基于SIM300C的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端設(shè)計(jì)

3.1 A/D轉(zhuǎn)換
　　MAX186為串行工作方式，在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前要對(duì)MAX186進(jìn)行配置。首先將CS管腳置低電平選通芯片，在SCLK管腳輸入外部時(shí)鐘，在時(shí)鐘SCLK的每1個(gè)上升沿把1個(gè)最高位為“1”的控制字節(jié)的各位送入輸入移位寄存器，控制器收到控制字節(jié)后，選擇控制字中給定的模擬通道，并在SCLK下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。控制字節(jié)的格式如表1所示。在控制字節(jié)的最后1位之后，SSTRB管腳有1個(gè)時(shí)鐘周期的高電平，在其后的12個(gè)時(shí)鐘周期SCLK的每1個(gè)下降沿，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的各位出現(xiàn)在DOUT端，單片機(jī)從DOUT管腳讀入12位數(shù)字量。

3.2 GPRS通信
　　在GPRS通信中，有2種傳輸協(xié)議(TCP/UDP)可供選擇。在本系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)量相對(duì)較少，傳輸時(shí)間間隔較長(zhǎng)，使用了更為可靠的TCP作為接入方式。
　　單片機(jī)通過(guò)串口使用AT指令[9]控制GPRS模塊。系統(tǒng)啟動(dòng)后，為防止因上次使用時(shí)未關(guān)閉連接，造成連接服務(wù)器失敗，所以單片機(jī)先向SIM300C發(fā)送關(guān)閉連接的指令：AT+CIPCLOSE，斷開(kāi)連接成功返回“CLOSE OK”。隨后，單片機(jī)向SIM300C發(fā)送連接服務(wù)器命令：AT+CIPSTART=“TCP”、“202.205.84.222”、2020，用來(lái)將模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，使用“TCP”方式接入，服務(wù)器IP地址為202.205.84.222，偵聽(tīng)端口號(hào)為2020。連接指令送入GPRS模塊后，單片機(jī)通過(guò)串口接收GPRS 模塊返回的信息。返回“OK”說(shuō)明指令正確，返回“ERROR”說(shuō)明指令輸入不正確，需要重新連接。等待一段時(shí)間后，GPRS 模塊會(huì)返回1個(gè)字符串說(shuō)明目前的連接狀態(tài)：若返回“CONNECT OK”說(shuō)明已經(jīng)連上服務(wù)器；若連接失敗，返回STATE狀態(tài)：“CONNECT FAIL”，需要重新進(jìn)行連接或者檢查服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。
　　服務(wù)器連接成功后，單片機(jī)向SIM300C輸入發(fā)送數(shù)據(jù)指令“AT+CIPSEND=20”，然后送入要發(fā)送的數(shù)據(jù)，包括幀頭、16組數(shù)據(jù)及幀尾。
4 系統(tǒng)驗(yàn)證
　　對(duì)該系統(tǒng)的驗(yàn)證需要1臺(tái)具有公網(wǎng)IP地址的計(jì)算機(jī)作為Internet上的服務(wù)器，1張開(kāi)通GPRS功能的SIM卡且接入方式為CMNET，服務(wù)器數(shù)據(jù)收發(fā)DEMO軟件。
　　實(shí)驗(yàn)中，將GPRS模塊的串口與單片機(jī)串口相連，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸入端以差分方式接入2路溫度傳感器PT100和1路濕度傳感器。終端以30 s為1個(gè)周期，每1周期采集2片MAX186的8路差分輸入模擬信號(hào)，采集結(jié)束，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器。服務(wù)器端用Microsoft Winsock Control 6.0(SP6)控件開(kāi)發(fā)了服務(wù)器端接收軟件，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)顯示。服務(wù)器軟件每次接收到終端的數(shù)據(jù)時(shí)，都將數(shù)據(jù)保存在一個(gè)文本文檔內(nèi)，并且記錄接收數(shù)據(jù)的系統(tǒng)時(shí)間。圖5為根據(jù)服務(wù)器文檔記錄的數(shù)據(jù)繪制的實(shí)驗(yàn)室24小時(shí)溫度變化曲線。
　　測(cè)試結(jié)果表明：終端采集到的溫度變化曲線符合實(shí)際溫度變化，說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換部分能夠準(zhǔn)確地采集傳感器輸出的模擬信號(hào)；測(cè)試過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)GPRS模塊與服務(wù)器端連接斷開(kāi)，觀察服務(wù)器文本記錄的數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)均以30 s為1個(gè)周期被服務(wù)器接收，少數(shù)數(shù)據(jù)延遲幾秒接收，說(shuō)明以TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是可靠的，即使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，也不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，而只是發(fā)生數(shù)據(jù)延遲。
　　本文設(shè)計(jì)的基于SIM300C模塊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端，具有成本低、體積小、布設(shè)方便、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，克服了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境改造困難、布線成本高等問(wèn)題，能夠適應(yīng)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散和潮濕的環(huán)境，為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸提出了一種解決方案。基于SIM300C的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器間可以通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，能夠按設(shè)定的采集周期正確采集和傳輸現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。在今后的研究中，需要為該系統(tǒng)增加LCD顯示和鍵盤(pán)模塊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制；完善服務(wù)器端上位機(jī)軟件，提供更為友好的數(shù)據(jù)顯示界面。