畢業(yè)論文-通信電纜的防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　通信電纜的防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要IV</b></p><p>

2、;　　AbstractV</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 課題產(chǎn)生的背景1</p><p>　　1.3 國內(nèi)外通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.4 課題的研究目的和意義

3、2</p><p>　　1.5 本課題要實現(xiàn)的功能3</p><p>　　1.5.1 監(jiān)控中心實現(xiàn)的功能3</p><p>　　1.5.2 防盜監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能4</p><p>　　1.6 本課題論文結(jié)構(gòu)4</p><p>　　第二章 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計方案6</p><

4、;p>　　2.1 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計方案6</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)設計所遵循的原則6</p><p>　　2.1.2 系統(tǒng)的總體設計架構(gòu)6</p><p>　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)的設計6</p><p>　　2.2.l GPRS通訊設計6</p><p>　　2.2.2 通

5、信電纜防盜設計7</p><p>　　2.3 本章小結(jié)7</p><p>　　第三章 防盜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計8</p><p>　　3.1 設備硬件總體構(gòu)成8</p><p>　　3.2 硬件設計實現(xiàn)8</p><p>　　3.3 系統(tǒng)工作原理9</p><p>　　3.4

6、 核心控制器的選擇11</p><p>　　3.4.1 核心控制器選型依據(jù)11</p><p>　　3.4.2 MSP430的特點13</p><p>　　3.5 通信電纜的防盜技術(shù)13</p><p>　　3.5.1 防盜模塊關(guān)鍵技術(shù)及解決方案14</p><p>　　3.5.2 Zigbee網(wǎng)

7、絡設計14</p><p>　　3.6 GPRS通訊模塊設計14</p><p>　　3.6.1 SIM300C模塊簡介15</p><p>　　3.6.2 通訊模塊硬件設計15</p><p>　　3.7 外圍測控模塊的設計16</p><p>　　3.7.1 人機接口模塊16</p>

8、;<p>　　3.7.2 開關(guān)量采集及控制模塊17</p><p>　　3.8 監(jiān)控防盜設備的硬件抗干擾措施17</p><p>　　3.9 本章小結(jié)18</p><p>　　第四章 防盜監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計19</p><p>　　4.1 NSP430的C語言開發(fā)調(diào)試環(huán)境19</p><p

9、>　　4.2 監(jiān)控設備的總體軟件設計方案19</p><p>　　4.3 初始化模塊中完成的工作20</p><p>　　4.4 人機接口模塊程序設計21</p><p>　　4.5 電纜防盜功能程序設計21</p><p>　　4.6 GPRS通訊程序設計24</p><p>　　4.6.1

10、 SIM300C的AT命令解析24</p><p>　　4.6.2 GPRS通訊功能的實現(xiàn)25</p><p>　　4.6.3 GPRS通訊程序的設計25</p><p>　　4.6.4 GPRS通信規(guī)約設計26</p><p>　　4.6.5 心跳包設計27</p><p>　　4.7 軟件抗干

11、擾措施27</p><p>　　4.8 本章小結(jié)27</p><p>　　第五章 監(jiān)控中心軟件設計方案及其實現(xiàn)功能28</p><p>　　5.1 軟件設計方案28</p><p>　　5.2 軟件開發(fā)平臺28</p><p>　　5.3 軟件規(guī)劃配置29</p><p>

12、　　5.4 監(jiān)控軟件實現(xiàn)的功能29</p><p>　　5.5 本章小結(jié)29</p><p>　　第六章 通信電纜防盜監(jiān)控設備的實現(xiàn)31</p><p><b>　　總 結(jié)32</b></p><p>　　參 考 文 獻33</p><p><b>　　致 謝34&l

13、t;/b></p><p>　　通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著通信事業(yè)的發(fā)展并得到了廣泛的應用，通信已成為生活中不可缺少的一部分。但通信電纜被盜的現(xiàn)象頻繁發(fā)生，不但給人們的生活帶來不便，而且也給國家和社會經(jīng)濟造成了不可估量損失。尤其是近幾年來，傳統(tǒng)的防盜設備由于各自技術(shù)的

14、缺陷，如不適合通信電纜、不適合超長線路、不適合斷纜報警等，不能及時有效的反饋通信電纜被盜信息，針對這一情況本文設計了一套全天24小時的防盜監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)綜合利用了計算機網(wǎng)絡、無線通信網(wǎng)絡（GPRS/Zigbee）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等多學科的前沿技術(shù)。主要介紹了用單片機和555集成電路制作的通信電纜防盜報警器的方法。通過555集成電路和單片機的配合，構(gòu)建了集數(shù)據(jù)采集（遙測）、遠

15、程控制（遙控）、報警提示與處理（遙信）的三遙系統(tǒng)。實現(xiàn)了管理部門系統(tǒng)的信息共享，通過報警主動提示、維護人員快速反應從而降低運營成本，提高設施的利用率，通過24小時實時檢測電纜狀態(tài)，有效阻止盜竊份子偷盜通信電纜。通過遙控、遙信、遙測系統(tǒng)更加人性化的為人民服務，提高對通信電纜的防盜。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 555集成電路；單片機；Z igbee網(wǎng)絡；GPRS </p><p>　　Co

16、mmunication cable burglar monitoring </p><p>　　system design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the development of the cause of communication and been widely u

17、sed. Communication has become the indispensable part in life. But the phenomenon of communication cable stolen frequent, not only bring inconvenience to the life of people, but also to the country and social economy caus

18、ed immeasurable losses. Especially in recent years, the traditional anti-theft device because respective technical defects. such as not suitable for communication cable ,not suitable for long lines, not sui</p>&l

19、t;p>　　This system of computer network of comprehensive utilization of the wireless network (GPRS／Zigbee)，database system，data acquisition and analysis system science cutting-edge technology. Mainly introduces the 555

20、integrated circuits with single-chip microcomputer made communication cable and alarm system method. Through the 555 integrated circuit and MCU cooperate, constructs the set data acquisition (telemetry).long-range contro

21、l (remote control).alarm prompt and processing (telesignalisation) th</p><p>　　Keywords: 555 integrated circuit, SCM, Z igbee network, GPRS </p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><

22、p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　通信是人類社會傳遞信息、交流思想、傳播文化知識不可缺少的一種手段，在各種社會活動和經(jīng)濟活動中都起著重要的作用。近幾年，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，固定電話在我國廣大農(nóng)村日益普及，電信部門需要鋪設對數(shù)越來越多、距離越來越長的電纜，這些電纜大部分都是在荒郊野外以架空方式來敷設的，這樣就給某些不法分子偷盜電纜帶來了可乘之機。由此想到了利

23、用555定時器的定時功能來判斷斷纜的距離并制作出了經(jīng)濟、實時、可靠、實用的電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)只需經(jīng)過簡單的設置便可對外線電纜進行監(jiān)控，只要電纜被盜割，本系統(tǒng)即可發(fā)出報警信息并能迅速測量出電纜斷點離中心配線架的距離，為電纜的自動保護提供了切實、有效的方法[1]。</p><p>　　1.2 課題產(chǎn)生的背景</p><p>　　隨著國際銅價的飛漲，國內(nèi)非法收購金屬銅的價格也居高不下，盡

24、管國家法令規(guī)定破壞、偷竊通信電纜是一種違法犯罪行為，但是在利益的驅(qū)使下，不法分子往往鋌而走險，犯罪分子大肆對我國電信和網(wǎng)通等龐大戶外通信電纜瘋狂盜割，給國家和人民造成了巨大的經(jīng)濟損失，同時通信的中斷也給人民的生活帶來不便。猖狂程度可以用瘋狂來形容，因此如何有效的防止通信電纜被盜，怎樣控制被盜時使損失減到最小，已成為郵電局管理面臨的重要問題[2]。</p><p>　　就目前我國大部分地區(qū)的通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)總體

25、來說技術(shù)還比較落后，大多數(shù)地區(qū)還在使用傳統(tǒng)的控制方式。傳統(tǒng)的控制方式由于沒有采用遠程控制技術(shù)，設備的實時狀態(tài)無法及時獲知，只有靠大量工作人員巡視、市民報修等手段來了解。從而無法實現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控、操作結(jié)果的集中記錄和統(tǒng)計，達不到量化管理的要求。近年來固定電話在我國廣大農(nóng)村日益普及，電信部門需要鋪設對數(shù)越來越多、距離越來越長的電纜，這就對設備巡視的工作量也越來越大；同時由于人工巡視存在周期問題，導致有關(guān)部門無法及時掌握設備的故障情況。因此

26、，建立智能通信電纜無線遠程防盜監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型的分布式監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)于一體的高科技系統(tǒng)，利用計算機借助一定的通信通</p><p>　　道，可以對通信電纜運行狀態(tài)、參數(shù)信息等進行實施監(jiān)控的測控系統(tǒng)，集

27、中實現(xiàn)監(jiān)測和控制。</p><p>　　在國外，已經(jīng)普遍利用計算機實施防盜監(jiān)控，如日本、法國、德國和瑞士等國，通過電腦來制定一個自動化程序，自主實施防盜監(jiān)控已構(gòu)成一個完整的體系。</p><p>　　而我國的通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展還處于發(fā)展階段，大多數(shù)地方的設施統(tǒng)一性差、故障率高。由于沒有遠程數(shù)據(jù)采集和通訊功能，無法實現(xiàn)集中監(jiān)控，所以運行、操作結(jié)果不能集中監(jiān)測、記錄和統(tǒng)計。而管理部門多

28、數(shù)采用“人工巡視”的形式，不僅耗費大量的人力和物力，而且實時性很差，處理故障的效率非常低，很難滿足現(xiàn)代通信的要求。另外由于我國通信電纜分布復雜，環(huán)境干擾嚴重，很多先進技術(shù)很難在國內(nèi)體系電纜防盜中推廣。但隨著我國通信事業(yè)的發(fā)展，不僅交換機設備在不斷更新，而且系統(tǒng)軟件也在不斷升級，犯罪分子瘋狂對通信電纜的不斷盜割的情況下。采用先進技術(shù)提高通信電纜的防盜控制與管理水平，已成為我國基礎(chǔ)設施建設的當務之急。</p><p>

29、;　　1.4 課題的研究目的和意義</p><p>　　通信是人類社會傳遞信息 交流思想、傳播文化知識不可缺少的一種手段在各種社會活動和經(jīng)濟活動中都起著隨著主要作用。今年來，通信事業(yè)迅速發(fā)展，不僅交換機設備在不斷更新，而且系統(tǒng)軟件也在不斷升級，這就對系統(tǒng)維護提出了更高的要求。歷年來，經(jīng)常出現(xiàn)通信電纜被盜現(xiàn)象，不僅造成了材料損失，增加了線路工作量和維護量，而且大面積影響了用戶的正常通信[3]。</p>

30、<p>　　我國防盜控制與維護手段已遠遠不能適應現(xiàn)代化發(fā)展的要求。近年來，計算機技術(shù)發(fā)展迅速，結(jié)合各行業(yè)實際取得了許多成果，極大的推動了社會發(fā)展。通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)要求符合時代進步要求，能夠提高通信效率與現(xiàn)代化程度，節(jié)省所需人力、物力。借助于計算機、通信等先進技術(shù)，開發(fā)研制一套自動化程度高、運行可靠、高效、使用維護方便的無線遠程監(jiān)控設備正是本課題項目要解決的問題。</p><p>　　針對以上實際

31、情況，本論文設計的通信電纜無線遠程監(jiān)控防盜系統(tǒng)，采用GPRS、GPS、ZIGBEE等多項新技術(shù)，能夠完美地實現(xiàn)通信電纜無線遠程跟蹤、遠程調(diào)控；并對通信電纜實施24小的監(jiān)控，迅速、精確檢測到通信電纜的斷線距離和方位，在最短的時間內(nèi)語音通知值班人員，具有被盜報警及時，被盜地點準確和事后被盜通訊電纜追蹤的優(yōu)點，而且可把相應的數(shù)據(jù)送至監(jiān)控中心，能夠在任意時刻發(fā)出指令查詢通信電纜防盜單元所在的地理位置，并在電子地圖上直觀地顯示出來。通過電腦清晰地

32、了解斷纜的詳細資料，有效地打擊盜竊通信電纜的犯罪行為，保障通信線路暢通[4]。安裝此系統(tǒng)后有以下幾方面的特點：</p><p>　　(1) 監(jiān)控電纜實時狀態(tài)</p><p>　　中央控制室能定期自動巡測，或隨機地遙測各路段電纜的運行狀態(tài)。</p><p><b>　　(2) 防盜</b></p><p>　　通信電纜

33、智能報警系統(tǒng)，可有效地防止通信電纜被剪斷、盜竊、破壞。</p><p><b>　　(3) 報警方式</b></p><p>　　當監(jiān)控設備終端發(fā)生報警時，中央控制室計算機能自動實現(xiàn)語音、文字報警，并具有短消息方式將故障直接傳送至管理人員手機上的功能。</p><p><b>　　(4) 手機搖控</b></p&

34、gt;<p>　　系統(tǒng)可接收外出管理人員手機遙控信號，實現(xiàn)對通信電纜防盜監(jiān)控的控制。</p><p>　　1.5 本課題要實現(xiàn)的功能</p><p>　　1.5.1 監(jiān)控中心實現(xiàn)的功能</p><p>　　針對以上現(xiàn)狀和要求本課題項目要設計的通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)主要功能有：</p><p><b>　　(1) 遙

35、控</b></p><p>　　自動遙控：監(jiān)控中心PC可自動按照經(jīng)緯度自動進行數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　手動遙控：可通過PC手動設置。同時可通過執(zhí)行處理緊急事件。</p><p><b>　　(2) 遙測</b></p><p>　　自動巡檢：監(jiān)控中心PC對通信電纜進行定時數(shù)據(jù)采集(巡檢時間可設)。&

36、lt;/p><p>　　手動巡檢：用戶通過鼠標點擊查詢各點的狀態(tài)、并將數(shù)據(jù)顯示。</p><p><b>　　(3) 遙信</b></p><p>　　監(jiān)控中心PC可查詢接觸器開關(guān)狀態(tài)。</p><p><b>　　(4) 報警功能</b></p><p>　　監(jiān)控中心能將所

37、有通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的報警信息進行綜合處理，并通過短信方式傳達給管理人員，同時可實現(xiàn)語音報警。多種報警功能可由管理人員開啟或者關(guān)閉。</p><p><b>　　(5) 管理</b></p><p>　　管理員可以在各自權(quán)限范圍內(nèi)對系統(tǒng)進行管理、手動動態(tài)添加刪除道路信息、修改密碼。</p><p>　　1.5.2 防盜監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能&

38、lt;/p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)是以16位單片機為核心的智能嵌入式系統(tǒng)，能根據(jù)中心發(fā)送的相應指令進行動作、主要能實現(xiàn)參數(shù)設定以及數(shù)據(jù)查詢功能。</p><p><b>　　(1) ID設定</b></p><p>　　每個防盜監(jiān)控系統(tǒng)所在的配電箱有唯一的身份識別ID，本系統(tǒng)ID采用6位數(shù)字組成。一個監(jiān)控中心最大管理10萬個末端。</p&

39、gt;<p>　　(2) 中心IP地址、域名地址設定</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)支持域名和固定IP兩種方式訪問，域名地址和IP地址可通過按鍵輸入設定。</p><p>　　(3) 系統(tǒng)時間設定</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)支持離線系統(tǒng)時間設定。當出現(xiàn)網(wǎng)絡異常、維護人員可在現(xiàn)場通過按鍵校準系統(tǒng)時間。</p><p>

40、　　(4) 繼電器開關(guān)燈時間及模式設定</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)可控制4個的繼電器。每個繼電器開關(guān)燈模式以及開關(guān)燈時間均可通過現(xiàn)場按鍵進行配置。</p><p><b>　　(5) 自檢功能</b></p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)能對系統(tǒng)內(nèi)部的各個模塊進行檢測，并將檢測異常信息顯示在液晶幕上。</p><p&g

41、t;<b>　　(6) 查詢功能</b></p><p>　　管理人員可通過按鍵操作查詢接觸器狀態(tài)等參數(shù)。</p><p><b>　　(7) 控制功能</b></p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)可控制繼電器開、關(guān)，同時可通過按鍵實現(xiàn)對單個接觸器控制開、關(guān)。</p><p>　　(8) 通訊報警

42、功能</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)能通過無線方式與監(jiān)控中心進行通訊、響應中心的指令、同時能將現(xiàn)</p><p>　　場報警信息反饋到監(jiān)控中心。</p><p>　　1.6 本課題論文結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文第一章首先簡要概述了課題的背景、國內(nèi)外通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展；第二章在分析各種遠程通訊方式以及防盜技術(shù)的優(yōu)劣，結(jié)合通

43、信電纜遠程監(jiān)控系統(tǒng)應具有的功能和設計原則，確定了監(jiān)控防盜設備的總體設計方案；第三章詳細闡述通信電纜防盜監(jiān)控設備的模塊設計；第四章分析了通信電纜防盜監(jiān)控設備軟件的整體架構(gòu)及具體實現(xiàn)方法；第五章對監(jiān)控中心軟件的配置方案及實現(xiàn)的功能進行了初步的研究；第六章介紹所設計的通信電纜監(jiān)控防盜的實現(xiàn)；最后對全文進行了總結(jié)。</p><p>　　第二章 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計方案</p><p>　　2

44、.1 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設計方案</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)設計所遵循的原則</p><p>　?。?） 經(jīng)濟性要求：由于測控系統(tǒng)是為實際工程需要所設計的，所以必須考慮經(jīng)濟性指標。為了獲得較高的性價比，設計時不應該盲目追求復雜高級的方案，在滿足性能指標的前提下，應盡可能采用簡單的方案，從而節(jié)省工程的實際開支。</p><p>　?。?） 可靠性要求：

45、可靠性是監(jiān)控系統(tǒng)的重要指標，也是設備技術(shù)水平的主要體現(xiàn)，系統(tǒng)及監(jiān)控終端在設計上增加了各種防范措施和糾錯方案，具有良好的電兼容性和異常情況下的后備處理能力，確保系統(tǒng)和設備能經(jīng)受電磁干擾、沖擊耐壓、靜電輻射、振動等惡劣環(huán)境下正常操作。</p><p>　?。?） 操作和維護要求：測控系統(tǒng)必須具備很強的可操作性，應該使工作人員能夠簡單方便的進行現(xiàn)場操作和中心監(jiān)控操作。從維護要求上說，系統(tǒng)必須具備一定的故障診斷能力。&l

46、t;/p><p>　　（4） 實時性要求：系統(tǒng)以無線通信網(wǎng)絡為傳輸通道，各監(jiān)控終端時刻保持在線，確保監(jiān)控中心命令能過迅速及時下達執(zhí)行，監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)、狀態(tài)及各種異常報警信息能夠立即傳送至監(jiān)控中心，為管理人員迅速反應提供技術(shù)保障。</p><p>　　2.1.2 系統(tǒng)的總體設計架構(gòu)</p><p>　　通信電纜監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型分散式測控、集中式管理的系統(tǒng)，可對所有通信

47、電纜進行監(jiān)視、控制和管理。通信電纜遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成：一是直接用于控制通信電纜設施的監(jiān)控設備；二是用于電纜防盜的電纜智能防盜系統(tǒng)；三是用于遠程無線通信處理任務的GPRS接口模塊；四是位于管理處的監(jiān)控中心監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對整個通信電纜遠程監(jiān)控、管理等功能。</p><p>　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)的設計</p><p>　　2.2.l GPRS通訊設計</p><

48、p>　　GPRS的無線接口主要是利用了現(xiàn)有的GSM資源，GPRS用戶可以與GSM話音用戶共同享用同一個TDMA幀。GPRS可以更有效的利用系統(tǒng)資源，一方面它可以將多個GPRS用戶復用到同一個物理信道上；另一方面，它使用了動態(tài)資源分配的技術(shù)，這樣物理信道在必要的情況下即可配置成分組業(yè)務信道也可以配置成話音信道[5]。</p><p>　　本文采用GPRS域名訪問方式設計實現(xiàn)無線遠程通信，節(jié)省了系統(tǒng)運行費用．

49、同時設計一套帶有CRC碼檢驗的GPRS通信協(xié)議，保證了通信數(shù)據(jù)的準確性。GPRS域名訪問方式實現(xiàn)無線通信的過程如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 域名訪問架構(gòu)圖</p><p>　　圖中無線遠程監(jiān)控設備通過GPRS網(wǎng)絡連接DNS服務器．并將中心的域名發(fā)送給DNS服務器，DNS服務器對中心域名解析，解析成功后無線遠程監(jiān)控設備便可與中心建立連接。域名訪問的實現(xiàn)需要利用DNS解析服

50、務器提供服務，本文采用花生殼域名解析客戶端來完成域名解析任務。首先，中心的服務器申請一個域名并且將域名綁定到花生殼域名解析客戶端；接著，無線遠程監(jiān)控只需知道中心所開啟的域名，通過相應的AT指令對GPRS模塊進行操作，即可實現(xiàn)GPRS域名方式訪問，當域名訪問成功后，DNS服務器將不起作用，這樣整個GPRS域名訪問已經(jīng)完成，接下來進行的GPRS通信與域名無關(guān)。</p><p>　　2.2.2 通信電纜防盜設計<

51、;/p><p>　　目前，國內(nèi)已有一些生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了相應的通信電纜報警系統(tǒng)，試圖解決各種斷纜問題。但是由于通信電纜所存在的各種特性，使得這些技術(shù)或者誤報率高，不可靠。針對這些問題，本文采用更為科學可靠的檢測技術(shù)以及采用ZIGBEE無線通信報警手段設計出電纜防盜監(jiān)控設施，具體實現(xiàn)方法見下文。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p>&l

52、t;p>　　在本章中，首先確定了本系統(tǒng)的設計原則，對通信電纜測控系統(tǒng)進行了具體的需求分析和要求實現(xiàn)的功能，完成了系統(tǒng)的整體設計；然后通過對國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品通訊方式的比較分析，證明GPRS無線通訊技術(shù)非常適合運用在遠程測控系統(tǒng)中，此外分析了目前通信電纜防盜系統(tǒng)的缺陷，提出了采用ZIGBEE網(wǎng)絡完成無線報警系統(tǒng)設計。</p><p>　　第三章 防盜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　

53、3.1 設備硬件總體構(gòu)成</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)設備終端主要包括：強電主回路、開關(guān)電源、人機接口、通信模塊、數(shù)據(jù)采集單元等部分。強電主回路指終端電控柜體內(nèi)的電氣控制電路，由熔斷器、主接觸器、自動空氣斷路器、調(diào)壓變壓器、保護控制電路等組成，用于實現(xiàn)通信電纜防盜和故障保護等功能。電源電路包括模擬電路電源及數(shù)字電路電源，兩部分電路互相隔離以避免干擾。人機接口功能較簡單，用于手動控制和顯示有關(guān)檢測模擬量的數(shù)值

54、等。通信模塊實現(xiàn)設備終端的聯(lián)網(wǎng)功能。</p><p>　　3.2 硬件設計實現(xiàn)</p><p>　　本通信電纜防盜報警器可以同時監(jiān)控多條電纜的通斷情況，硬件上分為2部分：控制面板和主板?？刂泼姘逯饕獙崿F(xiàn)輸入、輸出功能（從按鍵接收數(shù)據(jù)、通過七段數(shù)碼管 顯示時間、斷纜號、距離等）；主板主要實現(xiàn)與監(jiān)控電纜的接口、報警接口、對電纜進行循環(huán)監(jiān)測、測量斷纜長度等功能；控制面板和主板之間通過串口進行通

55、信，其硬件原理圖如圖3.1、圖3.2所示：</p><p>　　圖3.1 控制面板硬件原理圖</p><p>　　圖3.2 主板硬件原理圖</p><p>　　在控制面板中單片機（MCU）選用的是TI公司的MSP430；外部存儲器為TI公司的MSP430，主要用于存儲報警聯(lián)系用的電話號碼、電纜的校驗距離等數(shù)據(jù)；LED在正常狀態(tài)下顯示時間信息，在有斷纜的情況下顯示

56、斷纜編號和斷纜距離；按鍵主要包括數(shù)字鍵、控制鍵等，為輸入電話號碼、校驗時間、距離、進行系統(tǒng)控制等功能提供人機接口。在該電纜防盜報警器中可以設置6組電話號碼，當出現(xiàn)斷纜時，除報警器自帶的喇叭會用語音報警外，主機還輪流撥打這6組電話進行報警，報警電話摘機后，接收報警的人可以通過電話上的按鍵確認該報警。當某路電纜的報警被確認后，主機再循環(huán)檢測各條電纜通斷情況時會跳過該電纜。</p><p>　　在主板中單片機（MCU）

57、選用的是TI公司的MSP430；數(shù)字語音芯片用的是API840、ISD1420，用于錄制、存儲報警用的語音信息。語音報警的部分內(nèi)容可以通過錄音鍵現(xiàn)場錄制到ISD1420中，0-9、10等數(shù)字的語音內(nèi)容（主要用于語音報警時可報出斷纜編號、斷纜距離等信息）已經(jīng)提存放在API840芯片內(nèi)，無須用戶現(xiàn)場錄制；雙音頻收發(fā)電路采用MT8880，主要用于報警時撥打報警電話及從對方接收控制信息[1]。</p><p>　　3.3

58、 系統(tǒng)工作原理</p><p>　　利用555測量斷纜距離的電路原理圖如圖3.3、圖3.4所示（圖中只畫出了一條電纜的情況）[1]：</p><p>　　圖3.3 電纜防盜報警器距離測量原理圖</p><p>　　由于外線電纜被盜割時都是整條電纜全部被割斷，所以判斷電纜是否被盜割只需判斷電纜中的任一對雙絞線是否斷掉即可。在應用時只需從被保護的電纜中拿出一對雙絞線

59、接到圖3的外線1、2上，且這對雙絞線不能作為用戶線使用。平常工作時，這對雙絞線在用戶端的分線箱或交接箱上是連在一起的，且多選一通道開關(guān)MC14051的輸入端與各繼電器的常閉觸點連在一起，由單片機控制多選一通道開關(guān)循環(huán)檢測各外線輸入電平。由于外線的一端接地，所以在正常情況下外線到單片機上的電平應該是低電平，若為高電平則說明該路電纜已被割斷（如圖3.3(2)所示），這樣外線1和外線2之間就會形成一個對地電容C，實驗表明被盜割電纜的地方距監(jiān)控

60、中心距離與C成比關(guān)系。當檢測到電纜被盜割后，通過單片機和M74HC595控制相應的繼電器吸合，將外線接到繼電器的常開觸點上，這樣相當于將555的DIS和THR端通過電容C1接地，從而組成了555的單穩(wěn)態(tài)電路。此時再通過單片機送一個低脈沖信號到555的TRIG端，就會在555的Q端觸發(fā)出一個高電平脈沖信號，其持續(xù)時間為1.1*C*R1秒。通過單片機監(jiān)測此高</p><p>　　圖3.4 電纜防盜報警器距離測量原理

61、圖（斷纜）</p><p>　　電平的持續(xù)時間，再和保存在EEPROM中此電纜的校驗值對比，即可準確地判斷出斷纜的距離[1]。</p><p>　　3.4 核心控制器的選擇</p><p>　　測控系統(tǒng)中一般采用單片機或工業(yè)控制計算機來實現(xiàn)高速信息處理、數(shù)字化控制及網(wǎng)絡通訊等功能。由于工業(yè)控制計算機啟停時間長，系統(tǒng)的可靠性不如采用專用芯片實現(xiàn)的單片機系統(tǒng)，因此在可

62、靠性要求很高的場合，多采用單片機作為測控系統(tǒng)的主控制器。同時，在測控系統(tǒng)中，作為主控制器的單片機對測控系統(tǒng)的品質(zhì)指標提高具有舉足輕重的作用，因此選擇性能優(yōu)良的單片機是提高控制系統(tǒng)性能指標的關(guān)鍵。為此本文依據(jù)以下多方面因素選擇控制器。</p><p>　　3.4.1 核心控制器選型依據(jù)</p><p><b>　　(1) 性能</b></p><

63、p>　　根據(jù)設計任務的復雜程度來決定選擇什么樣的單片機。</p><p><b>　　(2) 存儲器</b></p><p>　　研發(fā)階段，推薦使用Flash單片機，它有電寫入、電擦除的優(yōu)點，使得修改程序很方便，可以提高開發(fā)速度對于初具規(guī)模的產(chǎn)品可選用OTP單片機，可省去掩膜時間，加快產(chǎn)品的上市時間選用時程序存儲器的容量只要夠用就行了，不然會增加成本如果要保存

64、數(shù)據(jù)的話，選用EEPROM，或者支持IAP的單片機。</p><p><b>　　(3) 運行速度</b></p><p>　　單片機的運行速度首先看時鐘頻率，指令集，幾個時鐘為一個機器周期在選用單片機時要根據(jù)需要選擇速度，不要片面追求高速度，單片機的穩(wěn)定性、抗干擾性等參數(shù)基本上是跟速度成反比的，另外速度快功耗也大。</p><p>　　(4

65、) I／0口</p><p>　　I／0口的數(shù)量和功能是選用單片機時首先要考慮的問題之一，根據(jù)實際需要確定數(shù)量，I／0多余不僅芯片的體積增大，也增加了成本。驅(qū)動能力、驅(qū)動電流大的單片機可以簡化外圍電路。</p><p>　　(5) 定時／計數(shù)器</p><p>　　多數(shù)單片機提供2~3個定時／計數(shù)器，有些定時／計數(shù)器還具有輸入捕獲、輸出比較和PWM(脈沖寬度調(diào)

66、制)功能，利用這些模塊不僅可以簡化軟件設計，而且能少占用CPU的資源?，F(xiàn)在還有不少單片機提供了看門狗定時器(WDT)，當單片機“死機”后可以自動復位。選用時可根據(jù)自己的需要和編程要求進行選擇，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金錢的浪費。</p><p><b>　　(6) 串行接口</b></p><p>　　單片機常見的串行接口有：標準UART接口、增強型U

67、ART接口、12C總線接口、CAN總線接口、SPI接口、USB接口等。大部分單片機都提供了UART接口，也有部分單片機沒有串行接口。</p><p>　　(7) 模擬電路功能</p><p>　　現(xiàn)在不少單片機內(nèi)部提供了AD轉(zhuǎn)換器、PWM輸出和電壓比較器，也有少量的單片機提供了DA轉(zhuǎn)換器。單片機集成片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換器的同時，還集成了采樣／保持電路，使用戶容易建立精密的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。PWM模塊

68、可用來產(chǎn)生不同頻率和占空比的脈沖信號?？煞奖銓崿F(xiàn)D／A輸出功能。PWM輸出模塊也可以用來實現(xiàn)直流電機的調(diào)速等功能。單片機內(nèi)部集成的電壓比較器可以實現(xiàn)多種功能，例如作閾值檢測，實現(xiàn)低成本的AD轉(zhuǎn)換器等。</p><p>　　(8) 工作電壓、功耗</p><p>　　單片機的工作電壓最低可以達到1.8V，最高為6V，常見的是3V和5V單片機的功耗參數(shù)主要是指正常模式、空閑模式、掉電模式下的

69、工作電流，用電池供電的系統(tǒng)要選用電流小的產(chǎn)品，同時要考慮是否要用到單片機的掉電模式，如果要用的話必須選擇有相應功能的單片機。</p><p><b>　　(9) 封裝形式</b></p><p>　　單片機常見的封裝形式有：DIP(雙列直插式封裝)、PLCC(PLCC要對應插座)、QFP(四側(cè)引腳扁平封裝)、SOP(雙列小外形貼片封裝)等。</p>&

70、lt;p>　?。?0） 抗干擾性能、保密性</p><p>　　選用單片機要選擇抗干擾性能好的，特別是用在干擾比較大的工業(yè)環(huán)境中的尤應如此。單片機加密后的保密性能也要好，這樣可保證你的知識產(chǎn)權(quán)不容易被侵犯。</p><p><b>　　（11） 其他方面</b></p><p>　　在單片機的性能上還有很多要考慮的因素，比如中斷源的數(shù)量

71、和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)部有無時鐘振蕩器等等。</p><p>　　3.4.2 MSP430的特點</p><p>　　TI公司的MSP430系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，采用1.8~3.6低電壓供電，高效16 bit RISC CPU可確保任務的快速執(zhí)行，縮短工作時間，大多數(shù)指令一個時鐘周期里完成。提供的多種存儲器選擇方式，簡化了各類應用中MS

72、P430的設計；ESD保護，增強了抗干擾能力。這些，既縮小了線路板空間又降低了系統(tǒng)成本。另外，開發(fā)工具方便只要單片機本身具有的JTAG接口或片內(nèi)BOOT ROM就可以在一臺PC機及一個結(jié)構(gòu)小巧的JTAG控制器的幫助下實現(xiàn)程序下載，在線編程，在線調(diào)試[6]。這樣，經(jīng)過軟件的精心設計可以完成全部功能，實精確的、始終一致的選擇性匹配保護，使防盜系統(tǒng)的可靠性大大提高。</p><p>　　3.5 通信電纜的防盜技術(shù)&l

73、t;/p><p>　　通信電纜的防盜技術(shù)一直是各企業(yè)、電信管理局的難題，目前市面上還沒有一款電纜防盜產(chǎn)品得到廣泛推廣使用?，F(xiàn)今比較流行的電纜防盜技術(shù)由于通信電纜所處的環(huán)境因素復雜、外界干擾強等原因，技防盜產(chǎn)品經(jīng)常在現(xiàn)場環(huán)境中時常失效，出現(xiàn)誤報或則有警不報的情況，造成很大損失。針對該問題，本文設計了一套更為可靠的電纜防盜系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個主端和N個末端構(gòu)成。末端和主端之間通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡進行信息交互。</p

74、><p>　　如圖3.5所示，本系統(tǒng)由通信電纜防盜報警器、通信電纜防盜報警系統(tǒng)和安裝在后套微機上的信息管理系統(tǒng)組成，整個系統(tǒng)可實現(xiàn)對電纜線路的防盜、報警和報警后的數(shù)據(jù)處理、電子地圖定位及數(shù)據(jù)備份功能。該系統(tǒng)采用分布式監(jiān)控方式，每個監(jiān)控網(wǎng)點配備一臺通信電纜防盜報警器，通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡與系統(tǒng)主機聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)主機通過RS232方式與電纜監(jiān)控終端連接。此系統(tǒng)可將監(jiān)控信息通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)到聯(lián)網(wǎng)的信息中心統(tǒng)一管理，形成統(tǒng)

75、一防盜監(jiān)控。任何一條電纜被破壞，系統(tǒng)都能即時將現(xiàn)場的地點、名稱、時間等傳送到控制中心報警，管理人員可及時處理。</p><p><b>　　········</b></p><p><b>　　·······&

76、#183;</b></p><p>　　· ·</p><p>　　· ·</p><p>　　· ·</p><p>　　&#

77、183; ·</p><p>　　········ </p><p>　　圖3.5 防盜系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖</p><p>　　3.5.1 防盜模塊關(guān)鍵技術(shù)及解決方案</p>

78、<p>　　(1) 由于電纜分布位置復雜、所處環(huán)境干擾強，如何使用經(jīng)濟可靠的通訊方式報警是十分重要的。解決方案使用ZIGBEE網(wǎng)絡。</p><p>　　(2) 利用ZIGBEE網(wǎng)絡，使用無線通訊方式實現(xiàn)設備主動報警功能，通常情況下使用電池。</p><p>　　3.5.2 Zigbee網(wǎng)絡設計</p><p>　　ZigBee采取了IEEE 8

79、02.15.4強有力的無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點：省電、簡單、成本又低的規(guī)格；同時，增加了邏輯網(wǎng)絡、網(wǎng)絡安全和應用層可使用的頻段有3個，分別是2.4GHz的ISM頻段、歐洲的868MHz頻段、以及美國的915MHz頻段，而不同頻段可使用的信道分別是16、1、10個，在中國采用2.4G頻段，是免申請和免使用費的頻率。Zigbee犀大的優(yōu)點的支持自組網(wǎng)、網(wǎng)絡自愈能力強、通信可靠，同一個網(wǎng)絡容量可支持多大65535個設備加入[7]。</

80、p><p>　　3.6 GPRS通訊模塊設計</p><p>　　在本系統(tǒng)中，監(jiān)控終端和監(jiān)控中心的通信是非常重要的。監(jiān)控終端和監(jiān)控中心的通信是基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的，而GPRS模塊則是實現(xiàn)GPRS通訊的關(guān)鍵部分，本系統(tǒng)中的GPRS模塊選用的Simcom公司的SIM300C模塊。</p><p>　　3.6.1 SIM300C模塊簡介</p>&

81、lt;p>　　SIM300C是Simcom公司的無線通訊模塊，它內(nèi)嵌了TCP／IP協(xié)議，支持GSM／</p><p>　　GPRS通信，而且其具有射頻天線、本地SIM卡連接、TTL串口等接口，采用工業(yè)級設計，工作溫度范圍-20到+80攝氏度。選擇SIM300C作為GPRS通訊模塊主要是考慮到它的適應環(huán)境的能力比較強；自帶串口，便于與MSP430的串行通訊；具有狀態(tài)指示標志，方便了調(diào)試；最后，它內(nèi)嵌了TCP／

82、IP協(xié)議，大大簡化了通訊難度，開發(fā)者不需要自己實現(xiàn)TCP的打包過程，便于軟件系統(tǒng)的開發(fā)[8]。 </p><p>　　3.6.2 通訊模塊硬件設計</p><p>　　本系統(tǒng)中SIM300C和MSP430之間的通訊是通過各自的UART接口來完成的，SIM300C的RS232接口一共包括9根信號線，除了RXD和TXD是負責真正的數(shù)據(jù)傳輸工作之外，其他的信號均是用來完成硬件握手的信號。具體

83、電路接口如圖3.6所示。P3.4作為T1IN，P3.5作為R1OUT。</p><p>　　圖3.6中，GPRS通信模塊通過TTL電平與MSP430的UART0口相連，實現(xiàn)全雙工的數(shù)據(jù)通信。GPRS通信模塊采用3.3V供電，MSP430的P1.O接到GPRS通信模塊的DTR，DTR信號用來通知GPRS模塊：MSP430準備準備發(fā)送數(shù)據(jù)還是發(fā)送已經(jīng)結(jié)束。此外MSP430的P1.4和P1.5腳來控制SIM300C模塊

84、的啟動與重啟,當出現(xiàn)GPRS長時間連接不上將重啟模塊。兩者的口線連接均通過防沖擊處理以保護模塊。</p><p>　　圖3.6 GPRS模塊與MSP430的硬件接口</p><p>　　3.7 外圍測控模塊的設計</p><p>　　3.7.1 人機接口模塊</p><p>　　所用的處理器MSP430F149具有豐富的口線，滿足整個系

85、統(tǒng)的設計。如圖3.7.1所</p><p>　　示MSP430F149的P2口接LCMl2864的8位數(shù)據(jù)總線，P3口除3.4和3.5位作為通信使用，其余的口線連接LCMl2864相應的控制線。D／I表示數(shù)據(jù)總線上的信號是點陣數(shù)據(jù)還是控制命令，R／W表示當前的操作是讀或?qū)懖僮?，RST是復位控制端，E是使能控制端，CS2、CS1是左右點陣片選，其組合功能的含義是：01是選擇左區(qū)，為10時選擇右區(qū)。液晶顯示器驅(qū)動電壓

86、VEE控制液晶顯示屏的亮度，通常在VEE和VCC之間接一個滑動變阻器以達到亮度調(diào)節(jié)的目的。</p><p>　　為了提高系統(tǒng)的可操作性和可維護性，方便工作人員在現(xiàn)場對監(jiān)控終端的測試和維護，在本系統(tǒng)中，設計了這部分人機接口電路。它包括將相關(guān)信息輸出到LCD進行顯示的電路，以及利用鍵盤輸入來設定和修改存儲在MSP430F149中的系統(tǒng)運行參數(shù)的電路。由于選用了帶有FLASH存儲器的單片機作為主控制器，可以方便的修改設

87、定在其中的參數(shù)，有了這部分電路之后，操作人員就可以利用鍵盤和LCD在現(xiàn)場對通信電纜中的一些參數(shù)進行即時設定和修改。之所以選擇LCD作為顯示器件，而不使用LED，主要是考慮到它的功耗比較低，符合本系統(tǒng)的設計原則。另外，考慮到液晶模塊將負責實時顯示，并實現(xiàn)人機對話，顯示用戶的操作過程，如果采用七段字符型顯示模塊，有些信息將無法顯示，所以在本系統(tǒng)中選用點陣字符型液晶顯示模塊來完成相關(guān)信息的顯示工作。其中主控制驅(qū)動芯片采用LCMl2864，它主

88、要由行驅(qū)動器／列驅(qū)動器及128×64全點陣液晶顯示器組成．可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)漢字。</p><p>　　本系統(tǒng)中，液晶顯示模塊的主要功能是循環(huán)顯示防盜系統(tǒng)運行中各支路的電平參數(shù)值，以及在用鍵盤設置參數(shù)的同時顯示相關(guān)的操作信息，為操作人員的工作提供便利。具體的液晶顯示功能將通過軟件程序來實現(xiàn)。</p><p>　　另外，8255

89、A的PC3，PC4分別接兩個LED，作為電纜監(jiān)控終端運行正常與故障狀態(tài)的指示燈。在設計鍵盤輸入功能的時候，考慮到鍵盤在實際操作中的作用和參數(shù)設置的方式，決定采用四個鍵來完成鍵盤操作。利用8255A的PCO~PC3腳來接收鍵盤的輸入信號，在軟件程序中判斷按下的是什么鍵，從而實現(xiàn)相應的操作，判斷鍵值和執(zhí)行相關(guān)操作等工作是利用監(jiān)控終端系統(tǒng)的軟件來具體實現(xiàn)的。同時，為了現(xiàn)場調(diào)試的方便，電纜監(jiān)控終端還設置了手動／自動控制開關(guān)。</p>

90、<p>　　本系統(tǒng)中設計的液晶顯示和鍵盤構(gòu)成了直觀和友善的人機界面，為開發(fā)和操作的靈活、方便提供了有利條件。</p><p>　　圖3.7 液晶模塊電路原理圖</p><p>　　3.7.2 開關(guān)量采集及控制模塊</p><p>　　控制系統(tǒng)中的控制命令執(zhí)行部分相當重要，它的穩(wěn)定可靠的工作是實現(xiàn)遠程和本地開關(guān)燈控制的保證?，F(xiàn)場是靠動力柜中的三相接觸

91、器來控制開關(guān)，由于單片機驅(qū)動能力有限和抗干擾性的要求，單片機通過中間繼電器來控制交流接觸器的開關(guān)[9]。同時繼電器的吸合與斷開又會給控制系統(tǒng)帶來電磁干擾，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性與體現(xiàn)模塊化設計的思想，將開關(guān)量采集及控制模塊單獨做成一塊PCB板，通過屏蔽連接線與主控板相連，既隔離了干擾源，又方便了系統(tǒng)的擴展。</p><p>　　3.8 監(jiān)控防盜設備的硬件抗干擾措施</p><p>　　為

92、了保證下位機系統(tǒng)能可靠、穩(wěn)定的運行，在設計下位機硬件系統(tǒng)時主要考慮到了以下的一些硬件抗干擾措施[10]：</p><p>　　(1) 交流端用電感電容濾波：去掉高頻低頻干擾脈沖。</p><p>　　(2) 變壓器雙隔離措施：變壓器初級輸入端串接電容，初、次級線圈間屏蔽層與初級電容中心接點接大地，次級外屏蔽層接板地，這是硬件抗干擾的關(guān)鍵手段。次級加低通濾波器：吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓。

93、</p><p>　　(3) 采用集成式直流穩(wěn)壓電源：有過流、過壓、過熱等保護作用。</p><p>　　(4) I／O口用光電、磁電、繼電器隔離，同時去掉公共地。</p><p>　　(5) 通訊線用雙絞線：排除平行互感。</p><p>　　(6) 防雷電用光纖隔離最為有效。</p><p>　　(7)

94、A／D轉(zhuǎn)換用隔離放大器或采用現(xiàn)場轉(zhuǎn)換：減少誤差。</p><p>　　(8) 外殼接大地：解決人身安全及防外界電磁場干擾。</p><p>　　(9) 加復位電壓檢測電路。防止復位不充分，CPU就工作，尤其有EEPROM的器件，復位不充份會改變EEPROM的內(nèi)容。</p><p><b>　　3.9 本章小結(jié)</b></p>

95、<p>　　在本章中，主要完成了通信電纜監(jiān)控設備的硬件設計工作。首先，根據(jù)系統(tǒng)的硬件功能和設計中的關(guān)鍵點，確定了總體的硬件設計方案。其次，在充分考慮了系統(tǒng)的設計要求的基礎(chǔ)上，選取了TI公司的MSP430型單片機作為監(jiān)控終端的微處理器，并對與主控制器相關(guān)的外圍電路進行了設計。然后，具體設計出了監(jiān)控終端的測控系統(tǒng)，主要包括人機接口模塊、電參量采集模塊等。完成了以Simcom公司的SIM300C模塊為核心的通訊模塊的設計。最后，針

96、對目前電纜防盜出現(xiàn)的問題，本文提出了一種采用ZIGBEE通信等技術(shù)實現(xiàn)更為穩(wěn)定可靠的電纜防盜解決方案。在監(jiān)控設備的硬件設計過程中還充分考慮到了硬件抗干擾等問題。整個硬件系統(tǒng)的設計過程，嚴格遵循了系統(tǒng)的設計原則，并以實際需要作為出發(fā)點，設計的硬件系統(tǒng)能滿足電纜遠程測控系統(tǒng)的要求。</p><p>　　第四章 防盜監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　4.1 NSP430的C語言開發(fā)調(diào)試

97、環(huán)境</p><p>　　通信電纜監(jiān)控設備的軟件設計主要是圍繞著MSP430進行的，所以有必要先介紹一下MSP430的開發(fā)調(diào)試環(huán)境。</p><p>　　AQ430是AQ公司專為TI(德州儀器)16位單片機MSP430系列單片機開發(fā)的軟件環(huán)境，該開發(fā)環(huán)境包含項目管理、源代碼編輯和強大的程序調(diào)試環(huán)境。該調(diào)試器是一個強大的壘特性調(diào)試器，允許用戶在PC機上完全模擬目標程序、指令集和片內(nèi)外功能。該

98、平臺功能強大．價格便宜，是廣大工程師進行MSP430單片機開發(fā)的理想平臺。</p><p>　　4.2 監(jiān)控設備的總體軟件設計方案</p><p>　　通信電纜監(jiān)控設備軟件系統(tǒng)主要完成的任務有：初始參數(shù)按鍵配置、人機界面顯示、電平參數(shù)采集、手動開關(guān)燈操作、電纜防盜功能開啟關(guān)閉、控制命令執(zhí)行、GPRS通信以及其他附加功能。本文中采用模塊化的設計思想來設計監(jiān)控設備系統(tǒng)的軟件。</p&g

99、t;<p>　　監(jiān)控設備與監(jiān)控中心的GPRS通訊，實時性與可靠性是整個遠程監(jiān)控的保障，所以將其設為最高優(yōu)先級，與GPRS通訊有關(guān)的部分放到中斷函數(shù)中處理。在程序執(zhí)行的過程中，當有被允許的中斷標志置位時就轉(zhuǎn)到相應的位置進行處理，然后回到進入中斷前的位置繼續(xù)向下執(zhí)行。其它的軟件模塊還包括電平參數(shù)采集模塊、人機接口模塊等。</p><p>　　系統(tǒng)上電后，首先進行一系列初始化工作，包括初始化各寄存器與口線

100、，從外部的EEPROM中讀取存儲的電平參數(shù)表，建立與監(jiān)控中心的通訊連接。這樣即使由于網(wǎng)絡故障等原因無法與監(jiān)控中心進行通訊連接，監(jiān)控設備也可以進行最基本監(jiān)控操作。在與監(jiān)控中心建立通訊連接后，意味著系統(tǒng)初始化工作的完成，進而將會在while(1)這個死循環(huán)中調(diào)用各個模塊的子函數(shù)，只有當系統(tǒng)又一次復位后，才又進行又一次的初始化工作。一旦出現(xiàn)程序跑飛的情況，看門狗將會將系統(tǒng)復位后重新運行，確保了軟件系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。圖4.1是系統(tǒng)的主程

101、序流程圖。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)的主程序流程圖</p><p>　　4.3 初始化模塊中完成的工作</p><p>　　(1) 初始化各個口線。根據(jù)各個口線的不同用處，分別設置其輸入輸出方向與第二功能選擇。</p><p>　　(2) 初始化各個寄存器。主要是初始化各個通訊模塊的波特率及其通訊方式。</p>

102、<p>　　(3) 對時鐘源的選擇和頻率的設定，其中包括：啟動XT2，并將它作為MCLK。</p><p>　　(4) 初始化液晶模塊。初始化8255A，選擇以八位數(shù)據(jù)線向RTl2864C中輸入數(shù)據(jù)，對LCD采取清屏操作，初始化發(fā)送和接收區(qū)的地址，開啟LCD，初始化顯示緩沖區(qū)，并設定要送LCD顯示的初始字符串。</p><p>　　(5) 從外部EEPROM中讀取存儲的電

103、平參數(shù)相關(guān)的狀態(tài)標志。</p><p>　　(6) 按鍵設置模塊ID，系統(tǒng)時間、修改中心IP地址。</p><p>　　(7) 與監(jiān)控中心建立GPRS通訊連接，為后續(xù)的通訊工作做好準備。在初始化程序中，完成了上述這些工作，為后面的各個軟件功能模塊的正常運行做好了充足的準備。</p><p>　　4.4 人機接口模塊程序設計</p><p&g

104、t;　　在本系統(tǒng)中采用了深圳拓撲微的LCMl21864液晶顯示模塊，用以實現(xiàn)人機交互，實現(xiàn)實時顯示采集數(shù)據(jù)和參數(shù)設定的功能。LCMl21864D的顯示屏分為左、右兩區(qū)，分別由兩片的HD61202U控制。HD61202U的操作流程一般是：進入程序入口，先判斷狀態(tài)字后，再寫入指令或顯示數(shù)據(jù)。但在實際的操作過程中，一般不用判斷狀態(tài)字的情況，而直接寫指令代碼和顯示數(shù)據(jù)。在這個過程中，在使能信號E的跳變中利用一個短延時，就可以完成。在寫字符和漢字

105、時需要用到字庫，由于本設計的所用的字數(shù)有限，因此只是利用字庫軟件組成一個小型字庫。</p><p>　　4.5 電纜防盜功能程序設計</p><p>　　監(jiān)控設備的主板負責與智能防盜中控模塊進行通信?？刂泼姘宄绦蛑饕芍鞒绦颉⒋兄袛嗵幚沓绦?、定時器中斷處理程序組成。具體程序流程圖如圖4.2、4.3、4.4所示[1]：</p><p>　　圖4.2 控制面板串行

106、中斷處理程序圖</p><p>　　圖4.3 控制面板主程序圖</p><p>　　圖4.4 控制面板定時中斷處理程序圖</p><p>　　主板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、MT8880中斷處理程序組成。具體程序流程圖如圖4.5、4.6、6.7所示[1]：</p><p>　　圖4.5 主板主程序圖</p><

107、;p>　　圖4.6 主板MT8880中斷處理程序圖</p><p>　　圖4.7 主板串行中斷處理程序圖</p><p>　　4.6 GPRS通訊程序設計</p><p>　　SIM300C模塊和MSP430F149的通訊是基于AT命令的，所以在設計通訊程序之前，必須對SIM300C的AT命令進行分析。</p><p>　　4.6

108、.1 SIM300C的AT命令解析</p><p>　　SIM300的AT命令符合協(xié)議“AT command set for GSM Mobile Equipment (GSM 07.07 version 6.4.0 Release 1997)”。</p><p>　　AT命令格式為：AT命令+回車（Enter）。AT是TENT10N碼必須位于語句的開頭命令可以是AT命令集中的一個或多個

109、命令，每行以回車結(jié)束[11]。</p><p>　　一個AT命令行可以包括一個或多個指令，不同的命令之間用分隔符來分開，分隔符可以是引號或空格。一條AT命令行可以包括多條指令，只要總的字符數(shù)不超過256個(包括引號)。</p><p>　　向SIM300C發(fā)送命令后，SIM300C會響應一個結(jié)果代碼來告訴終端命令的結(jié)果，結(jié)果代碼可以表示命令的執(zhí)行狀態(tài)和遠程MODEM的連接狀態(tài)等。</

110、p><p>　　所有的執(zhí)行命令都有名字，這些名字都以加號開頭，加號后面是l～16個額外的字</p><p><b>　　符[8]。</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，要通過GPRS模塊來完成基于TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡通訊，所以，選取AT命令集中用來實現(xiàn)這種通訊方式的命令來完成通訊任務。</p><p>　　4.6.2

111、 GPRS通訊功能的實現(xiàn)</p><p>　　在設計方案中已經(jīng)確定了GPRS的通訊模式是監(jiān)控設備的GPRS模塊開啟以后就主動的與監(jiān)控中心的固定IP建立連接，并在整個通訊過程中維持這條鏈路的暢通，所以，只要能建立好下位機與監(jiān)控中心之間的點對點連接，就等于建立了兩點之間的雙向的通訊鏈路，這樣以來，只有將要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過SIM300中的TCP／IP協(xié)議進行打包發(fā)送到網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)就可以到達監(jiān)控中心。所以，通訊的關(guān)鍵點就在