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基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[圖]

發(fā)布: 2011-07-05 17:31 | 作者: 顧簡(jiǎn) 施云波修德斌， | 來(lái)源: | 字體: 小中大

摘要：提出了基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)對(duì)溫度濕度有要求的環(huán)境，通過帶有高精度溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集終端采集環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，后經(jīng)由GPRS無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控室電腦實(shí)時(shí)顯示。采用TCP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)入網(wǎng)連接方式，主要針對(duì)沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)控中心，客戶無(wú)需申請(qǐng)公網(wǎng)IP地址或開通專用APN，只需在監(jiān)控端接上一個(gè)接收模塊，即可方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端由MSP-430單片機(jī)進(jìn)行控制，不用改動(dòng)硬件，只通過對(duì)軟件的修改調(diào)整，即可滿足不同GPRS入網(wǎng)方式下的通信，擁有良好的擴(kuò)展性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)今現(xiàn)代化建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境意識(shí)的要求也越來(lái)越高。人們的日常生活和周圍環(huán)境的溫濕度息息相關(guān)，石油、化工、航天、制藥、檔案保管、糧食存儲(chǔ)等領(lǐng)域?qū)貪穸纫灿兄^高的要求。因此，對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)和控制已成為生產(chǎn)過程中非常重要的技術(shù)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展使得遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫綇V泛的應(yīng)用，GPRS通信技術(shù)以其不需要架設(shè)通信線路、組網(wǎng)靈活方便、覆蓋面廣等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)使其在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中越來(lái)越被重視。

為此，本文提出了一種基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用MSP430單片機(jī)及SIM300無(wú)線通信模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，能夠連續(xù)實(shí)時(shí)的對(duì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控中心的上位機(jī)軟件用C++編程實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)?shù)據(jù)采集終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體構(gòu)成

本方案針對(duì)沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，或者網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定，無(wú)法直接接入Intemet的監(jiān)測(cè)中心，無(wú)需公網(wǎng)IP地址，也無(wú)需申請(qǐng)APN專線，采用兩個(gè)GPBS無(wú)線模塊進(jìn)行發(fā)送和接收，通過GPRS內(nèi)網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)TCP連接即可完成數(shù)據(jù)通信。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)測(cè)中心服務(wù)端兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)溫濕度數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。監(jiān)測(cè)中心服務(wù)端由一個(gè)GPRS無(wú)線模塊作為接收端，將接收到的數(shù)據(jù)傳給監(jiān)測(cè)中心PC機(jī)，通過上位機(jī)軟件分析處理，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件即數(shù)據(jù)采集終端，以MSP430單片機(jī)為核心，包括一個(gè)高精度的溫濕度傳感器AM2303，電源模塊，串口模塊，GPRS通信模塊SIM-300等。MSP430單片機(jī)由I/O口采集數(shù)字溫濕度傳感器AM2303的信號(hào)，經(jīng)分析處理，再通過RS-232串口將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給SIM300無(wú)線模塊由其通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)端。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2．1 電源模塊

系統(tǒng)外部輸入電壓為5 V，由于溫濕度傳感器AM2303供電電壓為3．3～6V，MSP430單片機(jī)工作電壓為3．3 V，GPBS無(wú)線模塊SIM300工作電壓為4．2 V，因此本系統(tǒng)需要提供3．3 V和4．2 V電壓。溫濕度傳感器AM2303直接采用5 V輸入電壓：3．3 V電源部分采用SM公司的SM1117芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于SIM300模塊采用的4．2 V供電，由于該電源部分的輸出電流必須達(dá)到2 A，因此采用MICREL公司的MIC29302芯片。具體電路圖分別如圖3、圖4所示。