基于GPRS和組態(tài)王的水文測報系統(tǒng)的設計

結合以上要求，本系統(tǒng)終端以低功耗單片機MSP430F149為核心，包括信號傳感、數據調理及A／D轉換、數據存儲、鍵盤及顯示、時鐘、無線通信等電路。其中，MSP430F149單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，具體功能如下：多路采集電路接受水位、雨量等傳感器各種環(huán)境參數，并通過數據調理以及A／D轉換后送MSP430微處理器。接收到數據后，微處理器對采集到的數據進行處理，并存儲。數據可以通過顯示模塊進行顯示并可以通過鍵盤查看系統(tǒng)的工作狀態(tài)，另外，微處理器通過控制無線MODEM和中心站進行遠程通信，將采集數據傳輸到監(jiān)控中心翻。該系統(tǒng)低功耗，性價比高，集成性強，適合所有標準輸出的變送器以及橋式傳感器差分mV級電壓信號，標準串行RS232／RS485數字接口，完全隔離型電流、電壓輸出。
2．2 GPRS通信模塊設計
GPRS系統(tǒng)數據傳輸速率快，而且覆蓋范圍廣，能方便和Internet連接。GPRS網絡一般使用GPRS外置Modem或是使用GPRS無線模塊。前者一般由GPRS模塊、SIM卡、RS232接口、電源等組成，由于該系統(tǒng)安裝在野外，電源供電，系統(tǒng)穩(wěn)定等因素制約，所以選擇后者。GPRS模塊與控制器之間的通信主要通過串口發(fā)送AT指令。
為了保證數據傳輸的穩(wěn)定和安全，GPRS網絡通信協(xié)議起到非常關鍵的作用。GPRS系統(tǒng)采用IP網絡結構，支持TCP／IP協(xié)議一分為應用層、傳輸層、網絡層、物理層等，本系統(tǒng)的協(xié)議主要在傳輸層的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議中。TCP協(xié)議數據包格式相比UDP要復雜，而且在建立連接時需要進行3次握手，但它可以提供保證傳輸數據的可靠性，而UDP協(xié)議數據包的格式比較簡單，但是它的數據傳輸可能存在誤碼現(xiàn)象，所以選擇TCP協(xié)議作為系統(tǒng)的傳輸層協(xié)議。
TCP通過進程間的連接提供端到端的可靠數據傳輸，它提供錯誤檢測和故障恢復機制。TCP所傳送的數據單元稱為TCP數據包。TCP數據包用于建立連接、傳送數據、發(fā)送確認提供窗口大小信息和關閉連接等。TCP對所接收到的信息會及時予以確認，TCP數據包可分為TCP包頭和來自應用層的數據二部分。
TCP采用三步握手的方式來建立連接。發(fā)送側首先發(fā)送一個SYN標志位的TCP數據包請求連接，接收側通過包含SYN標志位的ACK數據包予以確認，發(fā)送側在接到ACK數據包后，回送包含SYN標志位的ACK數據包到接收側，連接建立完成。
本模塊采用了華榮公司的GW1000KC-3無線通信模塊，該模塊體積小，使用方便，具體特點如下：ISM頻段，16個頻道可選；發(fā)射功率16～33 dBm可調；多種設置模式：可以指令設置模塊工作頻道、發(fā)射功率、接口波特率，校驗模式等；透明數據傳輸，所收即所發(fā)傳輸模式；多種接口方式：TH／RS232／RS485；天線保護處理：支持天線未接情況下發(fā)射60 s以上數據(發(fā)送間隔100 ms)；可以軟件控制待機狀態(tài)，即用節(jié)電模式。