基于SIM300C的遠程數據采集傳輸終端設計

3.1 A/D轉換
　　MAX186為串行工作方式，在進行A/D轉換之前要對MAX186進行配置。首先將CS管腳置低電平選通芯片，在SCLK管腳輸入外部時鐘，在時鐘SCLK的每1個上升沿把1個最高位為“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A/D轉換?？刂谱止?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個時鐘周期的高電平，在其后的12個時鐘周期SCLK的每1個下降沿，轉換后數據的各位出現(xiàn)在DOUT端，單片機從DOUT管腳讀入12位數字量。

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，由于數據量相對較少，傳輸時間間隔較長，使用了更為可靠的TCP作為接入方式。
　　單片機通過串口使用AT指令[9]控制GPRS模塊。系統(tǒng)啟動后，為防止因上次使用時未關閉連接，造成連接服務器失敗，所以單片機先向SIM300C發(fā)送關閉連接的指令：AT+CIPCLOSE，斷開連接成功返回“CLOSE OK”。隨后，單片機向SIM300C發(fā)送連接服務器命令：AT+CIPSTART=“TCP”、“202.205.84.222”、2020，用來將模塊接入GPRS網絡，使用“TCP”方式接入，服務器IP地址為202.205.84.222，偵聽端口號為2020。連接指令送入GPRS模塊后，單片機通過串口接收GPRS 模塊返回的信息。返回“OK”說明指令正確，返回“ERROR”說明指令輸入不正確，需要重新連接。等待一段時間后，GPRS 模塊會返回1個字符串說明目前的連接狀態(tài)：若返回“CONNECT OK”說明已經連上服務器；若連接失敗，返回STATE狀態(tài)：“CONNECT FAIL”，需要重新進行連接或者檢查服務器的網絡連接狀態(tài)。
　　服務器連接成功后，單片機向SIM300C輸入發(fā)送數據指令“AT+CIPSEND=20”，然后送入要發(fā)送的數據，包括幀頭、16組數據及幀尾。
4 系統(tǒng)驗證
　　對該系統(tǒng)的驗證需要1臺具有公網IP地址的計算機作為Internet上的服務器，1張開通GPRS功能的SIM卡且接入方式為CMNET，服務器數據收發(fā)DEMO軟件。
　　實驗中，將GPRS模塊的串口與單片機串口相連，A/D轉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個周期，每1周期采集2片MAX186的8路差分輸入模擬信號，采集結束，通過GPRS網絡將數據發(fā)送到服務器。服務器端用Microsoft Winsock Control 6.0(SP6)控件開發(fā)了服務器端接收軟件，完成對網絡數據接收、數據存儲及數據顯示。服務器軟件每次接收到終端的數據時，都將數據保存在一個文本文檔內，并且記錄接收數據的系統(tǒng)時間。圖5為根據服務器文檔記錄的數據繪制的實驗室24小時溫度變化曲線。
　　測試結果表明：終端采集到的溫度變化曲線符合實際溫度變化，說明A/D轉換部分能夠準確地采集傳感器輸出的模擬信號；測試過程中，未發(fā)現(xiàn)GPRS模塊與服務器端連接斷開，觀察服務器文本記錄的數據，未發(fā)現(xiàn)數據丟失，數據均以30 s為1個周期被服務器接收，少數數據延遲幾秒接收，說明以TCP協(xié)議進行數據傳輸是可靠的，即使無線網絡發(fā)生擁塞時，也不會造成數據的丟失，而只是發(fā)生數據延遲。
　　本文設計的基于SIM300C模塊的遠程數據采集傳輸終端，具有成本低、體積小、布設方便、運行穩(wěn)定等特點，克服了現(xiàn)場環(huán)境改造困難、布線成本高等問題，能夠適應水產養(yǎng)殖環(huán)境中監(jiān)測點分散和潮濕的環(huán)境，為現(xiàn)場環(huán)境數據的采集和數據的遠程傳輸提出了一種解決方案。基于SIM300C的遠程數據采集傳輸終端與遠程服務器間可以通過GPRS無線網絡進行可靠的數據傳輸，能夠按設定的采集周期正確采集和傳輸現(xiàn)場環(huán)境數據，滿足實際應用中對實時性的要求。在今后的研究中，需要為該系統(tǒng)增加LCD顯示和鍵盤模塊，以實現(xiàn)數據的實時顯示，現(xiàn)場工作人員可以通過鍵盤對系統(tǒng)進行簡單的控制；完善服務器端上位機軟件，提供更為友好的數據顯示界面。