基于GPRS和組態(tài)王的水文測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

結(jié)合以上要求，本系統(tǒng)終端以低功耗單片機(jī)MSP430F149為核心，包括信號傳感、數(shù)據(jù)調(diào)理及A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤及顯示、時(shí)鐘、無線通信等電路。其中，MSP430F149單片機(jī)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(shù)，并通過數(shù)據(jù)調(diào)理以及A／D轉(zhuǎn)換后送MSP430微處理器。接收到數(shù)據(jù)后，微處理器對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)可以通過顯示模塊進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程通信，將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心翻。該系統(tǒng)低功耗，性價(jià)比高，集成性強(qiáng)，適合所有標(biāo)準(zhǔn)輸出的變送器以及橋式傳感器差分mV級電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)串行RS232／RS485數(shù)字接口，完全隔離型電流、電壓輸出。
2．2 GPRS通信模塊設(shè)計(jì)
GPRS系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率快，而且覆蓋范圍廣，能方便和Internet連接。GPRS網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定和安全，GPRS網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議起到非常關(guān)鍵的作用。GPRS系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持TCP／IP協(xié)議一分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)包格式相比UDP要復(fù)雜，而且在建立連接時(shí)需要進(jìn)行3次握手，但它可以提供保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，而UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包的格式比較簡單，但是它的數(shù)據(jù)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(jìn)程間的連接提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸，它提供錯(cuò)誤檢測和故障恢復(fù)機(jī)制。TCP所傳送的數(shù)據(jù)單元稱為TCP數(shù)據(jù)包。TCP數(shù)據(jù)包用于建立連接、傳送數(shù)據(jù)、發(fā)送確認(rèn)提供窗口大小信息和關(guān)閉連接等。TCP對所接收到的信息會(huì)及時(shí)予以確認(rèn)，TCP數(shù)據(jù)包可分為TCP包頭和來自應(yīng)用層的數(shù)據(jù)二部分。
TCP采用三步握手的方式來建立連接。發(fā)送側(cè)首先發(fā)送一個(gè)SYN標(biāo)志位的TCP數(shù)據(jù)包請求連接，接收側(cè)通過包含SYN標(biāo)志位的ACK數(shù)據(jù)包予以確認(rèn)，發(fā)送側(cè)在接到ACK數(shù)據(jù)包后，回送包含SYN標(biāo)志位的ACK數(shù)據(jù)包到接收側(cè)，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(diǎn)如下：ISM頻段，16個(gè)頻道可選；發(fā)射功率16～33 dBm可調(diào)；多種設(shè)置模式：可以指令設(shè)置模塊工作頻道、發(fā)射功率、接口波特率，校驗(yàn)?zāi)Ｊ降?；透明?shù)據(jù)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(hù)處理：支持天線未接情況下發(fā)射60 s以上數(shù)據(jù)(發(fā)送間隔100 ms)；可以軟件控制待機(jī)狀態(tài)，即用節(jié)電模式。