多网融合的环境状况远程实时监测系统设计
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2.2.1 GPRS/GSM网络接口
STC12C5A60S2_2通过GPRS模块连接GPRS/GSM网络和Internet。GPRS模块主要采用明基公司的M23G设计，其内部集成PPP和TCP／IP协议栈；支持网络类型GPRS Class 8，GPRS Class B；共支持三个频段：EGSM 900MHz、DCS1800MHz和PCS1900 MHz，具有短消息服务、语音通话、数据传真等功能[3]。设计的GPRS模块工作稳定可靠，性价比高。
M23G的工作电压是3.3~4.5 V，设计电源的时候取3.8 V的电压，模块在工作中最大的瞬间电流能够达到2 A，考虑到大电流的需要，采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片LM2941构造GPRS电源。
STC12C5A60S2_2与M23G模块采用串行方式通信,波特率为9 600 b/s。M23G的DSR引脚与单片机的P2.4口相连，DSR为高表示模块处在数据模式，为低表示处在命令模式。M23G的DTR引脚与单片机的P1.1口相连，可通过控制此引脚电平的高低时间来进行M23G的数据态和命令态的切换。
2.2.2 PSTN网络接口
STC12C5A60S2_2经由eModem拨号，通过PSTN网络连接远端计算机。天石科技公司的串行总线eModem是5V TTL电平，可直接与单片机进行串行通信。该eModem具有14.4 kb/s～56 kb/s的传输速率, 支持V.32bis、V.34和V.90标准, 支持标准AT命令集拨号/自动应答功能, 具有普通Modem 的大部分技术参数及功能, 可方便地嵌入到微控制器设计中[4]。因为传输的数据量不大，eModem的流控功能可以不使用。STC12C5A60S2_2可通过P1.4引脚控制eModem进行复位。
3 软件设计
无线监测节点和网关中使用的单片机均为STC12C5A60S2，其固件用C51语言编写，在Keil uVision3中编译生成。监控中心的软件用LabVIEW设计，服务器网页用ASP语言编写。
3.1 Ad hoc网络
Ad hoc网络中的无线节点除了要采集传感器数据，进行人机交互外,还要查找路由，替其他节点转发数据。维护网络是一项很复杂的工作，采用传统的单一线程结构不能很好地满足要求。因此，从程序开发、维护方便的角度出发，将嵌入式实时多任务操作系统Small RTOS51移植于无线节点中的STC12C5A60S2单片机。
Small RTOS51具有公开源代码、可移植、可固化、占先式、中断管理和RAM需求小的特点[5]。如图4所示，让Ad hoc网络的AODVjr协议栈及其上层运行于Small RTOS51之上。网络层采用AODVjr路由算法，它可能要同时处理查找路由、维护路由、收发数据等工作， Small RTOS51能够即时处理上述几种任务，同时给应用层程序提供多任务接口。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/157096.htm
3.2 GPRS/GSM网络
单片机主要通过AT命令控制GPRS模块，以实现GPRS网络的连接、PDP激活、以太网接入和数据传输。GPRS模块常用的AT如表1所示。
3.3 PSTN网络
网关连接的eModem工作在自动应答的主叫模式下,单片机主要通过表2的AT命令对eModem进行设定和通信控制。通信主要有三个步骤：(1)初始化：设定结果码格式，回显命令及应答方式；(2)呼叫或应答：进入实际的数据/命令通信过程；(3)断开连接：挂机。
3.4 计算机端软件
服务器采用微软的IIS(Internet Information Service)技术，利用ASP语言编写动态网页代码，网关发送来的数据由服务器接收后，保存在后台ACCESS数据库中，操作者可登录服务器查询远程WSN的状况。
远端监控中心通过普通Modem连接PSTN网络，其计算机监测软件采用美国国家仪器NI(National Instruments)公司推出的虚拟仪器开发平台LabVIEW实现。它可以为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便。
利用LabVIEW也可以很方便地作图，把Modem接收到的温湿度数据进行直观显示，图5是用LabVIEW设计的软件界面。
融合Ad hoc网络、GPRS/GSM和PSTN的远程分布式系统可以充分发挥各种有线与无线、短距离与长距离网络的特点，实现优势互补，对环境状况进行实时监测。系统硬件成本低廉，对供电和通信网络的需求少，通信费用低，适用性广，人机交互界面友好，管理操作简单。适当改换传感器，系统即可在工农业监控、环境检测、安防、智能家电、医学等实际应用中广泛推广，产生良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] CHAKERES I D, KLEIN-VERNDT L. AODVjr, AODV simplified[J]. Mobile Computing and Communication Review,2002,6(3):100-101.
[2] 宏晶科技有限责任公司.STC12C5A60S2单片机器件手册[G]. 2009.
[3] BenQ Corp..M23 Datasheet(Version 0.1)[G]. 2006-11-1.
[4] 北京天石科技有限责任公司.嵌入式调制解调器eModem使用说明书[G]. 2001.
[5] 陈明计,周立功.嵌入式实时操作系统Small RTOS51原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
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