2 系统整体方案
通用无线分组业务(General Packet Radio Service,简称GPRS)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,可为GSM用户提供分组形式的数据业务。其理论带宽可达1712 Kbit,实际应用带宽约40~100 Kbit,信道可以提供TCP/IP连接,用于Interact连接和数据传输。GPRS永远在线,按流量计费,可提供一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性、频繁的、点多分散、中小流量的数据传输。通过中国移动的GPRS网络系统将现场仪表(采集单元)的数据实时传递到监控中心,实现对现场设备的统一监控和分布式管理。
GPRS无线网络数据传输系统结构如图l所示,带GPRS功能的称重仪表将数据整理,经协议封装后,通过RS232串口发送到嵌入式GPRS模块,GPRS模块对数据TCP/IP打包,再将数据发送到中国移动的GPRS数据网络,再通过GPRS数据网络将数据传送至Interact,监控中心计算机还原数据包所需的数据结果,实现仪表数据和监控中心系统的实时在线连接。
在GPRS无线通讯中,作为用户数据传输目的地的数据中心计算机在Intemet需要使用固定IP,由于国内固定IP数量有限,所以多数使用动态域名作为数据中心计算机的IP地址。对于动态域名,需要通过域名服务器将动态域名解析成数据中心计算机的IP地址。因此,如果没有固定IP地址,则必须用动态域名解析计算机IP地址的方法来实现。
3 硬件电路设计
图2为系统设计的硬件电路结构图。将GPRS模块(带有SIM卡)固定在仪表内,并与单片机相连,单片机使用AT命令通过RS232接口与GPRS模块通信。其工作原理:通过RS232接口接收单片机串口数据,然后将数据打包成IP包,由GPRS模块接入GPRS网络,由各种网关和路由将数据发送到数据管理中心。
3.1 微处理器
微处理器是系统设计的核心,其性能的好坏直接决定称重系统的准确性,稳定性和可靠性。根据该系统设计对精度和实时性的要求,故选用C805lF02l型单片机。它具有64KB的片内Flash和4 KB的片内RAM,考虑到存储的数据量需扩展一个外部存储器。该器件还具有32个数字I/O接口,12位分辨率的A/D转换器,3个16位的计数器/定时器,两个全双工的UART接口,串口0与GPRS模块的连接实现通讯,串口1与RS485连接,实现与其他串行控制终端的通讯,从而增强称重仪表功能。
3.2 外部信号采集和看门狗电路
由于称重仪表需具有高精度,这里采用外接A/D转换器采集电路,选用CS5532器件。该器件是一款具有极低噪音、多通道型A/D转换器。CS5532采用电荷平衡技术和极低噪声的可编程增益斩波稳定测量放大器,可得到高达24位分辨率的输出结果,精度高,动态特性宽,是其他同类A/D转换器所无法比拟的。外部信号采集电路如图3所示。