基于SIM300C的远程数据采集传输终端设计

3.1 A/D转换
　　MAX186为串行工作方式，在进行A/D转换之前要对MAX186进行配置。首先将CS管脚置低电平选通芯片，在SCLK管脚输入外部时钟，在时钟SCLK的每1个上升沿把1个最高位为“1”的控制字节的各位送入输入移位寄存器，控制器收到控制字节后，选择控制字中给定的模拟通道，并在SCLK下降沿启动A/D转换。控制字节的格式如表1所示。在控制字节的最后1位之后，SSTRB管脚有1个时钟周期的高电平，在其后的12个时钟周期SCLK的每1个下降沿，转换后数据的各位出现在DOUT端，单片机从DOUT管脚读入12位数字量。

3.2 GPRS通信
　　在GPRS通信中，有2种传输协议(TCP/UDP)可供选择。在本系统中，由于数据量相对较少，传输时间间隔较长，使用了更为可靠的TCP作为接入方式。
　　单片机通过串口使用AT指令[9]控制GPRS模块。系统启动后，为防止因上次使用时未关闭连接，造成连接服务器失败，所以单片机先向SIM300C发送关闭连接的指令：AT+CIPCLOSE，断开连接成功返回“CLOSE OK”。随后，单片机向SIM300C发送连接服务器命令：AT+CIPSTART=“TCP”、“202.205.84.222”、2020，用来将模块接入GPRS网络，使用“TCP”方式接入，服务器IP地址为202.205.84.222，侦听端口号为2020。连接指令送入GPRS模块后，单片机通过串口接收GPRS 模块返回的信息。返回“OK”说明指令正确，返回“ERROR”说明指令输入不正确，需要重新连接。等待一段时间后，GPRS 模块会返回1个字符串说明目前的连接状态：若返回“CONNECT OK”说明已经连上服务器；若连接失败，返回STATE状态：“CONNECT FAIL”，需要重新进行连接或者检查服务器的网络连接状态。
　　服务器连接成功后，单片机向SIM300C输入发送数据指令“AT+CIPSEND=20”，然后送入要发送的数据，包括帧头、16组数据及帧尾。
4 系统验证
　　对该系统的验证需要1台具有公网IP地址的计算机作为Internet上的服务器，1张开通GPRS功能的SIM卡且接入方式为CMNET，服务器数据收发DEMO软件。
　　实验中，将GPRS模块的串口与单片机串口相连，A/D转换芯片输入端以差分方式接入2路温度传感器PT100和1路湿度传感器。终端以30 s为1个周期，每1周期采集2片MAX186的8路差分输入模拟信号，采集结束，通过GPRS网络将数据发送到服务器。服务器端用Microsoft Winsock Control 6.0(SP6)控件开发了服务器端接收软件，完成对网络数据接收、数据存储及数据显示。服务器软件每次接收到终端的数据时，都将数据保存在一个文本文档内，并且记录接收数据的系统时间。图5为根据服务器文档记录的数据绘制的实验室24小时温度变化曲线。
　　测试结果表明：终端采集到的温度变化曲线符合实际温度变化，说明A/D转换部分能够准确地采集传感器输出的模拟信号；测试过程中，未发现GPRS模块与服务器端连接断开，观察服务器文本记录的数据，未发现数据丢失，数据均以30 s为1个周期被服务器接收，少数数据延迟几秒接收，说明以TCP协议进行数据传输是可靠的，即使无线网络发生拥塞时，也不会造成数据的丢失，而只是发生数据延迟。
　　本文设计的基于SIM300C模块的远程数据采集传输终端，具有成本低、体积小、布设方便、运行稳定等特点，克服了现场环境改造困难、布线成本高等问题，能够适应水产养殖环境中监测点分散和潮湿的环境，为现场环境数据的采集和数据的远程传输提出了一种解决方案。基于SIM300C的远程数据采集传输终端与远程服务器间可以通过GPRS无线网络进行可靠的数据传输，能够按设定的采集周期正确采集和传输现场环境数据，满足实际应用中对实时性的要求。在今后的研究中，需要为该系统增加LCD显示和键盘模块，以实现数据的实时显示，现场工作人员可以通过键盘对系统进行简单的控制；完善服务器端上位机软件，提供更为友好的数据显示界面。