基于GPRS的雨量监测系统设计与实现

论文摘要

随着现代计算机技术、网络通信技术以及嵌入式系统的发展,各种远程监测系统开始应用于国民经济的各个领域,通讯的实时性和可靠性也越来越好。但传统的有线监测系统存在网络建设成本过高、通讯距离有限、维护困难等缺点。因此,如何利用新型嵌入式技术和无线通讯网络来建立高效远程监测系统已经备受瞩目。目前,GPRS网络技术的飞速发展给远程监测系统中数据的传输带来一种非常便捷的解决手段。GPRS网络覆盖面积广、传输速度快、费用相对低廉的特点使得建立采集点分散、数目多、对实时性要求高的分布式监测系统成为可能。本文根据GPRS的基本理论,在现有技术的基础上,提出了一种利用GPRS网络和最新型的ARM嵌入式平台来设计一个用于监测交通运输沿线雨量信息的远程监测系统的解决方案。本文研究的内容主要包括:对所要设计的雨量监测系统进行了研究,分析其需求特点,根据其特点选择了合适的组网方案来构成该分布式监测系统。完成了数据传输单元的硬件设计,以GPRS模块和新型内核的ARM处理机为核心构建了数据发送/接收机。完成了运行在数据发送/接收机之上的软件设计,将一个轻型协议栈移植到处理机上,实现了GPRS数据传输所需的TCP/IP协议功能。针对该系统未来的发展和改进提出了进一步的参考意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 课题研究背景
• 2. 远程监测系统比较
• 3. 国内外相关课题研究现状
• 4. 本论文主要内容及结构安排
• 第一章: 无线数据传输方式的选择和GPRS网络
• 1.1 无线数据传输方式的选择
• 1.2 GPRS技术介绍
• 1.2.1 GPRS标准和业务发展
• 1.2.2 GPRS技术特点
• 1.2.3 GPRS工作原理及基本网络结构
• 1.2.4 GPRS中的主要接口
• 1.2.5 GPRS的传输协议模型
• 1.2.6 GPRS的路由管理
• 1.3 本章小结
• 第二章: 系统的总体设计
• 2.1 GPRS无线数据传输系统的设计原理
• 2.2 雨量监测系统的设计思想
• 2.3 雨量监测系统的整体结构
• 2.4 系统设计目标
• 2.5 组网方案的选择
• 2.5.1 公网静态IP方案
• 2.5.2 动态域名解析方案
• 2.5.3 SMS短信方式
• 2.5.4 APN专线接入方案
• 2.6 最终方案的选择
• 2.7 本章小结
• 第三章: 系统的硬件设计
• 3.1 系统概述
• 3.2 MCU模块的电路设计
• 3.2.1 MCU选择的原则
• 3.2.2 本项目中使用STM32F103x带来的优势
• 3.2.3 MCU外围电路
• 3.3 GPRS模块的选择
• 3.3.1 GPRS模块选择原则
• 3.3.2 GPRS模块MC39i介绍
• 3.3.3 MC39i接口电路设计
• 3.4 电源模块的电路设计
• 3.5 系统与传感器或上位机通信的电路设计
• 3.6 本章小结
• 第四章: 系统终端的软件设计
• 4.1 开发方式的选择
• 4.2 协议栈的实现
• 4.2.1 设计原理
• 4.2.2 两种传输层协议的选择
• 4.2.3 lwIP的移植
• 4.3 DTU端应用软件的设计
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 有限状态机FSM
• 4.3.3 具有数据路径的有限状态机FSMD
• 4.3.4 状态机在程序设计中的使用
• 4.4 DTU端软件的实现
• 4.4.1 系统初始化
• 4.4.2 参数设置
• 4.4.3 GPRS模块启动
• 4.4.4 GSM和GPRS工作模式
• 4.4.5 其他状态
• 4.5 软件中使用的数据传输格式
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 论文工作进一步展望
• 参考文献
• 研究生阶段发表论文
• 致谢