电路组成，采用5V高精度基准电源；PT100作为感温元件，采用热电阻三线制接法，以减小或消除引线电阻随环境温度变化对测量的影响；还有考虑流过热电阻的电流限制在1mA一下，防止电流热效应带来的附加误差。R10、R11、R12应该选用电阻温度系数很小的金属膜电阻，由于各生产厂家生产的电阻具有一定的分散性，在电路设计中要设置调整元件，例如将用一个滑动变阻器与R10相串联，在输入0对应的电阻时调整电位器使得桥路输出0.00 V。信号流程：感温元件的感温信号后经信号调理电路后获得与0-800 相对应的05 V的电压信号，该信号经带A/D转换的单片机STC12C5A60S2进行分析、处理，测得的温度经GPRS网络传送到远端数据中心和上位机显示。如果测得的温度与设定温度之间的差值达到一定值时，可以经开光量输出电路控制电机带动风扇降温。电路分析：根据设计要求，输入信号调理电路在输入0 时对应的电阻（PT100为100 ）时输出应为0.00V的电压，输入800 时对应的电阻（PT100为375.5 ）时输出5.00V的电压。设桥路输出电压为U01， 则：（3-1） 取R10=R12=5.1K，R11=R0=100，Rt=R0+Rt ；当所测温度为0 时，Rt=0，Rt=100.00 ，所以U01=0 V；当所测温度为800 时，Rt=375.50 ，带入计算： 0.25V 设电压放大电路输出电压为UO，根据“虚短、虚断”分析：（3-2） 根据以上计算，当所测温度为0 时，U01=0 V，UO=0 V；当所测温度为800 时，U01=0 .25 V，要求UO=5 V，所以需要放大20倍，故取R13=R14=10 k，R15=R16+RW2=200 k ：（3-3） 3.3 开关量输入及输出电路1. 开关量输入电路开关量，就是一对触点，这一对触点之间有2个状态，要么是连通的，要么是闭合状态，这对触点传达的信息就是一个开关量。开关量输入现场的以开关量为输出形式的检测元件（如操作控制按钮）的连接通道，它把反映生产过程的有关信号转换成CPU单元所能接收的数字信号，本模块设计为8路开关量输入到单片机的P0.0P0.7口。为了防止各种干扰和高电压窜入CPU内部而影响CPU工作的可靠性，必须采取电气隔离与抗干扰措施。本电路采用光电耦合电路：图3-5 开关量输入电路Fig. 3-5 Switch input circuit2.开关量输出电路本电路用来控制继电器的动作，从而控制降温装置（如风扇、冷水）的启动，控制信号从P2.0输出。此外，本电路共有8路开关量输出功能，分别从P2.0P2.7口输出，另外7路开关量输出口来控制其他继电器动作。同样采用光电耦合电路提高抗干扰能力：图3-6 开关量输出电路Fig. 3-6 Switch output circuit3.4 微控制器3.4.1 STC12C5A60S2系列芯片简介STC12C5A60S2是由宏晶科技生产的一款超强抗干扰、高速、高性能、高可靠的单片机。其主要功能特性如下：高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，比普通8051快812倍；宽电压：3.35.5V；外部掉电检测电路（P4.6），可在掉电时及时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需操作RRPROM；低功耗设计：空闲模式，掉电模式（可由外部中断唤醒）；工作频率：035MHz；时钟：外部高精度晶体时钟；60K字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上；1280字节片内RAM数据存储器；芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上；8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒，2路PWM还可当作2路D/A使用；4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1；可编程时钟输出功能，P3.4/T0输出,P3.5/T1输出；硬件看门狗（WDT）；通用全双工异步串行口（UART），兼容普通8051串口；双串口：RXD/P1.2，TXD/P1.3；指令：兼容8051指令集；通用I/O口，36个；外部中断I/O口7路，传统下降沿中断或低电平触发中断；工作温度：-40+85；封装：PDIP40；3.4.2 STC12C5A60S2引脚配置图3-7 芯片STC12C5A60S2Fig. 3-7 Chip STC12C5A60S2引脚说明：40脚接5V电源，20脚接地，P4.7，复位脚；18、19脚接外部12MHz晶振；P1.0P1.7，DAC转换通道，取P1.0口作为基准参考电压输入，以此计算其他几路A/D转换通道的电压，P1.1口作为温度变送电路输出电压入口，其他口可作为其他模拟量输入口；P3.0串行数据接收口，P3.1串行数据发送口，可用作烧写程序接口和与TC35I通信接口；P0.0P0.7，可作8路开关量输入口；P4.5为GPRS模块TC35I启动信号；P2.0P2.7，8路开关量输出接口，其中P2.0作为降温装置风扇控制口，其他口可作为其他信号控制口。3.5 GPRS模块3.5.1 TC35I简介1. TC35I是德国SIEMENS（西门子）公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。在GSM网络日臻完善的今天，TC35I秉承了西门子一贯的优秀品质，易于集成，在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域您都能看到TC35I无线模块在发挥作用，这些产品可以很容易向GPRS领域过度，并能保证产品质量和性能。TC35I性能指标如下：信息传送内容：语音和数据； 电源：单电源3.3V 5.5V；频段：双频，GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+)； 发射功率：2W（900MHz），1W（1800MHz）； SIM卡连接方式：外接；温度范围：工作温度-20C to +55C，储存温度-30C+85C； 工作电流损耗：通话模式300mA (典型值.)，空闲模式3.0mA (最大值)；语音解码标准：三种速率，半速 (ETS 06.20)，全速(ETS 06.10)，增强型全速速 (ETS 06.50/06.60/06.80)； 短信息：Text和PDU模式； 外型尺寸：54.5 x 36 x 3.6mm； 音频接口：模拟信号（麦克风，耳麦； 通讯接口：RS232（指令和数据的双向传送）； SIM卡操作电压：3V/1.8V； 电话薄功能：存储于SIM卡中； 模块复位：采用AT指令或掉电复位； 串口通讯波特率：300bps115kbps； 自动波特率范围：4.8kbps115kbps； 软件下载功能：通过RS232或SIM接口； 实时时钟：可实现时钟频率32.768KHz； 定器功能：可用AT命令编程；3.5.2 GPRS模块电路原理图图3-8 ZIF-40 接口Fig. 3-8 ZIF-40 Interface图3-9 SIM 卡Fig. 3-9 SIM card3.5.3 TC35I使用说明1. 引脚说明TC35I模块有40个引脚，通过一个ZIF(ZeroInsertionForce，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。TC35I的第15引脚是正电源输入脚，第610引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。 TC35I使用外接式SIM卡，2429为SIM卡引脚，分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND。ZIF连接器上有6个引脚做为SIM卡的接口，SIM卡上也有6个引脚分别与它相对应，SIM卡同TC35i是这样连接的：SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。3340为语音接口，可以直接接驻极体话筒和扬声器用来采集声音或者放音。 15、30、31、32脚为控制脚，其中15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。30为RTCbackup，31为PowerDown，32为SYNC。 1623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。TC35I模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps之间可选，硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。TC35I的SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35I的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35I已登录进网络，处于待机状态。2.具体说明：关于VDD端TC35正常工作时，VDD引脚输出信号的幅度（大约在开机后60ms产生）：2.9V/70mA，可作为外部应用。 关于VBATT+端TC35的工作电压输入端VBATT+，电压幅度为 3.3V-5.5V，Vtyp = 4.2V，最大电流Imax 2 A 。必须注意的是，最低工作电压不能低于3.3V，否则电压将会跌落，从而导致TC35停止工作。由于VBATT+引脚的峰值电流为 2A ，一个GSM发射脉冲可能引起相当大的电压跌落，此外由于外部电源的扁平柔性连线的内在固有阻抗也可能损失一部分。因此，在任何时候必须保证VBATT+的电压不能低于 3.3V，而且电压跌落差值不能超过400 mV，另外，为了保证TC35在发射脉冲区间的电压跌落值处于最低值，采用尽可能短的连接模块和ZIF座的扁平柔性FFC电缆，长度不得超过200mm，和低输出阻抗（low-impedance）的电源。 关于POWER端TC35的充电电压正端POWER，如果通过外部的电源（如充电器）供电，应保证Imax = 500 mA，Vin=5.5-8V。 关于/IGT(Ignition)端 TC35的触发点火信号端/IGT，用OC门或者一个简单的开关拉低该端电平来开启模块，低电平有效。对于点火信号IGT的处理，需要首先拉低该脚电平到地，并至少维持100ms。 注意，如果通过充电器回路（接到POWER引脚）供电，或者通过电池供电（接到VBATT+引脚），那么IGT信号必须维持至少1秒。关于PD（Power down）TC35的关闭电源端/PD，关机信号脉冲，信号波形为|_| ，拉低到低电平，至少维持3.5秒方为有效，可用OC门或者一个简单的开关实现，通过关机信号端可以关闭TC35。而在IGT引脚施加一个低电平脉冲信号可以重新开启模块及系统。另外，关机信号端/PD也可用来实现看门狗信号输出。3.TC35的开机操作时序 当开始应用时，TC35的加电过程必须按照以下步骤进行： 直到VBATT+脚的电平超过3.0V时方可对IGT信号电平变换。 VBATT+脚的电平上升达到3.0V后维持10毫秒，方可拉低IGT线的信号电平。IGT线的电平跌落时间（下降时间）必须不超过1ms。 另外，该IGT线的低电平信号必须维持最少100ms。 在IGT线信号转换区间必须保证 VBATT+ 的电压不能低于3.0V，否则模块不能被激活。3.6 电路连接3.6.1 电平转换在数字电路系统中，一般情况下，不同种类器件接口，如TTL，RS232-C等，它们之间不能直接相连，不然就会出现信号无效的情况，就算是同一种类器件由于电源电压的不同也不能直接相连，不然长期使用会影响系统稳定性，这就涉及到电平转换的问题。TL电平和RS232协议都对逻辑电平进行了定义，但它们各自的定义有所不同：TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（Transistor Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术；TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题，这些问题对可靠性均有影响。 RS-232-C个人计算机上的通讯接口之一，是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“Recommend Standard推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。RS-232-C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上逻辑1(MARK)=-3V-15V，逻辑0(SPACE)=+3+15V。在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上，信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V+15V，信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V-15V。以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于数据，逻辑“1”的电平低于-3V，逻辑“0”的电平高于+3V；对于控制信号，接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在（315）V之间。 3.6.2 软硬件调试电路首先单片与PC机相连，下载相应调试程序进入单片机，验证模块串口通信是否正常。单片机与PC机通过电平转换芯片MAX232连接。然后单片机与TC35I连接，由于微控制器和GPRS模块串口电平同为TTL电平，故他们可以直接相连，三根线接法为：MCU_RXD-TC35I_TXD，MCU_TXD-TC35I_RXD，MCU_GND-TC35I_GND。测试步骤：1.先把SIM卡插进TC35I模块插槽中，给模块通电，电源指示灯亮，信号指示灯一亮一灭，亮与灭的时间相同，这时模块正在搜索信号，等到信号指示灯闪一下，大约灭2-3秒，这时候说明我们的GPRS模块已经注册上信号，说明TC35I工作正常。2.下载线连接上单片机，然后上电，电源指示灯亮，工作正常下载程序后与GPRS模块相连，给单片机复位一次后，刷新串口即可进行调试工作，调试工作包括拨发数据。 GPRS模块经过测试功能正常后就可以与微控制器连接执行命令了。主要的AT指令如下：表3-1 主要AT指令Tab. 3-1 The main AT instructions指令功能回答 AT回车 AT+CREG AT+COPS? AT+CIPCSGP AT+CIFSRAT+CIPSTART=TCP AT+CIPSEND 握手 网络注册 服务商选择 设置数据模式 获取本地IP 建立连接 发送数据 OK +CREG: 0,1 +COPS: 0,0,China Mobile 1；设置成GPRS模式 OK ；数据内容4无线数传模块软件设计4.1 下位机软件设计4.1.1 模块协议体系结构 传输层TCPIP网络层GPRS物理层图4-1 模块协议体系结构Fig. 4-1 Module agreement system structure说明：物理层：在对GPRS模块进行参数设置后，微控制器利用AT（Attention）指令通过GPRS模块拨号，AT指令格式表示从串口发送的所有数据都发送给GPRS模块，正确反馈应答后，一条物理通道即GPRS信道就在GPRS模块和GPRS网络之间建立起来了。数据链路层：PPP（Point to Point Protocol，点对点协议）帧格式表示从串口发送的所有数据都透明地发送到了GGSN。PPP协议将原始的GPRS物理层连接改造成无差错的数据链路，然后模块将远程登录Internet，并得到GPRS网关分配的IP地址。网络层：利用IP(Internet Protocol，因特网互联协议)协议作为网络层协议，经过IP路由选择，可以实现模块与连在Internet的终端进行数据交换。传输层：选择TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)作为传输层协议，为数据传输提供可靠的面向连接服务。4.1.2 主控流图1.总体主控程序流图如下图所示：开始 系统初始化 服务器连接成功？ N Y数据接收上位机显示以TCP/IP发送串口数 据？TCP/IP数据？ N N Y Y Y发送到串口模拟量（温度）输入、开关量输入或输出图4-2 主控程序流图Fig. 4-2 Main procedure flow chart说明：说面微控制器主控程序主要向GPRS模块发送AT指令和等待GPRS模块的反馈信息，完成对GPRS模块的设置和测试，以及对GPRS模块的拨号操作。首先，通过AT指令接口函数测试GPRS模块是否正常，进行必要的初始化设置；接着对接入的网络服务提供商进行连接信息配置；然后进行连接，若能收到对方返回的连接成功信号，MCU就发送一个LCP（Link Control Protocol，链路控制协议）的请求帧，以进入PPP协议协商阶段，协商完成后，拨号就成功了。此后，数据的发送和接收都是PPP帧，GPRS工作模式进入无线连接状态，不再响应AT指令，直到断开连接为止。2. 温度采集及处理流图如下：温度采集是否有温度采集命令？设置温度范围初始化开始 N Y发送温度值 图4-3 温度采集及处理流图Fig. 4-3 Temperature collection and processing flow chart3.GPRS模块主控流图如下：开始初始化数据接收和发送连接成功？进行TCP连接PPP协商成功？PPP协商拨号成功？发送AT指令拨号配置连接信息 N Y N Y N Y图4-4 GPRS模块主控流图Fig. 4-4 GPRS module control flow graph说明：网络通信协议主要是基于GPRS通信的PPP协议和精简的TCP/IP协议应用程序。PPP用于在串行链路上的封装IP数据包，IP是Internet互联的基础，两者都是必需的。TCP是网络数据运输层协议，具有较高的可靠性和成熟的流量控制。PPP协议：PPP协商过程是系统接入Internet的关键，由于PPP的协商属于request-answer的方式，即用户终端向ISP发起请求（request），ISP按照请求内容作回应（answer）。模块的PPP协议内容如下：LCP协议内容：即链路控制协议，PPP协议的一个子集，在PPP通信中，发送端和接收端通过发送LCP包来确定那些在数据传输中的必要信息。LCP检查链接设备
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