基于MSP430与GPRS的远程数据采集系统
第２５卷第１１期２００６年１１月
国外电子测量技术
ＦｏｒｅｉｇｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．２５，Ｎｏ．１１
Ｎｏｖ．，２００６
基于ＭＳＰ４３０与ＧＰＲＳ的远程数据采集系统
吴一多１曹亮２
（１．陇东学院庆阳７４５０００；２．西安建筑科技大学西安７１００５５）
摘要：针对传统数据采集系统在环境监测、地质勘探等行业中表现出的不足，介绍基于ＭｓＰ４３０与ＧＰＲｓ的远程数据采集系统，并给出其软硬件设计过程。现场测试表明，该系统可靠性高、使用方便，可用于多种场合的远程数据采集。
关键词：ＭＳＰ４３０ＧＰＲＳ数据采集ＭＣ５５
ＲｅｍｏｔｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｖｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＭＳＰ４３０ａｎｄＧＰＲＳ
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Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：ＭＳＰ４３０，ＧＰＲＳ，ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ＭＣ５５．
０引言
在环境监测、地质勘探等行业中，由于被测对象具有分布地域广、工作时间长、不宜长期值守等缺点，通常采用专用仪器进行数据采集和人工抄取数据的方式，条件较好的地方则采用专线或数传电台的方式把监测点的数据传输到信息中心。然而．这些方法都存在很大的不足：（１）人工抄取方式既不方便也浪费人力物力；（２）专线方式投入很大，对于偏远地区更是难以实现；（３）数传电台需要向专门的管理部门申请传输频率，并且受天气和地理条件的影响很大。鉴于此，本文设计了一种基于ＭＳＰ４３０与ＧＰＲＳ技术的远程数据采集系统。该系统利用ＧＰＲＳ网络的高覆盖率和高可靠性以及ＭｓＰ４３０系列单片机卓越的低功耗特性和丰富的外围器件，很好的解决了数据采集和传输的问题。
ｌ系统工作原理
系统由ＧＰＲＳ数据采集及控制器和监控中心两部分组成。ＧＰＲＳ数据采集及控制器负责对各种传感器数据进行采集和初步处理。打包后的数据经由ＧＰＲＳ网络传输到远程监控中心，由远程监控中心对数据做进一步的分析处理。
１．１ＧＰＲＳ数据采集器
ＧＰＲＳ数据采集器由ＧＰＲＳ模块、ＭＳＰ４３０单片机及相应电路组成，其结构如图１所示：
１２位ＡＤ转换舌
串口ＭＳＰ４３０
ｑ
ＧＰＲＳ模块
Ｆ１４９
脉冲量（ＭＣ５５）
开关量Ｆｌａｓｈ
图１ＧＰＲＳ数据采集器结构图
１．２监控中心
在实际应用中，可以采用公网静态ＩＰ、动态域名解析、ＳＭＳ通讯、ＡＰＮ专线等组网方式。考虑到使用费用和安装条件等方面的限制，该系统采用动态ＩＰ结合ＤＮｓ域名解析的组网方式。这种方式首先需要联系ＤＮＳ服务商，为监控中心申请１个域名，并把这个域名写入ＧＰＲＳ数据采集器中。监控中心接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ后，与ＤＮｓ服务器进行连接，将
作者简介：昊一多（１９８２一），男，助教，主要研究方向为数据采集、单片机设计与应用。
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?
万方数据
２００６年第１１期吴一多，等：基于ＭＳＰ４３０与ＧＰＲｓ的远程数据采集系统
当前获得的动态ＩＰ报告给ＤＮＳ服务器。ＧＰＲＳ数
据采集器上电后，首先采用域名寻址方式连接ＤＮＳ
服务器，再由ＤＮＳ服务器找到监控中心公网动态
ＩＰ，这样就可以在两者之间建立通讯连接。图２为
监控中心结构图。
图２监控中心结构图
２硬件设计
ＭＳＰ４３０Ｆ１４９是ＴＩ公司推出的１６位ＲＩＳＣ系
列高性能单片机，具有６０Ｋ的Ｆｌａｓｈ、２Ｋ的ＲＡＭ、８
通道采样率为２００Ｋ的１２位Ａ／Ｄ转换器、硬件乘
法器、２个带有大量捕获／比较寄存器的１６位定时
器和看门狗等外围模块。本设计中，ＭＳＰ４３０Ｆ１４９
是整个数据采集系统核心，主要完成信号的多路采
集、软件滤波、数据运算及各种控制功能。ＭＣ５５是
西门子公司生产的ＧＰＲＳ三频模块，它除了具有
ＧＳＭ模块原有的功能外还支持分组业务功能，内嵌
了ＴＣＰ／ＩＰ协议栈。其与ＭＳＰ４３０协同工作，共同
完成数据的远程传输。图３为ＭＳＰ４３０与ＭＣ５５的
接口电路。
ＭＣ５５ＭＳＰ４３０
８／ＴＸＤＯ／ＴＸＤＯ
ｏ
莲／ＲＸＤ０／ＲＸＤＯ匹矗
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图３ＭＳＰ４３０与ＭＣ５５的接口电路ＭＣ５５提供两个全双工串口（ＡＳＣＯ、ＡＳＣｌ），可以实现两个ＴＣＰ通道的同步传输和ＧＰＲＳ与短信或语音状态的自动切换。系统中ＭＳＰ４３０单片机使用ＡＴ＋Ｉ指令，同时读取ＭＣ５５返回码来实现数据传输功能。ＭＣ５５有５Ｋ的Ｂｕｆｆｅｒ用于ＧＰＲＳ数据传输，最大数据包长度可达１．５Ｋ，完全满足一般数据采集的需要。
３软件设计
系统的软件设计包括监控中心子系统和远程数据采集模块子系统。图４给出了整个软件系统的结构图。
系统下位机软件采用Ｃ语言以模块化结构进行开发。因ＭＣ５５已嵌入了ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，故任务较为单一，无需使用嵌入式操作系统。软件的主要组成模块有：主程序模块、数据采集模块、数据处理模块、ＧＰＲＳ通讯管理模块等。利用ＭＳＰ４３０单片机提供的多级中断机制实现各个模块间的协调工作，完成ＧＰＲＳ监控以及数据的实时解包、打包和传输等任务。
图４系统软件结构图
监控中心服务软件是针对本系统面向ＴＣＰ／ＩＰ协议的网络服务软件，用于接收和处理通过ＧＰＲＳ发送的远端数据，并通过ＧＰＲＳ发送远程监控命令。该监控软件采用Ｄｅｐｈｉ进行开发，利用已有的控件完成了设计，因为该部分不是本文的重点这里不再熬述。
４结束语
无线远程数据采集系统已成为当前业界研究的热点。本文所介绍的无线数据采集系统以性能优越的ＭＳＰ４３０单片机完成数据采集，以ＧＰＲＳ作为承载网络，利用ＧＰＲＳ网络覆盖范围广、可靠性高、费用低廉等优势，具有良好的应用前景和实际意义。该系统非常适合于边远地区或可移动系统中实现远程数据采集和监控。
参考文献
［１］ＭＳＰ４３０ｘ１４ｘｄａｔａｓｈｅｅｔｓ［Ｚ］．ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃｏｒ—ｐｏｒａｔｅｄ．２００２．
［２］ＭＣ５５ＡＴＣｏｍｍａｎｄｓｅｔ［ｚ］．（ＭＣ５５一ＡＴＣ—Ｖ０２．０６）．［３］Ｍｃ５５ＨａｒｄｗａｒｅＩｎｔｅｒｆａｃｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ［Ｚ］．（Ｍｃ５５／５６一ｈｄ—ｖ０３．０３）．
［４］王建新，杨世凤．远程监控技术的发展现状和趋势［Ｊ］．国外电子测量技，２００５，２４（４）：９—１２．
［５］朱畅华，裴昌幸，李建东，等．ＧＰＲＳ数据业务性能分析［Ｊ］．电子学报，２００４，３２（５）：８３６—８４０．
［６］文志成．通用分组无线业务——ＧＰＲｓ［Ｍ］．ｊＢ京：电子工业出版社，２００４．
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? 万方数据
基于MSP430与GPRS的远程数据采集系统
作者：吴一多， 曹亮， Wu Yiduo， Cao Liang
作者单位：吴一多,Wu Yiduo(陇东学院,庆阳,745000)， 曹亮,Cao Liang(西安建筑科技大学,西安,710055)
刊名：
国外电子测量技术
英文刊名：FOREIGN ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY
年，卷(期)：2006,25(11)
被引用次数：6次
参考文献(6条)
1.文志成通用分组无线业务--GPRS 2004
2.朱畅华;裴昌幸;李建东GPRS数据业务性能分析[期刊论文]-电子学报 2004(05)
3.王建新;杨世凤远程监控技术的发展现状和趋势[期刊论文]-国外电子测量技术 2005(04)
4.MC55 Hardware Interface Description (MC55/56_hd_v03.03)
5.MC55 AT Command Set (MC55_ATC_V02.06)
6.MSP430x14x datasheets 2002
引证文献(6条)
1.杨帆.王成刚.柴勇.孙晶.凌云峰一种远程无线环境监测模拟装置设计[期刊论文]-电子测量技术 2010(3)
2.刘捷.官洪运.王志亮基于GPRS的在线水质监测系统的研究[期刊论文]-微型机与应用 2010(20)
3.王黎黎.罗中明.许伟平.郭振兴热耗率在线计算的一种实现方法[期刊论文]-哈尔滨理工大学学报 2009(z1)
4.郭在华.李良福.覃彬全.邓宇翔网络化土壤电阻率参数采集系统研制[期刊论文]-电子测量与仪器学报 2009(5)
5.高林娥基于MSP430的无线环境监测系统设计[期刊论文]-电脑学习 2009(2)
6.郭在华.李良福.覃彬全.曹俊锋基于GPRS的多层土壤电阻率监测系统设计[期刊论文]-电子测量与仪器学报2008(z2)
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