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

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　通信電纜的防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</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(shí)現(xiàn)的功能3</p><p>　　1.5.1 監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)的功能3</p><p>　　1.5.2 防盜監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)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(shè)計(jì)方案6</p><

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

5、信電纜防盜設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 設(shè)備硬件總體構(gòu)成8</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)實(shí)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(diǎn)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(luò)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.6 GPRS通訊模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.6.1 SIM300C模塊簡介15</p><p>　　3.6.2 通訊模塊硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.7 外圍測控模塊的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.7.1 人機(jī)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(shè)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(shè)計(jì)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(shè)備的總體軟件設(shè)計(jì)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(jī)接口模塊程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.5 電纜防盜功能程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.6 GPRS通訊程序設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)25</p><p>　　4.6.3 GPRS通訊程序的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.6.4 GPRS通信規(guī)約設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.6.5 心跳包設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)功能28</p><p>　　5.1 軟件設(shè)計(jì)方案28</p><p>　　5.2 軟件開發(fā)平臺(tái)28</p><p>　　5.3 軟件規(guī)劃配置29</p><p>

12、　　5.4 監(jiān)控軟件實(shí)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(shè)備的實(shí)現(xiàn)31</p><p><b>　　總 結(jié)32</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)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(shè)計(jì)</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(yīng)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(huì)經(jīng)濟(jì)造成了不可估量損失。尤其是近幾年來，傳統(tǒng)的防盜設(shè)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(bào)警等，不能及時(shí)有效的反饋通信電纜被盜信息，針對(duì)這一情況本文設(shè)計(jì)了一套全天24小時(shí)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)綜合利用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)絡(luò)（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(xué)科的前沿技術(shù)。主要介紹了用單片機(jī)和555集成電路制作的通信電纜防盜報(bào)警器的方法。通過555集成電路和單片機(jī)的配合，構(gòu)建了集數(shù)據(jù)采集（遙測）、遠(yuǎn)

15、程控制（遙控）、報(bào)警提示與處理（遙信）的三遙系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了管理部門系統(tǒng)的信息共享，通過報(bào)警主動(dòng)提示、維護(hù)人員快速反應(yīng)從而降低運(yùn)營成本，提高設(shè)施的利用率，通過24小時(shí)實(shí)時(shí)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(wù)，提高對(duì)通信電纜的防盜。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 555集成電路；單片機(jī)；Z igbee網(wǎng)絡(luò)；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(huì)傳遞信息、交流思想、傳播文化知識(shí)不可缺少的一種手段，在各種社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(shè)對(duì)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(shè)的，這樣就給某些不法分子偷盜電纜帶來了可乘之機(jī)。由此想到了利

23、用555定時(shí)器的定時(shí)功能來判斷斷纜的距離并制作出了經(jīng)濟(jì)、實(shí)時(shí)、可靠、實(shí)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(shè)置便可對(duì)外線電纜進(jìn)行監(jiān)控，只要電纜被盜割，本系統(tǒng)即可發(fā)出報(bào)警信息并能迅速測量出電纜斷點(diǎn)離中心配線架的距離，為電纜的自動(dòng)保護(hù)提供了切實(shí)、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(jià)的飛漲，國內(nèi)非法收購金屬銅的價(jià)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(xiǎn)，犯罪分子大肆對(duì)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(jì)損失，同時(shí)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(shí)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(yuǎn)程控制技術(shù)，設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)無法及時(shí)獲知，只有靠大量工作人員巡視、市民報(bào)修等手段來了解。從而無法實(shí)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(jì)，達(dá)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(shè)對(duì)數(shù)越來越多、距離越來越長的電纜，這就對(duì)設(shè)備巡視的工作量也越來越大；同時(shí)由于人工巡視存在周期問題，導(dǎo)致有關(guān)部門無法及時(shí)掌握設(shè)備的故障情況。因此

26、，建立智能通信電纜無線遠(yuǎn)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(gè)典型的分布式監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)于一體的高科技系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)借助一定的通信通</p><p>　　道，可以對(duì)通信電纜運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)信息等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控的測控系統(tǒng)，集

27、中實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和控制。</p><p>　　在國外，已經(jīng)普遍利用計(jì)算機(jī)實(shí)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(gè)自動(dòng)化程序，自主實(shí)施防盜監(jiān)控已構(gòu)成一個(gè)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(shè)施統(tǒng)一性差、故障率高。由于沒有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和通訊功能，無法實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，所以運(yùn)行、操作結(jié)果不能集中監(jiān)測、記錄和統(tǒng)計(jì)。而管理部門多

28、數(shù)采用“人工巡視”的形式，不僅耗費(fèi)大量的人力和物力，而且實(shí)時(shí)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(fù)雜，環(huán)境干擾嚴(yán)重，很多先進(jìn)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(jī)設(shè)備在不斷更新，而且系統(tǒng)軟件也在不斷升級(jí)，犯罪分子瘋狂對(duì)通信電纜的不斷盜割的情況下。采用先進(jìn)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(shè)施建設(shè)的當(dāng)務(wù)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(huì)傳遞信息 交流思想、傳播文化知識(shí)不可缺少的一種手段在各種社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(jī)設(shè)備在不斷更新，而且系統(tǒng)軟件也在不斷升級(jí)，這就對(duì)系統(tǒng)維護(hù)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(hù)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(hù)手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的要求。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，結(jié)合各行業(yè)實(shí)際取得了許多成果，極大的推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展。通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)要求符合時(shí)代進(jìn)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(jì)算機(jī)、通信等先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)研制一套自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠、高效、使用維護(hù)方便的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備正是本課題項(xiàng)目要解決的問題。</p><p>　　針對(duì)以上實(shí)際

31、情況，本論文設(shè)計(jì)的通信電纜無線遠(yuǎn)程監(jiān)控防盜系統(tǒng)，采用GPRS、GPS、ZIGBEE等多項(xiàng)新技術(shù)，能夠完美地實(shí)現(xiàn)通信電纜無線遠(yuǎn)程跟蹤、遠(yuǎn)程調(diào)控；并對(duì)通信電纜實(shí)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(shí)間內(nèi)語音通知值班人員，具有被盜報(bào)警及時(shí)，被盜地點(diǎn)準(zhǔn)確和事后被盜通訊電纜追蹤的優(yōu)點(diǎn)，而且可把相應(yīng)的數(shù)據(jù)送至監(jiān)控中心，能夠在任意時(shí)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(xì)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(diǎn)：</p><p>　　(1) 監(jiān)控電纜實(shí)時(shí)狀態(tài)</p><p>　　中央控制室能定期自動(dòng)巡測，或隨機(jī)地遙測各路段電纜的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p><b>　　(2) 防盜</b></p><p>　　通信電纜

33、智能報(bào)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(bào)警方式</b></p><p>　　當(dāng)監(jiān)控設(shè)備終端發(fā)生報(bào)警時(shí)，中央控制室計(jì)算機(jī)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)語音、文字報(bào)警，并具有短消息方式將故障直接傳送至管理人員手機(jī)上的功能。</p><p><b>　　(4) 手機(jī)搖控</b></p&

34、gt;<p>　　系統(tǒng)可接收外出管理人員手機(jī)遙控信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電纜防盜監(jiān)控的控制。</p><p>　　1.5 本課題要實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　1.5.1 監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　針對(duì)以上現(xiàn)狀和要求本課題項(xiàng)目要設(shè)計(jì)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(dòng)遙控：監(jiān)控中心PC可自動(dòng)按照經(jīng)緯度自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　手動(dòng)遙控：可通過PC手動(dòng)設(shè)置。同時(shí)可通過執(zhí)行處理緊急事件。</p><p><b>　　(2) 遙測</b></p><p>　　自動(dòng)巡檢：監(jiān)控中心PC對(duì)通信電纜進(jìn)行定時(shí)數(shù)據(jù)采集(巡檢時(shí)間可設(shè))。&

36、lt;/p><p>　　手動(dòng)巡檢：用戶通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊查詢各點(diǎn)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(bào)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(bào)警信息進(jìn)行綜合處理，并通過短信方式傳達(dá)給管理人員，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警。多種報(bào)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理、手動(dòng)動(dòng)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(shí)現(xiàn)的功能&

38、lt;/p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)是以16位單片機(jī)為核心的智能嵌入式系統(tǒng)，能根據(jù)中心發(fā)送的相應(yīng)指令進(jìn)行動(dòng)作、主要能實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定以及數(shù)據(jù)查詢功能。</p><p><b>　　(1) ID設(shè)定</b></p><p>　　每個(gè)防盜監(jiān)控系統(tǒng)所在的配電箱有唯一的身份識(shí)別ID，本系統(tǒng)ID采用6位數(shù)字組成。一個(gè)監(jiān)控中心最大管理10萬個(gè)末端。</p&

39、gt;<p>　　(2) 中心IP地址、域名地址設(shè)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(shè)定。</p><p>　　(3) 系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)支持離線系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定。當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常、維護(hù)人員可在現(xiàn)場通過按鍵校準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)間。</p><p>

40、　　(4) 繼電器開關(guān)燈時(shí)間及模式設(shè)定</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)可控制4個(gè)的繼電器。每個(gè)繼電器開關(guān)燈模式以及開關(guān)燈時(shí)間均可通過現(xiàn)場按鍵進(jìn)行配置。</p><p><b>　　(5) 自檢功能</b></p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)模塊進(jìn)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(shí)可通過按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)接觸器控制開、關(guān)。</p><p>　　(8) 通訊報(bào)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(jìn)行通訊、響應(yīng)中心的指令、同時(shí)能將現(xiàn)</p><p>　　場報(bào)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(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有的功能和設(shè)計(jì)原則，確定了監(jiān)控防盜設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案；第三章詳細(xì)闡述通信電纜防盜監(jiān)控設(shè)備的模塊設(shè)計(jì)；第四章分析了通信電纜防盜監(jiān)控設(shè)備軟件的整體架構(gòu)及具體實(shí)現(xiàn)方法；第五章對(duì)監(jiān)控中心軟件的配置方案及實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了初步的研究；第六章介紹所設(shè)計(jì)的通信電纜監(jiān)控防盜的實(shí)現(xiàn)；最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。</p><p>　　第二章 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2

44、.1 通信電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所遵循的原則</p><p>　　（1） 經(jīng)濟(jì)性要求：由于測控系統(tǒng)是為實(shí)際工程需要所設(shè)計(jì)的，所以必須考慮經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。為了獲得較高的性價(jià)比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)該盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案，在滿足性能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能采用簡單的方案，從而節(jié)省工程的實(shí)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(biāo)，也是設(shè)備技術(shù)水平的主要體現(xiàn)，系統(tǒng)及監(jiān)控終端在設(shè)計(jì)上增加了各種防范措施和糾錯(cuò)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(shè)備能經(jīng)受電磁干擾、沖擊耐壓、靜電輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境下正常操作。</p><p>　　（3） 操作和維護(hù)要求：測控系統(tǒng)必須具備很強(qiáng)的可操作性，應(yīng)該使工作人員能夠簡單方便的進(jìn)行現(xiàn)場操作和中心監(jiān)控操作。從維護(hù)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>　?。?） 實(shí)時(shí)性要求：系統(tǒng)以無線通信網(wǎng)絡(luò)為傳輸通道，各監(jiān)控終端時(shí)刻保持在線，確保監(jiān)控中心命令能過迅速及時(shí)下達(dá)執(zhí)行，監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)、狀態(tài)及各種異常報(bào)警信息能夠立即傳送至監(jiān)控中心，為管理人員迅速反應(yīng)提供技術(shù)保障。</p><p>　　2.1.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)架構(gòu)</p><p>　　通信電纜監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)典型分散式測控、集中式管理的系統(tǒng)，可對(duì)所有通信

47、電纜進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。通信電纜遠(yuǎn)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(shè)施的監(jiān)控設(shè)備；二是用于電纜防盜的電纜智能防盜系統(tǒng)；三是用于遠(yuǎn)程無線通信處理任務(wù)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(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通信電纜遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理等功能。</p><p>　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.l GPRS通訊設(shè)計(jì)</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(gè)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(gè)GPRS用戶復(fù)用到同一個(gè)物理信道上；另一方面，它使用了動(dòng)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(wù)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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程通信，節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用．

49、同時(shí)設(shè)計(jì)一套帶有CRC碼檢驗(yàn)的GPRS通信協(xié)議，保證了通信數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。GPRS域名訪問方式實(shí)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(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接DNS服務(wù)器．并將中心的域名發(fā)送給DNS服務(wù)器，DNS服務(wù)器對(duì)中心域名解析，解析成功后無線遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備便可與中心建立連接。域名訪問的實(shí)現(xiàn)需要利用DNS解析服

50、務(wù)器提供服務(wù)，本文采用花生殼域名解析客戶端來完成域名解析任務(wù)。首先，中心的服務(wù)器申請(qǐng)一個(gè)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(yuǎn)程監(jiān)控只需知道中心所開啟的域名，通過相應(yīng)的AT指令對(duì)GPRS模塊進(jìn)行操作，即可實(shí)現(xiàn)GPRS域名方式訪問，當(dāng)域名訪問成功后，DNS服務(wù)器將不起作用，這樣整個(gè)GPRS域名訪問已經(jīng)完成，接下來進(jìn)行的GPRS通信與域名無關(guān)。</p><p>　　2.2.2 通信電纜防盜設(shè)計(jì)<

51、;/p><p>　　目前，國內(nèi)已有一些生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了相應(yīng)的通信電纜報(bào)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(bào)率高，不可靠。針對(duì)這些問題，本文采用更為科學(xué)可靠的檢測技術(shù)以及采用ZIGBEE無線通信報(bào)警手段設(shè)計(jì)出電纜防盜監(jiān)控設(shè)施，具體實(shí)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(shè)計(jì)原則，對(duì)通信電纜測控系統(tǒng)進(jìn)行了具體的需求分析和要求實(shí)現(xiàn)的功能，完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)；然后通過對(duì)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(yùn)用在遠(yuǎn)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(luò)完成無線報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第三章 防盜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　

53、3.1 設(shè)備硬件總體構(gòu)成</p><p>　　防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備終端主要包括：強(qiáng)電主回路、開關(guān)電源、人機(jī)接口、通信模塊、數(shù)據(jù)采集單元等部分。強(qiáng)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(dòng)空氣斷路器、調(diào)壓變壓器、保護(hù)控制電路等組成，用于實(shí)現(xiàn)通信電纜防盜和故障保護(hù)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(jī)接口功能較簡單，用于手動(dòng)控制和顯示有關(guān)檢測模擬量的數(shù)值

54、等。通信模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備終端的聯(lián)網(wǎng)功能。</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本通信電纜防盜報(bào)警器可以同時(shí)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。控制面板主要實(shí)現(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(shí)間、斷纜號(hào)、距離等）；主板主要實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控電纜的接口、報(bào)警接口、對(duì)電纜進(jìn)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(jìn)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(jī)（MCU）選用的是TI公司的MSP430；外部存儲(chǔ)器為TI公司的MSP430，主要用于存儲(chǔ)報(bào)警聯(lián)系用的電話號(hào)碼、電纜的校驗(yàn)距離等數(shù)據(jù)；LED在正常狀態(tài)下顯示時(shí)間信息，在有斷纜的情況下顯示

56、斷纜編號(hào)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(hào)碼、校驗(yàn)時(shí)間、距離、進(jìn)行系統(tǒng)控制等功能提供人機(jī)接口。在該電纜防盜報(bào)警器中可以設(shè)置6組電話號(hào)碼，當(dāng)出現(xiàn)斷纜時(shí)，除報(bào)警器自帶的喇叭會(huì)用語音報(bào)警外，主機(jī)還輪流撥打這6組電話進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警電話摘機(jī)后，接收?qǐng)?bào)警的人可以通過電話上的按鍵確認(rèn)該報(bào)警。當(dāng)某路電纜的報(bào)警被確認(rèn)后，主機(jī)再循環(huán)檢測各條電纜通斷情況時(shí)會(huì)跳過該電纜。</p><p>　　在主板中單片機(jī)（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(chǔ)報(bào)警用的語音信息。語音報(bào)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(bào)警時(shí)可報(bào)出斷纜編號(hào)、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(bào)警時(shí)撥打報(bào)警電話及從對(duì)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(bào)警器距離測量原理圖</p><p>　　由于外線電纜被盜割時(shí)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(duì)雙絞線是否斷掉即可。在應(yīng)用時(shí)只需從被保護(hù)的電纜中拿出一對(duì)雙絞線

59、接到圖3的外線1、2上，且這對(duì)雙絞線不能作為用戶線使用。平常工作時(shí)，這對(duì)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(diǎn)連在一起，由單片機(jī)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(jī)上的電平應(yīng)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(huì)形成一個(gè)對(duì)地電容C，實(shí)驗(yàn)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(dāng)檢測到電纜被盜割后，通過單片機(jī)和M74HC595控制相應(yīng)的繼電器吸合，將外線接到繼電器的常開觸點(diǎn)上，這樣相當(dāng)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(shí)再通過單片機(jī)送一個(gè)低脈沖信號(hào)到555的TRIG端，就會(huì)在555的Q端觸發(fā)出一個(gè)高電平脈沖信號(hào)，其持續(xù)時(shí)間為1.1*C*R1秒。通過單片機(jī)監(jiān)測此高</p><p>　　圖3.4 電纜防盜報(bào)警器距離測量原理

61、圖（斷纜）</p><p>　　電平的持續(xù)時(shí)間，再和保存在EEPROM中此電纜的校驗(yàn)值對(duì)比，即可準(zhǔn)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(jī)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)高速信息處理、數(shù)字化控制及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)啟停時(shí)間長，系統(tǒng)的可靠性不如采用專用芯片實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)系統(tǒng)，因此在可

62、靠性要求很高的場合，多采用單片機(jī)作為測控系統(tǒng)的主控制器。同時(shí)，在測控系統(tǒng)中，作為主控制器的單片機(jī)對(duì)測控系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)提高具有舉足輕重的作用，因此選擇性能優(yōu)良的單片機(jī)是提高控制系統(tǒng)性能指標(biāo)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(shè)計(jì)任務(wù)的復(fù)雜程度來決定選擇什么樣的單片機(jī)。</p><p><b>　　(2) 存儲(chǔ)器</b></p><p>　　研發(fā)階段，推薦使用Flash單片機(jī)，它有電寫入、電擦除的優(yōu)點(diǎn)，使得修改程序很方便，可以提高開發(fā)速度對(duì)于初具規(guī)模的產(chǎn)品可選用OTP單片機(jī)，可省去掩膜時(shí)間，加快產(chǎn)品的上市時(shí)間選用時(shí)程序存儲(chǔ)器的容量只要夠用就行了，不然會(huì)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(jī)。</p><p><b>　　(3) 運(yùn)行速度</b></p><p>　　單片機(jī)的運(yùn)行速度首先看時(shí)鐘頻率，指令集，幾個(gè)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期在選用單片機(jī)時(shí)要根據(jù)需要選擇速度，不要片面追求高速度，單片機(jī)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(jī)時(shí)首先要考慮的問題之一，根據(jù)實(shí)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(dòng)能力、驅(qū)動(dòng)電流大的單片機(jī)可以簡化外圍電路。</p><p>　　(5) 定時(shí)／計(jì)數(shù)器</p><p>　　多數(shù)單片機(jī)提供2~3個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，有些定時(shí)／計(jì)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(shè)計(jì)，而且能少占用CPU的資源?，F(xiàn)在還有不少單片機(jī)提供了看門狗定時(shí)器(WDT)，當(dāng)單片機(jī)“死機(jī)”后可以自動(dòng)復(fù)位。選用時(shí)可根據(jù)自己的需要和編程要求進(jìn)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(fèi)。</p><p><b>　　(6) 串行接口</b></p><p>　　單片機(jī)常見的串行接口有：標(biāo)準(zhǔn)UART接口、增強(qiáng)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(jī)都提供了UART接口，也有部分單片機(jī)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(jī)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(jī)提供了DA轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)集成片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，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(hào)。可方便實(shí)現(xiàn)D／A輸出功能。PWM輸出模塊也可以用來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速等功能。單片機(jī)內(nèi)部集成的電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如作閾值檢測，實(shí)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(jī)的工作電壓最低可以達(dá)到1.8V，最高為6V，常見的是3V和5V單片機(jī)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(shí)要考慮是否要用到單片機(jī)的掉電模式，如果要用的話必須選擇有相應(yīng)功能的單片機(jī)。</p><p><b>　　(9) 封裝形式</b></p><p>　　單片機(jī)常見的封裝形式有：DIP(雙列直插式封裝)、PLCC(PLCC要對(duì)應(yīng)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(jī)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(yīng)如此。單片機(jī)加密后的保密性能也要好，這樣可保證你的知識(shí)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(jī)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(jí)、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機(jī)內(nèi)部有無時(shí)鐘振蕩器等等。</p><p>　　3.4.2 MSP430的特點(diǎn)</p><p>　　TI公司的MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)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(wù)的快速執(zhí)行，縮短工作時(shí)間，大多數(shù)指令一個(gè)時(shí)鐘周期里完成。提供的多種存儲(chǔ)器選擇方式，簡化了各類應(yīng)用中MS

72、P430的設(shè)計(jì)；ESD保護(hù)，增強(qiáng)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(jī)本身具有的JTAG接口或片內(nèi)BOOT ROM就可以在一臺(tái)PC機(jī)及一個(gè)結(jié)構(gòu)小巧的JTAG控制器的幫助下實(shí)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(shè)計(jì)可以完成全部功能，實(shí)精確的、始終一致的選擇性匹配保護(hù)，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(fù)雜、外界干擾強(qiáng)等原因，技防盜產(chǎn)品經(jīng)常在現(xiàn)場環(huán)境中時(shí)常失效，出現(xiàn)誤報(bào)或則有警不報(bào)的情況，造成很大損失。針對(duì)該問題，本文設(shè)計(jì)了一套更為可靠的電纜防盜系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個(gè)主端和N個(gè)末端構(gòu)成。末端和主端之間通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(bào)警器、通信電纜防盜報(bào)警系統(tǒng)和安裝在后套微機(jī)上的信息管理系統(tǒng)組成，整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜線路的防盜、報(bào)警和報(bào)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(gè)監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)配備一臺(tái)通信電纜防盜報(bào)警器，通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)主機(jī)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(luò)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(shí)將現(xiàn)場的地點(diǎn)、名稱、時(shí)間等傳送到控制中心報(bào)警，管理人員可及時(shí)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(fù)雜、所處環(huán)境干擾強(qiáng)，如何使用經(jīng)濟(jì)可靠的通訊方式報(bào)警是十分重要的。解決方案使用ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　(2) 利用ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)，使用無線通訊方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備主動(dòng)報(bào)警功能，通常情況下使用電池。</p><p>　　3.5.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　　ZigBee采取了IEEE 8

79、02.15.4強(qiáng)有力的無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點(diǎn)：省電、簡單、成本又低的規(guī)格；同時(shí)，增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層可使用的頻段有3個(gè)，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(gè)，在中國采用2.4G頻段，是免申請(qǐng)和免使用費(fèi)的頻率。Zigbee犀大的優(yōu)點(diǎn)的支持自組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)自愈能力強(qiáng)、通信可靠，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)容量可支持多大65535個(gè)設(shè)備加入[7]。</

80、p><p>　　3.6 GPRS通訊模塊設(shè)計(jì)</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(shí)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(jí)設(shè)計(jì)，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(yīng)環(huán)境的能力比較強(qiáng)；自帶串口，便于與MSP430的串行通訊；具有狀態(tài)指示標(biāo)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(shí)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(shè)計(jì)</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(hào)線，除了RXD和TXD是負(fù)責(zé)真正的數(shù)據(jù)傳輸工作之外，其他的信號(hào)均是用來完成硬件握手的信號(hào)。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(shí)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(hào)用來通知GPRS模塊：MSP430準(zhǔn)備準(zhǔn)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(dòng)與重啟,當(dāng)出現(xiàn)GPRS長時(shí)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(hù)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(shè)計(jì)</p><p>　　3.7.1 人機(jī)接口模塊</p><p>　　所用的處理器MSP430F149具有豐富的口線，滿足整個(gè)系

85、統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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(yīng)的控制線。D／I表示數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)是點(diǎn)陣數(shù)據(jù)還是控制命令，R／W表示當(dāng)前的操作是讀或?qū)懖僮?，RST是復(fù)位控制端，E是使能控制端，CS2、CS1是左右點(diǎn)陣片選，其組合功能的含義是：01是選擇左區(qū)，為10時(shí)選擇右區(qū)。液晶顯示器驅(qū)動(dòng)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(gè)滑動(dòng)變阻器以達(dá)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(hù)性，方便工作人員在現(xiàn)場對(duì)監(jiān)控終端的測試和維護(hù)，在本系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了這部分人機(jī)接口電路。它包括將相關(guān)信息輸出到LCD進(jìn)行顯示的電路，以及利用鍵盤輸入來設(shè)定和修改存儲(chǔ)在MSP430F149中的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的電路。由于選用了帶有FLASH存儲(chǔ)器的單片機(jī)作為主控制器，可以方便的修改設(shè)

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(duì)通信電纜中的一些參數(shù)進(jìn)行即時(shí)設(shè)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(shè)計(jì)原則。另外，考慮到液晶模塊將負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)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(diǎn)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(dòng)芯片采用LCMl2864，它主

88、要由行驅(qū)動(dòng)器／列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成．可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)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(yùn)行中各支路的電平參數(shù)值，以及在用鍵盤設(shè)置參數(shù)的同時(shí)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(shí)現(xiàn)。</p><p>　　另外，8255

89、A的PC3，PC4分別接兩個(gè)LED，作為電纜監(jiān)控終端運(yùn)行正常與故障狀態(tài)的指示燈。在設(shè)計(jì)鍵盤輸入功能的時(shí)候，考慮到鍵盤在實(shí)際操作中的作用和參數(shù)設(shè)置的方式，決定采用四個(gè)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(hào)，在軟件程序中判斷按下的是什么鍵，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，為了現(xiàn)場調(diào)試的方便，電纜監(jiān)控終端還設(shè)置了手動(dòng)／自動(dòng)控制開關(guān)。</p>

90、<p>　　本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的液晶顯示和鍵盤構(gòu)成了直觀和友善的人機(jī)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(dāng)重要，它的穩(wěn)定可靠的工作是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和本地開關(guān)燈控制的保證?，F(xiàn)場是靠動(dòng)力柜中的三相接觸

91、器來控制開關(guān)，由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限和抗干擾性的要求，單片機(jī)通過中間繼電器來控制交流接觸器的開關(guān)[9]。同時(shí)繼電器的吸合與斷開又會(huì)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(shè)計(jì)的思想，將開關(guān)量采集及控制模塊單獨(dú)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(kuò)展。</p><p>　　3.8 監(jiān)控防盜設(shè)備的硬件抗干擾措施</p><p>　　為

92、了保證下位機(jī)系統(tǒng)能可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，在設(shè)計(jì)下位機(jī)硬件系統(tǒng)時(shí)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(jí)輸入端串接電容，初、次級(jí)線圈間屏蔽層與初級(jí)電容中心接點(diǎn)接大地，次級(jí)外屏蔽層接板地，這是硬件抗干擾的關(guān)鍵手段。次級(jí)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(hù)作用。</p><p>　　(4) I／O口用光電、磁電、繼電器隔離，同時(shí)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(fù)位電壓檢測電路。防止復(fù)位不充分，CPU就工作，尤其有EEPROM的器件，復(fù)位不充份會(huì)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(shè)備的硬件設(shè)計(jì)工作。首先，根據(jù)系統(tǒng)的硬件功能和設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，確定了總體的硬件設(shè)計(jì)方案。其次，在充分考慮了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，選取了TI公司的MSP430型單片機(jī)作為監(jiān)控終端的微處理器，并對(duì)與主控制器相關(guān)的外圍電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后，具體設(shè)計(jì)出了監(jiān)控終端的測控系統(tǒng)，主要包括人機(jī)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(shè)計(jì)。最后，針

96、對(duì)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(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)定可靠的電纜防盜解決方案。在監(jiān)控設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)過程中還充分考慮到了硬件抗干擾等問題。整個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，嚴(yán)格遵循了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，并以實(shí)際需要作為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)能滿足電纜遠(yuǎn)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(shè)計(jì)</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(shè)備的軟件設(shè)計(jì)主要是圍繞著MSP430進(jìn)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(jī)MSP430系列單片機(jī)開發(fā)的軟件環(huán)境，該開發(fā)環(huán)境包含項(xiàng)目管理、源代碼編輯和強(qiáng)大的程序調(diào)試環(huán)境。該調(diào)試器是一個(gè)強(qiáng)大的壘特性調(diào)試器，允許用戶在PC機(jī)上完全模擬目標(biāo)程序、指令集和片內(nèi)外功能。該

98、平臺(tái)功能強(qiáng)大．價(jià)格便宜，是廣大工程師進(jìn)行MSP430單片機(jī)開發(fā)的理想平臺(tái)。</p><p>　　4.2 監(jiān)控設(shè)備的總體軟件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　通信電纜監(jiān)控設(shè)備軟件系統(tǒng)主要完成的任務(wù)有：初始參數(shù)按鍵配置、人機(jī)界面顯示、電平參數(shù)采集、手動(dòng)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(shè)計(jì)思想來設(shè)計(jì)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)的軟件。</p&g

99、t;<p>　　監(jiān)控設(shè)備與監(jiān)控中心的GPRS通訊，實(shí)時(shí)性與可靠性是整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的保障，所以將其設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)，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(dāng)有被允許的中斷標(biāo)志置位時(shí)就轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置進(jìn)行處理，然后回到進(jìn)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(jī)接口模塊等。</p><p>　　系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)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(chǔ)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(luò)故障等原因無法與監(jiān)控中心進(jìn)行通訊連接，監(jiān)控設(shè)備也可以進(jìn)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(jìn)而將會(huì)在while(1)這個(gè)死循環(huán)中調(diào)用各個(gè)模塊的子函數(shù)，只有當(dāng)系統(tǒng)又一次復(fù)位后，才又進(jìn)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(huì)將系統(tǒng)復(fù)位后重新運(yùn)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(gè)口線。根據(jù)各個(gè)口線的不同用處，分別設(shè)置其輸入輸出方向與第二功能選擇。</p><p>　　(2) 初始化各個(gè)寄存器。主要是初始化各個(gè)通訊模塊的波特率及其通訊方式。</p>

102、<p>　　(3) 對(duì)時(shí)鐘源的選擇和頻率的設(shè)定，其中包括：啟動(dòng)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(duì)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(shè)定要送LCD顯示的初始字符串。</p><p>　　(5) 從外部EEPROM中讀取存儲(chǔ)的電

103、平參數(shù)相關(guān)的狀態(tài)標(biāo)志。</p><p>　　(6) 按鍵設(shè)置模塊ID，系統(tǒng)時(shí)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(zhǔn)備。在初始化程序中，完成了上述這些工作，為后面的各個(gè)軟件功能模塊的正常運(yùn)行做好了充足的準(zhǔn)備。</p><p>　　4.4 人機(jī)接口模塊程序設(shè)計(jì)</p><p&g

104、t;　　在本系統(tǒng)中采用了深圳拓?fù)湮⒌腖CMl21864液晶顯示模塊，用以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)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(jìn)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(shí)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(gè)過程中，在使能信號(hào)E的跳變中利用一個(gè)短延時(shí)，就可以完成。在寫字符和漢字

105、時(shí)需要用到字庫，由于本設(shè)計(jì)的所用的字?jǐn)?shù)有限，因此只是利用字庫軟件組成一個(gè)小型字庫。</p><p>　　4.5 電纜防盜功能程序設(shè)計(jì)</p><p>　　監(jiān)控設(shè)備的主板負(fù)責(zé)與智能防盜中控模塊進(jìn)行通信?？刂泼姘宄绦蛑饕芍鞒绦?、串行中斷處理程序、定時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)</p><p>　　SIM300C模塊和MSP430F149的通訊是基于AT命令的，所以在設(shè)計(jì)通訊程序之前，必須對(duì)SIM300C的AT命令進(jìn)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(gè)或多個(gè)

109、命令，每行以回車結(jié)束[11]。</p><p>　　一個(gè)AT命令行可以包括一個(gè)或多個(gè)指令，不同的命令之間用分隔符來分開，分隔符可以是引號(hào)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(gè)(包括引號(hào))。</p><p>　　向SIM300C發(fā)送命令后，SIM300C會(huì)響應(yīng)一個(gè)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(yuǎn)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(hào)開頭，加號(hào)后面是l～16個(gè)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(luò)通訊，所以，選取AT命令集中用來實(shí)現(xiàn)這種通訊方式的命令來完成通訊任務(wù)。</p><p>　　4.6.2

111、 GPRS通訊功能的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　在設(shè)計(jì)方案中已經(jīng)確定了GPRS的通訊模式是監(jiān)控設(shè)備的GPRS模塊開啟以后就主動(dòng)的與監(jiān)控中心的固定IP建立連接，并在整個(gè)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(jī)與監(jiān)控中心之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，就等于建立了兩點(diǎn)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(jìn)行打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)就可以到達(dá)監(jiān)控中心。所以，通訊的關(guān)鍵點(diǎn)就在