实验三  全站仪数字测图外业数据采集指导书

  

一、实验目的与要求

1．掌握用GTS-102N全站仪进行数字测图外业数据采集的作业方法。

2．会使用数字测图系统软件进行数据传输。（如CASS7.0）。

二、实验内容

1．全站仪地面数字测图外业数据采集。

2．全站仪数字化测图的数据传输。

三、实验步骤简要

数字化测图根据所使用设备的不同，可采用两种方式实现：草图法和电子平板法。电子平板法由于笔记本电脑价格较贵，电池连续使用短，数字测图成本高，固实际中多采用草图法。

1．草图法数字测图的流程：外业使用全站仪测量碎部点三维坐标的同时，领图员绘制碎部点构成的地物形状和类型并记录下碎部点点号(必须与全站仪自动记录的点号一致)。

内业将全站仪或电子手簿记录的碎部点三维坐标，通过CASS传输到计算机、转换成CASS坐标格式文件并展点，根据野外绘制的草图在CASS中绘制地物。如图1所示。

                           图1草图法数字测图的流程

2．全站仪野外数据采集步骤

①置仪：在控制点上安置全站仪，检查中心连接螺旋是否旋紧，对中、整平、量取仪器高、开机。

②创建文件：在全站仪Menu中，选择“数据采集”进入“选择一个文件”，输入一个文件名后确定，即完成文件创建工作，此时仪器将自动生成两个同名文件，一个用来保存采集到的测量数据，一个用来保存采集到的坐标数据。

③输入测站点：输入一个文件名，回车后即进入数据采集之输入数据窗口，按提示输入测站点点号及标识符、坐标、仪高，后视点点号及标识符、坐标、镜高，仪器瞄准后视点，进行定向。

④测量碎部点坐标：仪器定向后，即可进入“测量”状态，输入所测碎部点点号、编码、镜高后，精确瞄准竖立在碎部点上的反光镜，按“坐标”键，仪器即测量出棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面输入的坐标文件中，同时将碎部点点号自动加1返回测量状态。再输入编码、镜高，瞄准第2个碎部点上的反光镜，按“坐标”键，仪器又测量出第2个棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面的坐标文件中。按此方法，可以测量并保存其后所测碎部点的三维坐标。

⑤临时测站点的测量：    在数据采集过程中，有些碎部点用已有的控制点无法测到，这时需临时增加一个测站点，临时测设点的测量是根据前述的碎部点测量中的（侧视）菜单进行，只是在测量之前要输入临时测站点的测站名而已，方法不变。其所得到的坐标数据同样被保存在文件中。

3．下传碎部点坐标：完成外业数据采集后，使用通讯电缆将全站仪与计算机的COM口连接好，启动通讯软件，设置好与全站仪一致的通讯参数后，执行下拉菜单“通讯/下传数据”命令；在全站仪上的内存管理菜单中，选择“数据传输”选项，并根据提示顺序选择“发送数据”、“坐标数据”和选择文件，然后在全站仪上选择确认发送，再在通讯软件上的提示对话框上单击“确定”，即可将采集到的碎部点坐标数据发送到通讯软件的文本区。

4．格式转换：将保存的数据文件转换为成图软件（如CASS）格式的坐标文件格式。执行下拉菜单“数据/读全站仪数据”命令，在“全站仪内存数据转换”对话框中的“全站仪内存文件”文本框中，输入需要转换的数据文件名和路径，在“CASS坐标文件”文本框中输入转换后保存的数据文件名和路径。这两个数据文件名和路径均可以单击“选择文件”，在弹出的标准文件对话框中输入。单击“转换”，即完成数据文件格式转换。

5．展绘碎部点、成图：执行下拉菜单“绘图处理/定显示区”确定绘图区域；执行下拉菜单“绘图处理/展野外测点点位”，即在绘图区得到展绘好的碎部点点位，结合野外绘制的草图绘制地物；再执行下拉菜单“绘图处理/展高程点”。经过对所测地形图进行屏幕显示，在人机交互方式下进行绘图处理、图形编辑、修改、整饰，最后形成数字地图的图形文件。通过自动绘图仪绘制地形图。

四、仪器及工具

全站仪1套、棱镜及杆、框1套、计算机1台。

五、注意事项

1．  控制点数据由指导教师统一提供。

2．  在作业前应做好准备工作，全站仪的电池、备用电池均应充足电。

3． 测图单元的划分，尽量以自然分界为界，如河流、道路等等以便于地形图的施测， 也减少了接边的问题。  

3．  采用数据编码时，数据编码要规范、合理。

4．  能够测量到的点尽量实测，尽量避免用钢尺量取。因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高些。  。

5．  外业进行数据采集时，一定要注意实地的地物地貌的变化，尽可能地详细记录，不要把疑问点带回到内业处理。

六、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验三全站仪数字测图外业数据采集实验报告

实验时间：         班级：       作业小组：      实验人员姓名：

一、实验目的

二、实验内容

三、实验记录与成果

1、  数字地形测量记录表（作附件）

2、草图（作附件）

四、实验体会或收获

数字地形测量记录表

测站:     测站高程:         仪器高:          定向点:       测量小组:     

 

第二篇：野外数据采集与远程传输系统设计

东北师范大学

硕士学位论文

野外数据采集与远程传输系统设计

姓名：杨乐

申请学位级别：硕士

专业：电路与系统

指导教师：王连明

20090501

摘要

传统的野外数据采集需要人员到现场采集，采用这种方式一般信息反馈较慢。在一些地形复杂、气候恶劣或人们不能时刻停留的地方，现场信息采集十分困难，同时采集人员的生命安全难以得到保障。随着无线通信技术与网络的发展，越来越多的电子设备安装了无线通讯和网络功能。通用分组无线业务（ＧＰＲＳ）技术将互联网等宽带数据网络与无线通信网络连接在一起，ＧＰＲＳ的应用范围很广，可以用于互联网开发、移动性管理以及无线监控等方面。

本文针对ＧＰＲＳ在野外数据采集与传输系统的应用，通过无线传输的方式解决了野外数据传输的问题。在远程节点部分用ＡＶＲ单片机作为主控芯片。当传感器采集到相应的数据后传送给ＡＶＲ单片机，单片机通过串口控制ＧＰＲＳ芯片ＭＣ５５将数据发送到网络或手机中，在数据中心处建立面向连接（ＴＣＰ）、面向无连接（ＵＤＰ）服务器，通过套接字（Ｓｏｃｋｅｔ）接收传送的数据，并存入数据库，同时动态的生成曲线图。

本文在第一章对ＧＰＲＳ的原理及应用做了介绍，在第二章介绍了本设计中用到的ＡＶＲ（ＡＴＭＥＧＡｌ６）单片机。在第三章介绍了数据采集部分用到的两个传感器：数字温湿度传感器（ＳＨＴＩＯ）和灰尘传感器（ＤＳＭ５０１）。在第四章详细的描述了远程节点的软硬件设计及解决方案，在第五章对数据中心的数据接收和处理方法进行了详细的介绍。最后一章对整个系统的性能进行了测试，并给出结果。关键词：通用分组无线业务；套接字；面向连接；面向无连接

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｉｎｆｉｅｌｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｎｅｅｄｐｅｏｐｌｅｇｏｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｔｈｅｓｌｏｗｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋ．Ｉｔｂｅｃｏｍｅｓｈａｒｄｅｒｉｎｓｏｍｅｐｌａｃｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｔｅｒｒａｉｎｏｒｂａｄｗｅａｔｈｅｒ．Ｎｏｔｏｎｌｙｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｔａｆｆＣａｌｌｈａｒｄｌｙｂｅｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｎｅｔｗｏｒｋ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｗｉｒｅｌｅｓｓａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈＣａｎｌｉｎｋｔｈｅＩｎｔｅｒａｃｔａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｔｍｉｃａｔｉｏｎｓｎｅｔｗｏｒｋｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｍａｎｙａｒｅａｓ，ｓｕｃｈａｓＩｎｔｅｒｎｅｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍｏｂｉｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．

ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｆｉｅｌｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｂｙｕｓｉｎｇＧＰＲＳｕｓｅｄｉｎｆｉｅｌｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＡＶＲｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｃｒｉｓｃｈｏｓｅｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｅｍｏｔｅｎｏｄｅ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｓｅｎｓｏｒｓｆｉｎｉｓｈｔｈｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ＡＶＲｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅＧＰＲＳｍｏｄｕｌｅ（ＭＣ５５）ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｅｒｉａｌｐｏｒｔｔｏｓｅｎｄｔｈｅｄａｔａｔｏｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｏｒｔｏｔｈｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅ．ＴｈｅＤａｔａＣｅｎｔｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓＴＣＰａｎｄＵＤＰｓｅｒｖｅｒ，ｒｅｃｅｉｖｅｓｔｈｅｄａｔａｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＳｏｃｋｅｔ，ａｎｄｔｈｅｎｓｔｏｒｅｓｉｎｔｈｅｄａｔａｂａｓｅ．Ｄｙｎａｍｉｃｃｕｒｖｅｓ躺ｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅＤａｔａＣｅｎｔｒｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．

ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧＰＲＳｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｃｈａｐｔｅｒ１．ＡＶＲ（ＡＴＭＥＧＡ１６）ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｉｎ仃ｏｄｕｃｅｄｉｎｃｈａｐｔｅｒ２．Ｔｈｅｕｓａｇｅｏｆｄｉｇｉｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙｓｅｎｓｏｒ（ＳＨＴ１０）ａｎｄｔｈｅｄｕｓｔｓｅｎｓｏｒ（ＤＳＭ５０１）ａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｃｈａｐｔｅｒ３．Ｔｈｅｓｏｌ，ｒａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｎｏｄｅｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｃｈａｐｔｅｒ４．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｒｅｃｅｉｖｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄａｔａｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｃｈａｐｔｅｒ５．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｓｈｏｗｎｉｎｔｈｅｌａｓｔｃｈａｐｔｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＲＳ；ＳＯＣＫＥＴ；ＴＣＰ；ＵＤＰＩＩ

独创性声明

本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：二逸生）日期：

学位论文使用授权书

本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。

（保密的学位论文在解密后适用本授权书）

学位论文作者签名：二至班＝、

Ｅｔ‘期：半．ｆ指导教师签名：日期：

学位论文作者毕业后去向：

工作单位：

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引言

论文选题的背景、意义及主要研究内容

随着野外数据采集系统的广泛应用和新技术的发展，野外数据采集系统的功能和结构有了一定的变化，新的数据采集系统和传统的数据采集系统相比较有以下发展【１Ｊ：

１．采集对象多元化、复杂化

在采集数量方面，随着接入数据采集系统的设备种类越来越多，数据采集需要处理的数据量越来越大。在采集数据种类方面，随着数据采集系统的不断发展，目前采集的数据对象不再局限于传统连续模拟数字量或离散数据等低码率的数据对象，而发展为多媒体数据采集，包括图像、视频、影音信号的采集等。

２．采集处理的分布化

在采集处理方面，由于目前计算机网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络的不断发展，能充分发挥各个处理单元优势的分布式处理逐渐成为数据采集系统的发展方向。

３．采集过程的自动化

目前采集处理过程的自动化已渗透到数据采集系统的各个部分。采集过程自动化主要包括数据采集设备“即插即用＂，数据发布的自动化，消息发布机制等。

０．１论文选题的意义

随着我国社会经济的发展，现代监控技术也越来越多的运用到了生态环境监测中。它具有向自动化、智能化、网络化、低功耗、小型化方向发展的趋势，采用自动化监控可以节约大量的人力资源，克服人力测量的效能低，精度不足等缺点【２】【３】【４】。目前用于监控系统的通信方式也是多种多样，主要有有线通信方式和无线通信方式，由于生态环境的分散性和广域性，采用有线或者人工的方式进行监控都将花费大量的人力，物力，因此无线通信技术越来越受到人们的关注。基于ＧＰＲＳ的无线监控系统就是目前比较流行的无线监控管理系绀５】【６】。

在野外数据的采集与传输系统中，温度，湿度，空气质量都是比较重要的监控指标，例如野生动植物自然保护区中温湿度及粉尘含量的监测等。只有很及时的掌握环境的变化，才能更好的保护野生动植物。各种生物只有在适宜的温湿度和良好的空气环境中才能生存，于是对以上数据的采集有极大的现实意义。数据采集后，通过ＧＰＲＳ网络可以及时地传输到监控中心，从而实现整个系统实时高效的运行【７】。

目前国内有一部分企业在从事基于ＧＰＲＳ的远程数据采集如：深圳市有方科技有限公司，产品主要应用于ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络监控【８】、电力抄表、电网负荷控制、变压器监

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测、路灯监控、无线视频、交通监管，油井远程通讯、金融终端的无线通讯等，涉及电力、石油、水利、环保、气象、水务、交通运输、煤矿、金融、市政等许多行业。

远程无线数据采集系统基于ＧＰＲＳ技术实现远程数据通信，ＧＰＲＳ业务具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势；既具有有线方式的效率高、实时性好、成本低的优点，同时安装方便、可维护性好、易实现网络化管理。利用现有的ＧＰＲＳ网络资源，发挥网络覆盖率高、传输特性好等优势，为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式，这具有很高的实际应用价值

【９】【１０】

ｏ

０．２６ＰＲＳ无线野外远程数据采集系统特点

由于野外作业点分散，且环境恶劣，数据采集一直是令野外工作人员头疼的事情，利用ＧＰＲＳ无线网络可以很好的实现野外数据的自动采集与传输，真正做到无人值守。ＧＰＲＳ具有速度快、分布范围广、使用费用低的特点，其传输速度理论上最高可达１７１．２ｋｂ／ｓ，实际平均速度可达３０ｋｂ／ｓ［１１】。与有线传输方式相比，采用ＧＰＲＳ无线通信方式则显得非常灵活，它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低、维护简单、性价比高等优点【１２】【１３】【１４１。

中国移动ＧＰＲＳ系统可提供广域的无线口连接。在移动通信公司的ＧＰＲＳ业务平台上构建信息采集传输系统，实现野外数据采集点的无线数据传输据可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。ＧＰＲＳ无线野外作业远程数据采集系统具备如下特点【ｌ】：

１．可靠性高：ＧＰＲＳ采用面向连接的ＴＣＰ协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。服务中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰【１６１。

２．实时性强：ＧＰＲＳ具有实时在线的特性，数据传输延时小，并支持多点同时传输，因此多个监测点之间快速的进行双向通信，很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前ＧＰＲＳ实际数据传输速率在３０ｋｂ／ｓ左右，完全能满足系统数据传输速率（＞１０ｋｂ／ｓ）的需求【１１１。

３．监控范围广：有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，将对有线网络的布线工程有着极强的制约力，而用无线数传模块建立专用无线数据传输方式将不受这些限制，通过无线数传模块建立专用无线数据传输方式将比有线通讯有更好的、更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。ＧＰＲＳ网络已经实现全球范围内覆盖

【１５】【１６１，并且接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求【１７１。

４．系统建设成本低：有线通信方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力和物力；而用无线数传电台建立专用无线数据传输方式则无需架设电缆或挖掘电缆沟，只需要在每个终端连接无线数传电台和架设适当高度的天线就可以了。相比之下用无线数传模块建立专用无线数据传输方式，节省了人力物力，投资是相当节省的。由于采用ＧＰＲＳ公网平台，无需建设网络，同时也免去了网络维护费用【１８】【１９】【２０１。２

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５．系统运营成本低：采用ＧＰＲＳ公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用，ＧＰＲＳ网络可按数据实际通信流量计费，（１．３分／千字节），也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信【２１１。

６．系统的传输容量，扩容性能好：ＧＰＲＳ技术能很好的满足传输突发性数据的需求，由于系统采用成熟的ＴＣＰ／ＩＰ通信构架，具备良好的扩展性能，一个监控中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入【１６】。

７．ＧＰＲＳ传输功耗小，适合野外供电环境：虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，ＧＰＲＳ数据传输设备在工作时只需与附近的移动基站通信即可，其整体功耗与一台普通ＧＳＭ手机相当，平均功耗仅为２００毫瓦左右，比传统数据传输电台小的多。因此ＧＰＲＳ传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

０．３论文研究的内容

本论文主要采用ＧＰＲＳ模块实现了野外数据采集与远程传输系统。设计方案以ＡＶＲ单片机（ＡＴＭＥＧＡｌ６）、温湿度传感器、灰尘传感器和ＧＰＲＳ模块ＭＣ５５为基础，在远程节点实现了对温度、湿度和灰尘的数据采样，通过主控芯片ＡＴＭＥＧＡｌ６发送给ＭＣ５５，ＭＣ５５则通过ＧＰＲＳ网络传送到指定ＩＰ地址的数据中心或手机上。数据中心接收到数据后，存入到ＡＣＣＥＳＳ数据库相应的数据表中，并对数据进行处理，形成各项数据随时间的变化曲线。同时，数据中心可控制ＭＣ５５分别以ＴＣＰ、ＵＤＰ、短信３种方式发送数据。３

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第一章ＧＰＲＳ简介

ＧＰＲＳ作为一种无线通讯技术正发挥着重要的作用，ＧＰＲＳ是通用分组无线业务（ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ）的简称，与ＧＳＭＣＳＤ业务不同的是，ＧＰＲＳ业务以数据流量计费，而ＧＳＭＣＳＤ业务则以时间计费，ＧＰＲＳ这一计费方式更适应数据通信。此外，ＧＰＲＳ业务的速度相对于ＧＳＭＣＳＤ业务也有很大的提高，ＧＰＲＳ可提供高达ｌ１５ｋｂ／ｓ的传输速率（最高值为１７１．２ｋｂ／ｓ），下一代ＧＰＲＳ业务的速度可以达到３８４ｋｂ／ｓ。ＧＰＲＳ一个较大的优势是能够充分利用现有的ＧＳＭ网，因此可以由运营商在全球范围内推出此项业务【１¨。

ＧＰＲＳ是在ＧＳＭ基础上发展起来的一种属于２．５Ｇ的移动通信系统。不同于原来ＧＳＭ所采用的电路交换数据传送方式，ＧＰＲＳ采取了分组交换技术，因此在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优判９１。

１．１ＧＰＲＳ的特点：

１．高速数据传输

速度１０倍于ＧＳＭ，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件【２２】【２３】【２４】。２．永远在线

建立新的连接几乎无需任何时间（即无需为每次数据的访问建立呼叫连接），因而随时都可与网络保持联系。

３．仅按数据流量计费

根据传输的数据量（如：网上下载信息时）来计费，而不是按上网时间计费也就是说，只要不进行数据传输，即使一直“在线＂，也无需付费。做个“打电话＂的比方，在使用ＧＳＭ＋ＷＡＰ手机上网时，就好比电话接通便开始计费：而使用ＧＰＲＳ＋ＷＡＰ上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。总之，它真正体现了少用少付费的原则【２１１。

１．２ＧＰＲＳ网络连接实现

ＧＰＲＳ模块在进行数据传输之前，必须先连接上目标服务器，目标服务器只需要简单接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，并具备公网ＩＰ地址即可。同时，因为ＧＰＲＳ终端本身由网络提供商动态地分配ＩＰ地址，在未进入连接待机状态时，其本身是不具备ＩＰ地址的。在连接中，模块的ＩＰ地址为移动骨干网内局域网ＩＰ，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取此ＩＰ地址毫无意义。因此在服务器与终端尚未建立连接前，目标服务器难以（可将短信转换为命令内容）对终端设备及控制器进行控制。必须先用控制器对ＧＰＲＳ模块进行相

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应初始化，并由ＧＰＲＳ模块主动向服务器发送数据，建立Ｃ／Ｓ结构的Ｓｏｃｋｅｔ方式的ＴＣＰ／ＩＰ链接。当ＧＰＲＳ模块（ＣＩｌｅｎｔ）和服务器端（Ｓｅｒｖｅｒ）建立连接后，ＧＰＲＳ模块此时已具备了在互联网网络上双向传输数据的功能．１ｑ。

微控制器控制ＧＰＲＳ模块发送数据的过程如下：先由微控制器申请数据发送，得到模块的确认后，把数据以透明的方式发给ＧＰＲＳ模块［１Ｉｌ【１４］［ｚ５］。模块按照ＴＣＰ／ＩＰ协议转换，把数据打成ＩＰ数据报。ＧＰＲＳ通信模块遵循ＰＰＰ（ＰＰＰ：ＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ，点对点协议），因而又将ＩＰ数据报按照ＰＰＰ帧的帧格式封装成ＰＰＰ帧【２ｑ㈣。无线通信模块将数据报通过无线链路传送到ＳＧＳＮ（ＳｅｒｖｉｎｇＧＰＲＳＳｕｐｐｏｒｔＮｏｄｅ，服务ＧＰＲＳ支持节点），ＳＧＳＮ进行相应的协议转换，按照ＧＰＲＳ特有的ＧＴＰ（ＧＰＮＳＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ，ＧＰＲＳ隧道协议）将其封装成ＧＴＰ包，然后通过ＧＰＲＳ骨干网传送到相应的ＧＧＳＮ（ＧａｔｅｗａｙＧＰＲＳＳｕｐｐｏｒｔＮｏｄｅ，网关ＧＰＲＳ支持节点）。ＧＧＳＮ也进行相应的协议转换，再根据外部数据网的协议格式进行新的封装，并且根据其目的地址选择路出进行传送，从而撮终传送到目标服务器㈣㈣㈣。同样的道理，来自Ｉｎｔｅｒｎｅｔ标识有模块地址的ＩＰ包．由ＧＧＳＮ接收，再转发到ＳＧＳＮ，继而传送到ＧＰＲＳ模块。

ＳＧＳＮ和ＧＧＳＮ在图１１中都属于ＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋ的部分。ＳＧＳＮ的主要作用是记录移动台（ＧＰＲＳ模块）的当前位置信息，并且在移动台和ＧＧＳＮ之间完成移动分组数据的发送和接收。ＧＧＳＮ主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ＩＳＤＮ、ＰＳＰＤＮ和ＬＡＮ等恻…。

图１１ＧＰＲＳ数据传输选径

如图１．１所示，数据终端通过ＧＰＲＳ模块将数据传送到附近的基站，再由基站将数据传送至ＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋ部分，经过协议转换之后传送至ＩＮＴＥＲＮＥＴ上指定ＩＰ地址的服务器上。

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第二章ＡＶＲ单片机

２．１ＡＶＲ单片机简介

ＡＴＭＥＬ公司是世界上著名的生产高性能、低功耗、非易失性存储器和各种数字模拟ＩＣ芯片的半导体制造公司。在微控制器方面，ＡＴＭＥＬ公司有基于８０５１内核、ＡＶＲ内核和ＡＲＭｙ内核的三大系列单片机产品【３¨。

８０５１结构的单片机采用复杂指令系统ＣＩＳＣ（ＣｏｍｐｌｅｘＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ）体系。由于ＣＩＳＣ结构存在指令系统不等长、指令数多、ＣＰＵ利用效率低和执行速度慢等缺陷，已不能满足和适应设计中高档电子产品和嵌入式系统应用的需要。ＡＴＭＥＬ公司发挥其Ｆｌａｓｈ存储器技术的特长，于１９９７年研发和推出了全新配置、采用精简指令集ＲＩＳＣ（ＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣＰＵ）结构的新型单片机，简称ＡＶＲ单片机。

ＡＶＲ单片机采用了大型快速存取寄存器组、快速单周期指令系统以及单级流水线等先进技术，使得ＡＶＲ单片机具有高达ｉＭｉｐｓ／ＭＨｚ的高速运行处理能力。ＡＶＲ单片机内嵌高质量的Ｆｌａｓｈ程序存储器，擦写方便，支持ＩＳＰ和ｌＡＰ，便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的ＥＥＰＲＯＭ可长期保存关键数据，避免断电丢失。片内大容量的ＲＡＭ不仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序，并可像ＭＣＳ－５１单片机那样扩展外部ＲＡＭ［３２Ｊ。

ＡＶＲ单片机的Ｉ／Ｏ线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入／输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使得Ｉ／Ｏ口资源灵活、功能强大、可充分利用。

ＡＶＲ单片机片内具备多种独立的时钟分频器，分别供ＵＲＡＴ、１２Ｃ、ＳＰＩ使用。其中与８／１６位定时器配合的具有多达１０位的预分频器，可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。ＡＶＲ单片机独有的“以定时器／计数器（单）双向计数形成三角波，再与输出比较匹配寄存器配合，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法（即脉宽调制输出ＰＷＭ）＂更是令人耳目一新。

增强型的高速同／异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能，提高了通信的可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用，串口功能大大超过ＭＣＳ一５１／９６单片机的串口，加之ＡＶＲ单片机高速，中断服务时间短，故可实现高波特率通讯。６

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面向字节的高速硬件串行接口ＴＷＩ、ＳＰＩ。ＴＷＩ与１２Ｃ接口兼容，具备ＡＣＫ信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能，能实现主／从机的收／发全部４种组合的多机通信。ＳＰｌ支持主／从机等４种组合的多机通信。

ＡＶＲ单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路ＢＯＤ、多个复位源（自动上电复位、外部复位、看门狗复位、ＢＯＤ复位），可设置的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可靠性。

ＡＶＲ单片机具有多种省电休眠模式，且可宽电压运行（５—２．７Ｖ），抗干扰能力强，可降低一般８位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。

ＡＶＲ单片机技术体现了单片机集多种器件（包括ＦＬＡＳＨ程序存储器、看门狗、ＥＥＰＲＯＭ、同／异步串行口、ＴＷＩ、ＳＰＩ、Ａ／Ｄ模数转换器、定时器／计数器等）和多种功能（增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器／计数器、具替换功能的Ｉ／Ｏ端口等）于一身，充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统ＳｏＣ＂过渡的发展方向。

２．２ＡＶＲ单片机主要特点

ＡＶＲ单片机吸收了ＰＩＣ及８０５１等单片机的优点，同时在内部结构上还做了一些重大改进，其主要的优点如下：

１．程序存储器价格低廉、可擦写１万次以上、指令长度单元为１６位（字）的ＦｌａｓｈＲＯＭ（即程序存储器宽度为１６位，按８位字节计算时应乘２）；而数据存储器为８位。因此ＡＶＲ还是属于８位单片机。

２．采用ＣＭＯＳ技术和ＲＩＳＣ架构，实现高速（５０ｎｓ）、低功耗（ｕＡ）、具有ＳＬＥＥＰ（休眠）功能。ＡＶＲ的一条指令执行速度可达５０ｎｓ（２０删ｚ），而耗电则在１ｕＡ＿２．５ｍＡ之间。ＡＶＲ采用Ｈａｒｖａｒｄ结构，以及一级流水线的预取指令功能，即对程序的读取和数据的操作使用不同的数据总线，因此，当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行【３１１。

３．高度保密。可多次烧写的Ｆｌａｓｈ且具有多重密码保护锁定（ＬＯＣＫ）功能，因此可低价快速完成产品商品化，且可多次更改程序（产品升级），方便了系统调试，而且不必浪费ＩＣ或电路板，大大提高了产品质量及竞争力。

４．工业级产品。具有大电流１０至２０ｍＡ（输出电流）或４０ｍＡ（吸电流）的特点，可直接驱动ＬＥＤ、ＳＳＲ或继电器。有看门狗定时器（ＷＤＴ）安全保护，可防止程序走飞，提高产品的抗干扰能力。

５．超功能精简指令。具有３２个通用工作寄存器（相当于８０５１中的３２个累加器），克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象。片内含有１２８至４Ｋ字节ＳＲＡＭ，可灵活使用指令运算，适合使用功能很强的Ｃ语言编程，易学、易写、易移植。

６．程序写入器件时，可以使用并行方式写入（用编程器写入），也可使用串行在线下载（ＩＳＰ）、在应用下载（ＩＡＰ）方法下载写入。不必将单片机芯片从系统板上拆下拿到万用编程器上烧录，而可直接在电路板上进行程序的修改、烧录等操作，方便产品７

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升级，尤其是对于使用ＳＭＤ表贴封装器件，更利于产品微型化。

７．通用数字ｉ／ｏｎ的输入输出特性与ＰＩＣ的眦／Ｌｏｗ输出及三态高阻抗ＨＩ－Ｚ输入类同，同时可设定类同与８０５１结构有上拉电阻的输入端功能，便于作为各种应用特性所需（多功能Ｉ／Ｏｎ），ＡＶＲ的Ｉ／Ｏ口是真正的ｉ／ｏｎ，能正确反映Ｉ／ＯＤ的输入输出的真实情况。

８．有多通道的１０位Ａ／Ｄ及实时时钟ＲＴＣ。许多ＡＶＲ芯片内部集成了８路１０位Ａ／Ｄ接口，如ｍｅｇａ８、ｍｅｇａｌ６、ｍｅｇａ８５３５等。

２．３ＡＹＲ单片机选型

在ＡＶＲ系列单片机中，ＡＴｍｅｇａｌ６是一款中档功能的ＡＶＲ芯片，它的引脚数为４０，在片内集成了１Ｋ字节的ＳＲＡＭ、１６Ｋ字节的Ｆｌａｓｈ、５１２个字节的ＥＥＰＯＭ，２个８位、１个１６位共３个超强功能的定时器／计数器，以及ＵＳＡＲＴ、ＳＰＩ、多路１０位ＡＤＣ、ＷＤＴ、ＲＴＣ、ＩＳＰ、ＩＡＰ、ＴＷＩ（１２Ｃ）、片内高精度ＲＣ振荡器等多功能的接口和特性，较全面的体现了ＡＶＲ的特点，不仅适合对ＡＶＲ了解和使用的入门起步学习，同时也满足一般的普通应用，在产品中得到了大量的使用【３¨。本文正是采用ＡＴｍｅｇａｌ６作为主控芯片。８

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第三章数字温湿度传感器与灰尘传感器

３．１数字温湿度传感器ＳＨＴｌ０

ＳＨＴＩＯ是由瑞士Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ公司推出的ＳＨＴｘｘ系列单芯片，数字温湿度传感器之

一。ＳＨＴｘｘ系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。它采用专利的ＣＭＯＳｅｎｓ＠技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与１４位的Ａ／Ｄ转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，以镜面冷凝式湿度计为参照。校准系数以程序形式储存在ＯＴＰ内存中，在标定的过程中使用。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用的首选【３３１。

ＳＨＴｌ０的引脚排列和说明如图３．１和表３．２所示。

表３．２ＳＨＴｌＯ引脚说明

Ｐｉｎ

１

２

３

４名称ＧＮＤ注释地删弱ＳＣＫＶＤＤ

ＮＯ串｛Ｊ－数据，双向串｛ｊ＝时ｌ乎．输入供电２．４．５．５Ｖ剩糸弓ｌ踯ｉ青勿连结

图３．１ＳＨＴＩＯ引脚图

３．１．１主要参数

相对湿度测量范围

绝对ＲＨ精确度

温度测量范围：伊一１００％ＲＨ。：±４．５％ＲＨ。：一４伊一１２３。Ｃ。

温度精确度

３．１．２测量时序：±０．５＂Ｃ（２５℃时）。

ＳＨＴＩＯ的供电电压为２．４－５．５Ｖ。传感器上电后，要等待１ｌｍｓ以越过“休眠’’状态。９

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在此期间无需发送任何指令。电源引脚（ＶＤＤ，ＧＮＤ）之间可增加一个ｌＯＯｎＦ的电容，用以去耦、滤波。

ＳＨＴＩＯ的串行接口类似与１２Ｃ，但是它不与１２Ｃ接口兼容。ＳＣＫ用于微处理器与ＳＨＴＩＯ之间的通讯同步，相当于１２Ｃ中的时钟信号。ＤＡＴＡ三态门用于数据的读取。ＤＡＴＡ在ＳＣＫ时钟下降沿后改变状态，并仅在ＳＣＫ时钟上升沿有效。数据传输期间，在ＳＣＫ时钟高电平时，ＤＡＴＡ必须保持稳定，为避免信号冲突，微处理器应驱动ＤＡＴＡ在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如ｌＯｋＱ）将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的ｉ／ｏ电路中。

测量一开始，微处理器需要向ＳＨＴＩＯ发送启动转换命令，在发送命令之前有个“启动传输”时序。它包括：当ＳＣＫ时钟高电平时ＤＡＴＡ翻转为低电平，紧接着ＳＣＫ变为低电平，随后是在ＳＣＫ时钟高电平时ＤＡＴＡ翻转为高电平，如图３．３所示：

ＤＡＴＡ

ＳＣＫ

图３．３一启动传输”时序

后续命令包含三个地址位（目前只支持“０００＂）和五个命令位。ＳＨＴＩＯ会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第８个ＳＣＫ时钟的下降沿之后，将ＤＡＴＡ下拉为低电平（ＡＣＫ位），在第９个ＳＣＫ时钟的下降沿之后，释放ＤＡＴＡ（恢复高电平）。ＳＨＴＩＯ命令集如表３．４所示。

表３．４ＳＨＴＩＯ命令集

代码

００００ｘ

０００１１

００１０１

００１１１

００１１０

０１０１Ｘ一１１１０ｘ

１１１１０龠令ｆ晚‘爿温度测盛温度测詹谤状态，舒仔器写状态寄仃器Ｊ：玩留软复位，钽位接口、滴空状态寄存

器．，即清空为默认值

卜。次命令曲锋｛等争少１１ｍｓ

发布一组测量命令（‘０００００１０１’表示测量相对湿度ＲＢ，‘００００００１１’表示测量温度Ｔ）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约２０／８０／３２０ｍｓ，分别对应８／１２／１４ｂｉｔ测量。确切的时间随内部晶振速度，最多有±３０％变化。ＳＨＴＩＯ通过下拉ＤＡＴＡ至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发ＳＣＫ时钟前，必须等待这个“数据各妥＂信号来读出数据。接着传输２个字节的测量数据和１个字节的ＣＲＣ奇偶校验。微控制器需要通过下拉ＤＡＴＡ为低电平，以确认每个字节。所有的数据从ＭＳＢ开始，右值有效。用ＣＲＣ数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用ＣＲＣ－８校验，控制器可以在测量值ＬＳＢ后，通过保持确认位“ＡＣＫ＂为高电平来中止通讯。在测量和通讯结束后，ＳＨＴｌ０自动转入休眠模式。１０

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３．１．４状态寄存器

ＳＨＴＩＯ的某些高级功能可以通过状态寄存器实现。状态寄存器的各位如表３．５所示：

表３．５ＳＨＴＩＯ状态寄存器位

Ｂ托类型说明默认值

７｝啦｛芗ｆ０

６Ｒｌ乜谚小足（低电琢娩测）×龙默认值．

～０对哀Ｖｄｄ，２．４７此位仪覆测凝

‘１’×’ｔ虑Ｖｄｄ‘２．４７绌糸届览镢

５艘留Ｏ

４｝‘！Ｉ争ｆ０

３仪影ｉ滟４试．夺倥嘲

２觥０删细｝复杠０哭

１小“、ＯＴＰ打１我０血：栈

ＯＲ脚‘１‘＝８ｂＩｌＲＨ，１２ｂｒｔＴ分辫率０１２ｂｉｌＲＨ

～０＝１２ｂｉｔＲＨＩ１４ｂＲＴ分辨睾１４ｂｉｔＴ

由表可以看出ＳＨＴｌＯ的测量分辨率分别为温度１４ｂｉｔ，湿度１２ｂｉｔ，也可以把寄存器的第Ｏ位置１而使分辨率分别降至１２ｂｉｔ和８ｂｉｔ。将第２位置１，可以加热元件，使ＳＨＴＩＯ的温度提高大约５０Ｃ。通过比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿（＞９５％ＲＨ）环境中，加热传感器可预防结露，同时缩短响应时间，提高精度。

３．１．５数据处理

从ＳＨＴＩＯ读取过来的温度和湿度值，都是以整数的形式表示的。必须经过算法处理才能得到准确的实际值。

１．温度处理

由能隙材料ＰＴＡＴ（正比于绝对温度）研发的温度传感器具有极好的线性。可用如下公式将数字输出转换为温度值：

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＝ｄｌ＋ｄ２ＸＳＯＴ（ＳＯＴ为读取到的温度值）

表３．６温度转换系数

ＶＤＤｄ＇【℃１ｄ’ｆ下】Ｓ铆ｄ２【℃】ｄｚ［＇Ｆ】

５Ｖ—４０００４０．００１４ｂｉｔ０．０１０．０１８

４Ｖ一３９７５．３９．５０１２ｂｉｔ０．０４０．０７２

３．５Ｖ一３９．６６—３９．３５

３Ｖ一３９６０—３９２８

２．５Ｖ一３９．５５—３９．２３

２．湿度处理

为Ｔ偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，可以用以下的公式修正读数。

ＲＨＩｌ鹏ａｒ＝０１＋睨×ＳＯＲＨ＋ｃ３×ＳＯＲＨ２（ＳＯ刚为读取到的湿度值）

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表３．７湿度转换系数

由于实际温度与测试参考温度２５。Ｃ的显著不同，所以应考虑湿度传感器的温度修正

系数：

ＲＨｔｒｕｅ＝（Ｔ℃－２５）ｘ（ｔｌ＋ｔ２ｘＳＯＲＨ）＋ＲＨｌｉｎｅａｒ

表３．８温度补偿系数

●

ＳＯＲＨ

１２ｂｉｔ●

－８ｂｉｔ

●＿

１

ｔ＇ｏ．ｏ１０．０１

ｔ２

０．００００８０．００１２８

－－

●

由此我们已经取得了比较准确的温度、湿度值，由于湿度与温度经由同?块芯片

测量，ＳＨＴＩＯ可以同时实现高质量的露点测量。露点可以由温度和湿度值计算出，这些计算过程都是在控制器中完成的。

３．２灰尘传感器ＤＳＭ５０１

灰尘传感器ＤＳＭ５０１，是韩国ＳＹＨＩＴＥＣＨ公司的专利产品。其采用与粒子计算器相同

原理为基础，检测出单位体积粒子的绝对个数，可灵敏检测直径１微米以上的粒子，如

烟草产生的烟气，花粉，房屋粉尘，有利于空气质量检测。它尺寸小，重量轻，易安装

使用。内置加热器，可实现自动吸入空气。ＰＷＭ脉宽调制输出，与微处理器接口非常简

单嗍。

ＤＳＭ５０１的引脚排列和说明如图３．９和表３．１０所示。

表３．１０ＤＳＭ５０１引脚说明

脚位

毒１群２

功

输ｍ输：ｌｊ

２

能

控制脚（详见说明）

ｔ

●１

ｔ

参５

襻３

电源萨（＋５．ｏｖ）

１

舶

毋５

图３．９ＤＳＭ连接器

电源地（ＧＮＤ）

３．２．１引脚功能描述

１．输出脚＃２Ｖｏｕｔ２，此脚为普通输出脚位，灵敏度已预设定，最小粒子检出能力１

ｌＩｍｏ

２．输出脚＃４Ｙｏｕｔｌ，此脚为可调输出脚位，灵敏度可通过控制脚来调整，默认为Ｖｏｕｔ２的２．５倍，即最小粒子检出能力为２．５ｕ

１２

ｍ。

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３．控制脚＃１，通过在此脚与ＧＮＤ之间加一个电阻可调整ｒｏｕｔｌ的最小粒子检出水平，

调整电阻值可调整Ｖｏｕｔｌ的灵敏度。

３．２．２

数据测量

ＤＳＭ５０１采用ＰＷＭ脉宽调制输出，输出波形如图３．１ｌ所示。

＝］口口［］［

图３．１１

ＤＳＭ５０１输出波形ＰＷＭ

低脉冲率：ＲＴ＝ＬＴ，ＵＴｘ１００％，由图可以看出，ＤＳＭ５０１输出为低脉冲有效。特性曲线如图３．１２所示。

∞

●●

ＩｌＩ

．笛

寥

∞

Ｉｌ

ＩＩＩ

Ｉ

．／

／‘

Ｉ

锯突佑

童

．彳’

：：

阜

；

●

铂

５

Ｉ

∥Ｉ

！

．名‘。

多

Ｊ

Ｉ

．∥。

！

Ｊ

：

／

：／Ｉ

，

厂—］Ｉ一１ｌ—昏一咖ｌ

１．．．．．．．．．．一

，

●

ＩＩＩ

Ｏ

Ｏ

２５

５

懒（Ｋ

。

７．５铂

１２５１５

ｐｃｓ）

图３．１２ＤＳＭ５０１特性曲线

由图３．１２可以看出，对于获得的一个低脉冲率数值，只能推算出灰尘的大致范围。根据“ｍａｘ＂曲线能算出灰尘的下限值，而根据“ｍｉｘ＂曲线能算出灰尘的上限值。

１３

查些堕垄查兰堕主兰焦笙皇

第四章远程节点系统

４１系统总体描述

系统由三部分组成，分别为：远程节点系统（现场采集点）、ＧＰＲＳ网络、数据处理中心。

首先由传感器采集到相关的数据信息，传送给主控芯片ＡＴＭＥＧＡｌ６，ＡＴＭＥＧＭ６通过ＡＴ指令控制ＭＣ５５（ＧＰＲＳ模块）发送数据到ＧＰＲＳ网络，通过网关ＳＧＳＮ、ＧＧＳＮ后数据传送到］ＮＴＥＲＸＥＴ上．数据中心接收到数据后，处理并存储起来。系统结构框图如图４１。

罔４ｌ系统总体结构

如阻所示，数据采集器在现场采集点采集到相应的数据后通过ＧＰＲＳ骨干网Ｓ（；ＳＮ和ＧＧＳＮ后传送到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上或Ａ刚专线上。公网接入方案的数据中心接收Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的数据，专网接八方案的数据中心接收ＡＰＮ专线上的数据。

４２远程节点硬件结构与实现

４．２．１系统硬件结构

系统硬件由单片机ＡＴＭＥＧＡｌ６、ＧＰＲＳ模块Ｍｃ５５、实时时钟芯片ＰＣＦ８５６３、数字温湿１４

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度传感器ＳＨＴＩＯ、灰尘传感器ＤＳＭ５０１以及为ＲＳ２３２电平转换的ＭＡＸ２３２芯片和为了程序状态显示的ＬＥＤ组成。系统结构框图如图４．２所示。

灰尘传感器Ｉ．。Ｉ定时器１

．（ＤＳＭ５０１）ｌ’’Ｉ输入捕捉ＰＡＯ“ＰＡ３－Ｉ—ＩＬＥＤＬＬｕ

ＡＴＭＥＧＡｌ６单片机

ＧＰＲｓ模块Ｌ，ｌ（ＭＣ５５）Ｉ一串口ＰＣ５

ＰＣ４Ｌ。Ｉ温湿度传感Ｉ—。一ｌ器（ＳＨＴＩＯ）

ｌ?ｒ－ＨＪ中断Ｉ

７Ｉ（ＰＤ３）ＰＣＩＰＣＯＪＰＩ。Ｕ，ｌｌ（ＰＣＦ８５６３）

图４．２远程节点结构

单片机通过串口以ＲＳ２３２协议与ＭＣ５５开发板通信，波特率为９６００ｂｉｔ／ｓ。单片机先通过ＡＴ指令完成ＭＣ５５的初始化和入网，等待数据传输。当接收到数据传输命令或者定时时间到的时候，单片机完成时间、温湿度、灰尘量的读取并存入内部数据存储器，设置标志位并在主程序中启动发送。设置４个ＬＥＤ的目的是显示程序运行状态。在本系统中默认以ＴＣＰ的方式发送数据，远程节点与数据中心建立连接之后可通过指令控制远程节点以ＵＤＰ或短信息的形式发送数据。

４．２．２ＭＣ５５无线传输模块介绍

无线传输模块ＭＣ５５是由ＳＩＥＭＥＮＳ公司生产的，当今市场上尺寸最小的、工业级、三频段模块，适用于欧洲和亚洲的频段。ｂｉＣ５５是带有ＧＳＭ／ＧＰＲＳ全套语音和数据功能的先进无线模块，其内嵌ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，可以最大程度的缩短ＧＰＲＳ产品的研发周期。ＭＣ５５以ＡＴ命令方式实现数据传输，每次传输都会有结果状态返回，用户不需要在数据传输模式和ＡＴ命令控制模式之间切换。ＭＣ５５可以支持ＴＣＰ，ＵＤＰ，ＨＴＴＰ，ＦＴＰ，ＳＭＴＰ，ＰＯＰ３等多种服务。ＭＣ５５提供两个全双工串口，可以实现两个ＴＣＰ通道的同时传输，ＧＰＲＳ与短信或语音状态自动切换。ＭＣ５５应用范围非常广，可应用于无线抄表、无线监控、ＧＰＳ车载终端、无线公话、无线ＰＯＳ机、无线ＰＤＡ等等。

无线模块ＭＣ５５支持ＧＰＲＳＣｌａｓｓ１０，是新～代的双频ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线模块，它具有

Ｃｈａｎｎｅｌ（ＰＢＣＣＨ），其双信道传输模式极大的改的永久在线和高传输率特性，使语音、数据、ＳＭＳ和传真信息的高速传输成为可能。ＭＣ５５同时还支持ＰａｃｋｅｔＢｒｏａｄｃａｓｔＣｏｎｔｒｏｌ

善了ＧＰＲＳ的传输性能。通过ＺＩＦ接口（特殊电缆连接口）可以轻松建立模块和应用设

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备间的联系。

模块具体参数如下：

●支持ＥＧＳＭ９００／Ｇｓｍ８００双频

●支持ＧＲＰＳＣｌａｓｓ８／ＣｌａｓｓＢ

●支持ＧＳＭｐｈａｓｅ２／２＋

●输出功率：ＥＧＳＭ９００时，２ｗ／ＧＳＭｌ８００，１Ｗ

●输入电压：３３－４８Ｖ

●功耗：休眠状态，３ＯｍＡ：空闲状态，１０ＯｍＡ；发射状态，３００ｍＡ（平均），２ＯＡ

（峰值）

●控制：ＡＴ指令直接控制

●重量：１６Ｅ

●体积：５４．５＊３６＊６Ｂ５ｍｍ

?环境温度：２５。Ｃ／＋５５。Ｃ

●数据速率：ＣＳＤ状态Ｆ最大速率１４４ｋｂｐｓ．ＧＰＲＳ状态下行最大速率８５６ｋｂｐｓ●接口：４０ｐｉｎ

ＭＣ５５外形如图４３所示：

图４３ＭＣ５５芯片

芯片ＭＣ５５内部结构如图４４所示，其中专用供电集成电路（ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＡＳＩＣ）为芯片提供稳定的电力支持，基带控制器（ＢａｓｅｂａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｔ）工作于２６姗ｚ，控制数据编码和解码等工作，射频部件（ＲＦｓｅｃｔｉｏｎ）负责数据的发送．系统的配置信息和用户自定义数据存放在Ｆｌａｓｈ和ＳＲＡＭ中。芯片Ｍｃ５５的通用接口ＲＸＤ和ＴＸＤ用于与其他设备（如微处理器）变换数据㈣。

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图４４芯片ＭＣ５５内部结构

ＭＣ５５开发板如图４．５所示，开发板土要使用芯片有：ＭＣ５５、ＲＳ３２３２和稳压芯片ＬＭｌｌｌ７。其中ＬＭｌｌｌ７主要负责为ＭＣ５５供电，ＲＳ３２３２负责与上位机通信。板上还预留数字和模拟语音接口和第二组ＵＡＲＴ接口，微处理器通过ＵＡＲＴ使用ＡＴ指令控制ＭＣ５５。

图４．５ＭＣ５５开发板

４２．３Ｍｃ５５ＡＴ指令介绍

ＭＣ５５内嵌ＴＣＰ／ＩＰ协议栈，所以用户可以很方便地使用ＡＴ指令使模块连接入

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。这样的优点是用户可以不用ＴＣＰ／ＩＰ和ＰＰＰ协议对数据进行封装，从而大大缩短了应用系统的开发周期【３ｑ【Ⅻ。下面将具体介绍每一条指夸：

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１．ＡＴ‘ＳＩＣＳＩｎｔｅｒｎｅｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＳｅｔｕｐＰｒｏｆｉｌｅ

ＡＴ＾ＳＩＣＳ指令用来创建或者编辑Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接设置。每一个连接设置对应于一个连接编号（＜ｃｏｎＰｒｏｆｉｌｅＩｄ＞，Ｉｎｔｅｍｅｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）。在ＭＣ５５指令中可以创建０到５个连接设置。每一个连接设置可以应用于多个服务项目。

ＡＴ＾ＳＩＣＳ读命令，可以显示当前每一个连接的参数设置。而写命令可以设置对应于每一个连接编号的所有参数。首先需要设置的就是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接参数（＜ｃｏｎＰａｒｍＴａｇ＞，Ｉｎｔｅｒａｃｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ．）中的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接类型（“ｃｏｎＴｙｐｅ”，ＴｙｐｅｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．）。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接类型很重要，只有设置了连接类型，ＭＣ５５才能决定关于特定连接类型的其他Ｉｎｔｅｒａｃｔ连接参数的实用性和默认值。ＭＣ５５支持两种连接类型ＣＳＤ（Ｃｉｒｃｕｉｔ．ｓｗｉｔｃｈｅｄｄａｔａｃａｌｌ，电路交换数据传送方式）ＧＰＲＳＯ，在这里我们选择ＧＰＲＳＯ。

选择了连接类型为ＧＰＲＳＯ后，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接参数设置中还有一个参数必须设置，ＡＰＮ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔＮａｍｅ，接入点名称）。在这里我们设置为中国移动梦网，接入点为ＣＭＮＥＴ。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接参数中的参数’ｕｓｅｒ’和”ｐａｓｓｗｄ”默认值为空。

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接参数设置的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＣＳ＝＜ｃｏｎＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｃｏｎＰａｒｍＴａｇ＞，＜ｃｏｎＰａｒｍＶａｌｕｅ＞

Ｉｎｔｅｒａｃｔ连接参数查询的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＣＳ？

其中模块返回的参数和参数顺序和设置时的格式一样。

在这部分我们需要作的设置实例如下：

ＡＴ＾ＳＩＣＳ－０，ｃｏｎＴｙｐｅ，ＧＰＲＳＯ（ｅｎｔｅｒ）

Ｏｋ／／ＳｅｌｅｃｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｙｐｅＧＰＲＳ０

ＡＴ＾ＳＩＣＳ－－Ｏ，ａｐｎ，ＣＭＮＥＴ（ｅｎｔｅｒ）

Ｏｋ／／接入网络中国移动梦网

其中“Ｏｋ＂为ＭＣ５５返回的信息，表示设置成功。在实际操作中回车“ｅｎｔｅｒ’’也是必不可少的。

２．ＡＴ‘ＳＩＳＳＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＳｅｔｕｐＰｒｏｆｉｌｅ

ＡＴ“ＳＩＳＳ指令用于设置Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务中的必须参数。每一个服务项目设置对应于一个服务项目编号（＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，Ｉｎｔｅｒａｃｔｓｅｒｖｉｃｅｐｒｏｆｉｌｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）。在ＭＣ５５指令中可以创建０到９，共１０个服务项目。每个服务项目必须绑定一个Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接设置。

ＡＴ‘ＳＩＳＳ读指令可以查询当前所有的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务项目及其参数。而写命令可以设置对应于每一个服务项目编号的所有参数。首先需要设置的就是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务参数（＜ｓｒｖＰａｒｍＴａｇ＞，Ｉｎｔｅｒａｃｔｓｅｒｖｉｃｅ

ＴｙｐｅｏｆＩｎｔｅｒａｃｔｐｒｏｆｉｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒ）中的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务类型（”ｓｒｖＴｙｐｅ”，ｓｅｒｖｉｃｅ）。只有设置了服务类型，ＭＣ５５才能决定关于特定服务类型的其他Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务参数的实用性和默认值。ＭＣ５５支持的服务类型有’Ｓｏｃｋｅｔ’，’ＦＴＰ’，”ＨＴＴＰ”，’ＳｂｆｆＰ’，”ＰＯＰ３’。在这里我们选择面向Ｓｏｃｋｅｔ的服务器连接。

选择了服务类型为Ｓｏｃｋｅｔ后，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务参数设置中还有一些参数必须设置，”ｃｏｎＩｄ”（Ｉｎｔｅｍｅｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｔｏｂｅｕｓｅｄ）和”ａｄｄｒｅｓｓ”。”ｃｏｒｄｄ¨，也就是上面所说的１８

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每个服务项目都必须绑定一个Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接设置。”ａｄｄｒｅｓｓ”就是对方或者是自身的网络标号地址。ＭＣ５５可以配置为，面向ＴＣＰ的Ｓｏｃｋｅｔ客户端（Ｃｌｉｅｎｔ），面向ＴＣＰ的Ｓｏｃｋｅｔ服务器（Ｓｅｒｖｅｒ）和面向ＵＤＰ的客户端。

当为面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＳｅｒｖｅｒ时，’ａｄｄｒｅｓｓ”值为：

’’ｓｏｃｋｔｃｐ：／／ｉｉｓｔｅｎｅｒ：’ｌｏｃａｌｔｃｐＰｏｒｔ’’’?

当为面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ时，”ａｄｄｒｅｓｓ”值为：

”ｓｏｃｋｔｃｐ：Ｈ’ｈｏｓｔ’：’ｒｅｍｏｔｅｔｃｐＰｏｒｔ’”?

当为面向ＵＤＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ时，”ａｄｄｒｅｓｓ”值为：

’’ｓｏｃｋｕｄｐ：／／’ｈｏｓｔ’：’ｒｅｍｏｔｅｕｄｐＰｏｒｔ’’’?

当ＭＣ５５为面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＳｅｒｖｅｒ时，不用赋ＩＰ地址，当连接上ＧＰＲＳ网络后，可以用指令查询得到的ＩＰ地址。例如笔者在一次实验连接中得到的ＩＰ地址为

”１０．５１．２４４．１９０：６５５３４”，这个ＩＰ地址为移动内网的ＩＰ地址，对公网是不可见的，但是移动内网的另一块ＧＰＲＳ模块可以和它申请连接，对于内网来讲这个ＩＰ地址是可见的。

当ＭＣ５５配置为面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＳｅｒｖｅｒ时，必须为其预留至少两个服务项目。一个服务项目用于端口监听，监听ＴＣＰ，ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ的连接请求。当一个连接请求到来的时候，第二个服务项目会被自动配置。当监听到一个连接请求，并自动分配了一个服务项目后，ＭＣ５５会返回ＵＲＣ信息，告诉控制器，有连接请求和服务项目的标号。控制器在响应的时候可以发送命令，决定是接受连接还是拒绝连接。

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务项目参数设置的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｓｒｖＰａｒｍＴａｇ＞，＜ｓｒｖＰａｒｍＶａｌｕｅ＞

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务项目参数读取的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＳ？

其中模块返回的参数和参数顺序和设置时的格式一样。

在以上连接设置实例都已执行的条件下，这部分我们需要作的设置如下：

实例ｌ：配置为面向ＴＣＰ的Ｓｏｃｋｅｔ

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝４，ｓｒｖＴｙｐｅ，ｓｏｃｋｅｔ（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫＳｅｒｖｅｒ。／／ＳｅｌｅｃｔｓｅｒｖｉｃｅｔｙｐｅＳｏｃｋｅｔ．

ＡＴ＾ＳＩＳＳ：Ａ，ｃｏｎｌｄ，０（ｅｎｔｅｒ）｜｜Ｓｅｌｅｃｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ

ｏＫｐｒｏｆｉｌｅ０．

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝４，ａｄｄｒｅｓｓ，＂ｓｏｃｋｔｃｐ：Ｈｌｉｓｔｅｎｅｒ：６５５３４”（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫ

当连接上网络后可查询到系统分配的ＩＰ地址为：“１０．５１．２４４．１９０：６５５３４＂。

实例２：配置为面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ。

Ｓｏｃｋｅｔ．ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝ｌ，ｓｒｖＴｙｐｅ，ｓｏｃｋｅｔ（ｅｎｔｅｒ）／／Ｓｅｌｅｃｔｓｅｒｖｉｃｅｔｙｐｅ

ｏＫ

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝１，ｃｏｎｌｄ，０（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫ／／Ｓｅｌｅｃｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅ０．

１９

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ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝１，ａｄｄｒｅｓｓ，¨ｓｏｃｋｔｃｐ：／／２０２．１９８．１３７．６９：６００００”（ｅｎｔｅｒ）

ＯＫ

其中“ａｄｄｒｅｓｓ”的值为公网目标服务器的地址和Ｓｏｃｋｅｔ服务器软件监听的端口号。如果要连接移动内网中另一块已经启动监听的ＧＰＲＳ模块，其地址为

“１０．５１．２４４．１９０：６５５３４＂，则可以赋该ＩＰ值。

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝ｌ，ａｄｄｒｅｓｓ，＂ｓｏｃｋｔｃｐ：／／１０．５１．２４４．１９０：６５５３４＂（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫ

实例３：配置为面向ＵＤＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝２，ｓｒｖＴｙｐｅ，ｓｏｃｋｅｔ（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫ／／ＳｅｌｅｃｔｓｅｒｖｉｃｅｔｙｐｅＳｏｃｋｅｔ

ＡＴ＾ＳＩＳＳ＝２，ｃｏｎｌｄ，０（ｅｎｔｅｒ）

ＯＫ／／Ｓｅｌｅｃｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅ０

ＡＴ＾ＳＩＳＳ－－２，ａｄｄｒｅｓｓ，¨ｓｏｃｋｕｄｐ：／／２０２．１９８．１３７．６９：５００００”（ｅｎｔｅｒ）

ｏＫ

３．ＡＴ“ＳＩＳ０ＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＯｐｅｎ

ＡＴＡＳＩＳＯ写指令，可以把已经分配好的服务项目连接上Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。如果服务连接成功，则模块会返回ＵＲＣ信息，告诉控制器，可以申请数据读或者数据写。如果模块返回数据已经读完或者发送的数据已经成功发出，则可以关闭该服务。如果在连接和使用服务的过程中发生了错误，模块会返回错误信息。不管是服务成功执行，还是在连接过程中发生了错误，在服务结束的时候都应该用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务关闭指令关闭已开启的服务。

ＡＴ＾ＳＩＳＯ读指令，可以查询当前所有服务项目的连接状态，每一行对应一个服务项目。只要用ａｔ＾ｓｉｓｓ指令正确赋值的服务项目，都可以用读指令查询。读指令可以在服务操作中或者关闭服务后进行查询，当为后一情况的时候，模块返回的是每个服务项目的最后状态，这个状态会在服务项目再次启用的时候得到更新。

ＡＴＡＳＩＳＯ写指令的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＯ＝＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞／／“ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＂为要开启的服务项目编号。

ＡＴＡＳＩＳＯ读指令的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＯ？

模块返回的信息为：

＾ＳＩＳＯ：＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｓｒｖＰａｒｍＴａｇ＞ｖａｌｕｅ¨ｓｒｖＴｙｐｅ”【’＜ｓｒｖＳｔａｔｅ＞，

＜ｓｏｃｋｅｔＳｔａｔｅ≯，＜ｒｘＣｏｕｎｔ＞，＜ｔｘＣｏｕｎｔ＞，＜ｌｏｃＡｄｄｒ＞，＜ｒｅｍＡｄｄｒ＞】

（１）＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅＩｄ＞为服务项目编号。

（２）＜ｓｒｖＰａｒｍＴａｇ＞ｖａｌｕｅ’ｓｒｖＴｙｐｅ’在这里显示的是服务类型，如’Ｓｏｃｋｅｔ’。

（３）＜ｓｒｖＳｔａｔｅ＞（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ

连接状态信息。

当值为空“＂时，表示该服务项目没有被利用。２０ｓｅｒｖｉｃｅｓｔａｔｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ），表示的是当前服务项目的

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当值为“２＂时，表示该服务项目已分配，但是没有连接Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。

当值为“３＂时，表示该服务项目在连接网络的过程中，还没有连接上。

当值为“４’’时，

当值为“５”时，表示该服务项目已经和服务器建立连接，可以进行数据收发。表示该服务项目已经关闭。

ｓｔａｔｅ（４）＜ｓｏｃｋｅｔＳｔａｔｅ＞，Ｓｏｃｋｅｔ

当值为“１＂时，Ｓｏｃｋｅｔｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，表示的是当前的Ｓｏｃｋｅｔ状态。ＴＣＰ／ＵＤＰｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｃｔｉｖｅ．ｎｏｔａｓｓｉｇｎｅｄ，ｉ．ｅ．ｎｏ

ａｓ

ａｓ

ａｓ当值为“２＂时，Ｓｏｃｋｅｔａｓｓｉｇｎｅｄ当值为“３＂时，ＳｏｃｋｅｔａｓｓｉｇｎｅｄＣＬＩＥＮＴ．ＬＩＳＴＥＮＥＲ．ＳＥＲＶＥＲ．当值为“４”时，Ｓｏｃｋｅｔａｓｓｉｇｎｅｄ

（５）＜ｒｘＣｏｕｎｔ＞，表示最近一次连接服务接收到的字节数。

（６）＜ｔｘＣｏｕｎｔ＞，表示最近一次连接服务发送的字节数。

（７）＜ｌｏｃＡｄｄｒ＞，表示本地ＩＰ地址和端口。

（８）＜ｒｅｍＡｄｄｒ＞，表示对方的ＩＰ地址和端口或者时ＤＮＳ的名称和ＴＣＰ端口。

在连接的过程中，模块会返回很多的ＵＲＣ（ＵｎｓｏｌｉｃｉｔｅｄＲｅｓｕｌｔ．Ｃｏｄｅ）信息，这些信息对了解当前的Ｉｎｔｅｒｎｅｔｎ及务连接状态非常有用，只有知道了这些信息，控制器才知道下一步应该采取什么样的操作。

ＵＲＣ信息的格式为：

＾ＳＩＳ：＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｕｒｃＣａｕｓｅ＞［，【＜ｕｒｃｌｎｆｏＩｄ＞ｌ［，＜ｕｒｃｌｎｆｏＴｅｘｔ＞］】

（１）＜ｓｒｖＰｒｏｆｄｅｌｄ＞，

（２）＜ｕｒｃＣａｕｓｅ＞，

（３）＜ｕｒｃｌｎｆｏｌｄ＞，

（４）＜ｕｒｃｌｎｆｏＴｅｘｔ＞，为服务项目编号。ＵＲＣｃａｕｓｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒｒｅｌａｔｅｄｔｏ＜ｔｔｒｃＣａｕｓｅ＞．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｘｔｒｅｌａｔｅｄｔｏ＜ｕｒｃＣａｕｓｅ＞．

当在开启一个Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务或者在操作的过程中出现了状态变化，如连接失败，有数据读取，或者连接成功可以发送数据等，ＵＲＣ信息都会出现。ＵＲＣ信息还会提示一个来自ＴＣＰＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ的连接请求，或者是拒绝了该请求等等信息。

４．ＡＴ‘ＳＩＳＣＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＣｌｏｓｅ

ＡＴ＾ＳＩＳＣ写命令用来关闭已经开启的ＩｎｔｅｒｎｅｔＨ艮务项目。

ＡＴ＾ＳＩＳＣ写格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＣ＝＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞

在开发文档上还有一个参数为关闭模式（＜ｃｌｏｓｅＭｏｄｅ＞），在实际的测试中加了该参数工作并不正常。

５．ＡＴ‘ＳＩＳＲＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＲｅａｄＤａｔａ

当一个Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务项目连接上服务器或者客户端，有数据到来或者数据发送完毕的时候，模块会返回ＵＲＣ信息”＾ＳＩＳＲ：＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞’，表示当前的数据接收状态。

当＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞＝Ｏ，表示没有数据可以读取。

当＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞＝ｌ，表示有新的数据到来，可以申请读取。２１

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当＜ｕｒｃＣａｕｓｅＩｄ＞＝２，表示数据传输已经完毕，可以关闭服务。

读取数据的格式为：

ＡＴ＾ＳＩＳＲ＝＜ｓｒｖＰｒｏｆ＇ｄｅｌｄ＞，＜ｒｅｑＲｅａｄＬｅｎｇｔｈ＞

模块返回的信息为：

＾ＳＩＳＲ：＜ｓｒｖＰｒｏｆｆｉｅｌｄ＞，＜ｃｎｆＲｅａｄＬｅｎｇｔｈ＞“数据信息”

＜ｒｅｑＲｅａｄＬｅｎｇｔｈ＞为申请的数据长度，＜ｃｎｆＲｅａｄＬｅｎｇｔｈ＞为模块确认返回的数据长度，该长度小于或等于申请的长度，当为０时表示没有数据可读。可申请的数据长度最大为１５００个字节，返回的数据长度以实际的为准，当实际的数长度大于申请的长度时，一次不能把数据全部读出，可以分多次读取。

６．ＡＴ‘ＳＩＳＷＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＷｒｉｔｅＤａｔａ

当一个Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务项目连接上服务器或者客户端，ＭＣ５５可以发送数据的时候，模块会返回ＵＲＣ信息”＾ＳＩＳＷ：＜ｓｒｖＰｒｏｆｉｌｅｌｄ＞，＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞’，表示当前的数据发送状态。

当＜ｕｒｃＣａｕｓｅＩｄ＞＝０，表示不能发送数据。

当＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞＝ｌ，表示可以申请新的数据发送。

当＜ｕｒｃＣａｕｓｅｌｄ＞＝２，表示数据传输已经完毕，可以关闭服务。

申请发送数据的格式为：

ＡＴ＾ＳｌＳＷ＝＜ｓｒｖＰｒｏｆｄｅｌｄ＞，＜ｒｅｑＷｒｉｔｅＬｅｎｇｔｈ＞

模块返回的信息为：

＾ＳＩＳＷ：＜毽ｒｖＰｒｏｆｆｉｅｌｄ＞，＜ｃｎｆＷｒｉｔｅＬｅｎｇｔｈ＞

＜ｒｅｑＷｒｉｔｅＬｅｎｇｔｈ＞为申请发送数据长度，＜ｃｎｆＷｒｉｔｅＬｅｎｇｔｈ＞为模块确认可以发送的数据长度，该长度小于或等于申请的长度，当为０时表示不能发送数据。可申请的发送数据长度最大为１５００个字节，实际能发送的数据长度以模块确认的长度为准。

７．ＧＰＲＳ指令总结

要使ＭＣ５５连接上网络的第一步就是用ＡＴ‘ＳＩＣＳ指令创建Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接设置，设置了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务最基本的参数，如连接类型和网络接入点。总共可以创建６个连接设置，彼此以连接设置编号相区别。第二步，就是在已经创建的连接设置的基础上，用ＡＴ‘ＳＩＳＳ指令创建服务项目。总共可以创建１０个服务项目，彼此以服务项目编号相区别。服务项目主要设置了服务的类型，和绑定一个连接设置。如果配置了面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＳｅｒｖｅｒ时，一定要预留一个项目用于响应ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ的连接请求。当连接设置和服务项目设置都已完成，就可以用ＡＴ‘ＳＩＳＯ写指令开始Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接，开启希望的服务项目。当连接成功后模块会返回连接成功的信息，并告诉控制器可以进行数据传输。面向ＵＤＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ连接时，模块会很快返回连接成功信息，如果是面向ＴＣＰ的ＳｏｃｋｅｔＣｌｉｅｎｔ连接时，连接时间和当时的ＧＰＲＳ网络情况和目的主机的网速有很大的关系，一般在５秒左右能连接上，有时要１分多钟，甚至更长或连接失败。在连接的过程中，目标主机的ＳｏｃｋｅｔＳｅｒｖｅｒ软件必须已启动端口监听，以响应连接请求，否则模块会返回连接超时的错误。ＭＣ５５的ＴＣＰ／ＩＰ协议栈一次只能支持一个服务项目，当运行多个项目的时候会导致项目数据拥塞，而致使连接中断。当成功连接上后，就可２２

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以用ＡＴ‘ＳＩＳＲ和ＡＴ‘ＳＩＳＷ指令进行针对目标服务项目的读写操作，以完成数据传输。当完成数据传输或者连接失败就可以用ＡＴｌＳＩＳＣ指令关闭服务项目了。

８．ＳＭＳ（ＳｈｏｒｔＭｅｓｓａｇｅＳｅｒｖｉｃｅ）

ＭＣ５５也支持短消息服务。系统可以把采集到的数据以短信的形式发送到用户手机，因为手机移动性好，应用普便，所以把数据用短信发出也具有很好的实用性。

（１）短消息收发的实现模式

目前，发送短消息常用模式有：ＢＬＯＣＫ模式、ＴＥＸＴ模式和ＰＤＵ模式。ＢＬＯＣＫ模式现在用的很少了。使用ＴＥＸＴ模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文短信——确切地讲，从技术上来说是可以用于发送中文短消息的，但是国内的手机基本上不支持。而ＰＤＵ模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信，且被所有手机支持，可以使用任何字符集，它也是手机默认的编码方式。笔者在开发中选用的正是ＰＤＵ模式。

用ＰＤＵ模式收发短消息可以使用三种编码方式：７－ｂｉｔ编码、８－ｂｉｔ编码和ＵＣＳ２编码。７－ｂｉｔ编码用于发送普通的ＡＳＣＩＩ字符，它将一串７－ｂｉｔ的字符（最高位为０）编码成８－ｂｉｔ的数据，每８个字符可“压缩”成７个；８－ｂｉｔ编码通常用于发送数据消息，如图片或铃声等；ＵＣＳ２编码用于发送Ｕｎｉｃｏｄｅ字符。由于笔者在系统中要实现中文短消息的发送，所以选择用ＵＣＳ２。ＰＤＵ串的用户信息（ＴＰ—ＵＤ）段，最大容量是１４０字节，所以在这三种编码方式下，可以发送的短消息的最大字符数分别是１６０、１４０和７０。这里，将一个英文字母、一个汉字和一个数据字节都视为一个字符。需要注意的是，ＰＤＵ串的用户信息长度（ＴＰ－ＵＤＬ），在各种编码方式下意义有所不同。７－ｂｉｔ编码时，指原始短消息的字符个数，而不是编码后的字节数。８一ｂｉｔ编码时，就是字节数。ＵＣＳ２编码时，也是字节数，等于原始短消息的字符数的两倍。

（２）ＰＤＵ模式下短信发送实例

在这里我们向目标手机“＋８６１３５０４３０４９２２＂发送内容为“温度：－２５．６Ｃ’’的一条短信。其中有两个汉字“温度’’，一个ＡＳＣＩＩ码“：＂，一个ＡＳＣＩＩ码“一一表示负号，三个数字“２５６＂，一个小数点“．＂，一个字符“Ｃ’’表示摄氏度，总共９个字符。

第一步：将短信息格式设为ＰＤＵ模式：ＡＴ＋ＣＭＧＦ＝Ｏ（ｅｎｔｅｒ）。

第二步：设置短消息服务中心地址：ＡＴ＋ＣＳＣＡ＝一＋８６１３８００４３１５００一（ｅｎｔｅｒ）。其中的号码为长春市移动公司短消息服务中心号码。

第三步：申请发送：ＡＴ删Ｇｓ，３３（ｅｎｔｅｒ）（３３＝１５＋１８）。当得到模块回复的输入提示符“＞＂后，输入下面的字符串：

“００１１０００Ｄ９１６８３ｌ０５３４４０２９Ｆ２０００８０１１２６Ｅ２９５ＥＡ６００３Ａ００２Ｄ００３２００３５００２Ｅ００３６００４３＂。最后在键盘上输入“ｃｔｒｌ＋Ｚ＂（ＡＳＣＩＩ码值ＯｘｌＡ），短消息就可以发出。

以上的第一步和第二步，只需要输入一次即可，可以重复执行第三步申请多次短信发送。下面将解析上面的一串字符。先以功能单位隔开。“００

００

?１１０００Ｄ９１６８３１０５３４４０２９Ｆ２０８０１１２６Ｅ２９５ＥＡ６００３Ａ００２Ｄ００３２００３５００２Ｅ００３６００４３’’。“００一ＳＭＳＣ（短信息服务中心）地址的长度。这里使用的是ＳＩＭ卡设置的ＳＭＳＣ地址，２３

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而且在此前已经用指令设置了ＳＭＳＣ地址，所以在这里就不再输入。如果不用ＳＩＭ卡设置的ＳＭＳＣ地址或者在此以前没有对ＳＭＳＣ赋值则需再次输入“０８９１６８３１０８４０１３０５Ｆ０”，“０８＂为ＳＭＳＣ地址信息的长度（字节数），“９１＂为ＳＭＳＣ地址格式（ＴＯＮ／ＮＰＩ）用国际格式号码，在前面加‘＋’。“６８３１０８４０１３０５Ｆ０’’为短信息中心号码，真实地址为“８６１３８００４３１５００Ｆ＂（为了凑足１４位，在末尾补Ｆ），不难发现只需将前者奇偶位对调，即可得到后者。

?“１１”基本参数（ＴＰ—ＭＴＩ／ＶＦＰ）。“１ｌ＂为短信发送，“０４＂表示短信接收，“３１’’

表示要求对方回复。

●

?

●

?“００＂消息基准值（ＴＰ－ＭＲ）。“０Ｄ＂目标地址数字个数，共１３个十进制数。“９１＂目标地址格式（ＴＯＮ／ＮＰＩ）用国际格式号码，在前面加‘＋’。“６８３１０５３４４０２９Ｆ２＂目标地址（ＴＰ－ＤＡ）。真实值“８６１３５０４３０４９２２＂，补‘Ｆ’凑成

偶数个。

●

?“００’’协议标识（ＴＰ—ＰＩＤ）。“００＂是普通ＧＳＭ类型，点到点方式。“０８’’用户信息编码方式（ＴＰ－ＤＣＳ）。“００＂：表示７－ｂｉｔ编码，“０８＂：表示ＵＣＳ２编

码，“０４＂：表示８一ｂｉｔ编码。

“０１＂短信有效期（ＴＰ—ＶＰ）。具体时间值如表４．６所示：

表４．６短消息有效时间表●

ＶＰ值

Ｏ～１４３

１４４～１６７短消息有效时间长度（ＶＰ＋Ｉ）Ｘ５分钟１２时＋（ＶＰ一１４３）Ｘ３０

分

１６８～１９６

１９７～２５５１天Ｘ（ＶＰ一１６６）１周Ｘ（ＶＰ－１９２）

以上部分都是短信息发送的控制部分，都是比较固定的值。实际为３０个字节，对与ＭＣ５５来说记作１５字节。后面的部分都是短消息信息部分。

?

?“１２＂用户信息长度（ＴＰ－ＵＤＬ）。用十六进制数表示，表示信息为１８字节。“６Ｅ２９５ＥＡ６００３Ａ００２Ｄ００３２００３５００２Ｅ００３６００４３’’。其中“６Ｅ２９一为“温＂的

Ｕｎｉｃｏｄｅ码。“５ＥＡ６’’为“度”的Ｕｎｉｃｏｄｅ码。后面分别对应的是“：－２５．６Ｃ＂的Ｕｎｉｃｏｄｅ码。汉字的Ｕｎｉｃｏｄｅ码可以通过软件进行查询，而可显示的ＡＳＣＩＩ码的Ｕｎｉｃｏｄｅ码为该ＡＳＣＩＩ码的十六进制值在前面补两个“Ｏ＂，例如“：＂的ＡＳＣＩＩ码值为５８，十六进制形式为３Ａ，补“０＂后就是“００３Ａ＂。

至此已经实现了短信息的中英文混发，一条短信最多只能发７０个字符。如果以ＵＣＳ２的方式发ＡＳＣＩＩ码最多只能发７０个字符，与７－ｂｉｔ编码的１６０个字符相比差了很多，但是ＵＣＳ２方式下的７０个字符已经足够信息表示。

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４．２．４实时时钟芯片ＰＣＦ８５６３

ＰＣＦ８５６３是ＰＨＩＬＩＰＳ公司推出的～款工业级内含１２Ｃ总线接口功能的，具有极低功耗的多功能ＣＭＯＳ实时时钟／日历芯片。ＰＣＦ８５６３的报警功能，定时器功能，可编程时钟

输出功能以及中断输出功能，能完成各种复杂的定时服务，甚至可为单片机提供看门狗

功能。内部时钟电路，内部振荡电路，内部低电压检测电路（１．０Ｖ）以及两线制１２Ｃ总线通讯方式，不但使外围电路及其简洁，而且也增加了芯片的可靠性。同时每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。当然作为时钟芯片ＰＣＦ８５６３解决了２０００年问题，因而ＰＣＦ８５６３是一款性价比极高的时钟芯片，它已被广泛用于电表、水表、气表、

电话、传真机、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域【３８】。

ＰＣＦ８５６３的管脚排列及描述如图４．７及表４．８所示。

表４．８

ＰＣＦ８５６３管脚描述

描

述

ｏＳＣＩＯＳＣｏ

ｌＮＴＶＳＳ

ＰＣＦ８５６３Ｐ

８７６

ｌ

ｌｌ

符号

ＶＤＤ

管脚号

ｌ２３４５６７８

ＯＳＣＩ

ＣＬＫＯＵＴ

振荡器输入振荡器输出

中断输出（低电平有效）地

串行数据Ｉ／Ｏ串行时钟输入时钟输出（开漏）正电源

ＰＣＦ８５６３Ｔ

ＰＣＦ８５６３ＴＳ

ＳＣＬ

ＯＳＣＯ

／ⅣＴ

ＶｓｓＳＤＡ

＿‘１

５ＩＳＤＡ

图４．７ＰＣＦ管脚

ＳＣＬＣＬＫＯＵＴＶＤＤ

１．ＰＣＦ８５６３内部寄存器

ＰＣＦ８５６３共有１６个可寻址的８位并行寄存器，但不是所有位都有用。前两个寄存器（内存地址００Ｈ，０１Ｈ）用于控制寄存器和状态寄存器，内存地址０２Ｈ＂－－０８Ｈ用于时钟计数器（秒～年计数器），地址０９Ｈ＂－＇０ＣＨ用于报警寄存器（定义报警条件），地址０ＤＨ控镱Ｊ］ＣＬＫＯＵＴ管脚的输出频率，地址０ＥＨ和０ＦＨ分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器，编码格式为ＢＣＤ，星期和星期报警寄存器不以ＢＣＤ格式编码。各寄存器的位描述如表４．９和表４．１０

所示：

东北师范大学硕士学位论文表４．９ＢＣＤ格式寄存器概况

地址

寄存器名称

Ｂｉｔ７

Ｂｉｔ６

Ｂｉｔ５

Ｂｉｔ４

Ｂｉｔ３

Ｂｉｔ２

Ｂ；ｉｔｌ

Ｂｉｔ０

０２Ｈ０３Ｈ０４Ｈ０５Ｈ０６Ｈ０７Ｈ０８Ｈ０９Ｈ

秒分钟小时日星期月／世纪年分钟报警小时报警日报警星期报警

ＶＬ

００－５９ＢＣＤ码格式数００～５９ＢＣＤ码格式数００～５９ＢＣＤ码格式数０１～３１ＢＣＤ码格式数

Ｏ“

Ｃ０１—１２

ＢＣＤ码格式数

００～９９

ＢＣＤ码格式数

ＡＥＡＥＡＥＡＥ

ｏｏ￣５９００￣２３０ｌ～３１

咖

０ＢＨ０ＣＨ

ＢＣＤ码格式数

ＢＣＤ码格式数

ＢＣＤ码格式数

０～６

表４．１０二进制格式寄存器概况

地址

００Ｈ

寄存器名称

Ｂｉｔ７ＴＥＳＴＯ

Ｂｉｔ６Ｏ

Ｂｉｔ５ＳＴＯＰ

Ｂｉｔ４Ｏ

Ｂｉｔ３ＴＥＳＴＣ

Ｂｉｔ２Ｏ

１３｝ｉｔｌ０

Ｂｉｔ０Ｏ

控Ｎ／状态寄存

器１

０１Ｈ

控制／状态寄存器２

ＯＯＴＩ厂ｒＰ

．

皤

ＴＦ

ＡⅢＴⅢ

０ＤＨ０ＥＨ

ＣＬＫＯＵＴ寄存器定时器控制寄存器

ＦＥＴＥ

ＦＤｌＴＤｌ

ＦＤ０ＴＤＯ

０ＦＨ

定时器倒计数数值寄存器

定时器倒计数数值（二进制）

２．ＰＣＦ８５６３功能描述

ＰＣＦ８５６３除了有１６个８位寄存器，还有一个可自动增量的地址寄存器，一个内置３２．７６８ＫＨｚ的振荡器（带有一个内部集成的电容），一个分频器（用于给实时时钟ＲＴＣ提供源时钟）一个可编程时钟输出，一个定时器，一个报警器，一个掉电检测器和一个

４００ＫＨｚ

１２Ｃ总线接口。当一个ＲＴＣ寄存器被读时，所有计数器的内容被锁存，因此在传

送条件下可以禁止对时钟／日历芯片的错读。

（１）ＣＬＫＯＵＴ输出

管脚ＣＬＫＯＵＴ可以输出可编程的方波。ＣＬＫＯＵＴ频率寄存器（地址０ＤＨ，参见表３．３）决定方波的频率。当ＦＤｌ、Ｆ０２＝００Ｂ时输出平率为３２．７６８ＫＨｚ（缺省值）；０１Ｂ时１０２４

Ｈｚ，

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１０Ｂ时３２Ｈｚ；１１Ｂ时１Ｈｚ。ＦＥ位用于控ＳＹＣＬＫＯＯＴ输出是否有效，ＦＥ＝１时ＣＬＫＯＵＴ输出有效，ＦＥ：ｏ时ＣＬＫＯＵＴ输出被禁止，并设成高阻抗。

（２）定时器

８位的倒计数器（地址ＯＦＨ）由定时器控制寄存器（地址０ＥＨ，参见表３．３）控制，定时器控制寄存器用于设定定时器的输入时钟频率（４０９６，６４，１，或１／６０Ｈｚ），以及设定定时器有效或无效。定时器从软件设置的８位二进制数倒计数，每次倒计数结束，定时器设置标志位ＴＦ（控Ｎ／状态寄存器２，Ｂｉｔ２），定时器标志位ＴＦ只可以用软件清除，ＴＦ用于产生一个中断（／ⅨＴ），每个倒计数周期产生一个脉冲作为中断信号。当读定时器时，返回当前倒计数的数值。

（３）报警功能模式

内部寄存器（地址０９Ｈ～ＯＣＨ）用于报警寄存器。一个或多个报警寄存器ＭＳＢ

（ＡＥ＝ＡｌａｒｍＥｎａｂｌｅ报警使能位）清０时，相应的报警条件有效。只有相应的报警条件和当前的时间值全都相等的时候，才设置报警标志位ＡＦ（控制／状态寄存器２，Ｂｉｔ３）。ＡＦ用于产生一个中断（／ＩＮＴ），ＡＦ只可以用软件清除。这样当只有分报警位有效的时候能产生最短的报警周期为１小时。

（４）中断控制

由上面可以看出定时器中断和报警中断都是由／ＩＮＴ引脚输出，在没有中断时／ＩＮＴ为高电平，当有中断输出的时候，／ＩＮＴ降为低电平。为了实现中断控制，控制／状态寄存器２发挥了作用。

各位的作用如下：

?“ＡｌＥ，ＴＩＥ＂标志位ＡＩＥ和ＴＩＥ决定一个中断的请求有效或无效，ＡＩＥ＝０报警中断

无效，ＡＩＥ＝Ｉ报警中断有效，Ｔｍ＝ｏ定时器中断无效，ＴＩＥ＝Ｉ定时器中断有效。当中断发生时，标志位置位，只有相应使能位开／ＩＮＴ才有效。中断是当ＡＩＥ＝ＴＩＥ＝Ｉ时ＡＦ，ＴＦ的逻辑或。

●“ＡＦ，＂ＩＦ”当报警发生时ＡＦ被置逻辑１，在定时器倒计数结束时ＴＦ被置逻辑ｌ。它

们在被软件重写前一直保持原有值。若定时器和报警中断都请求时，中断源由ＡＦ和ＴＦ决定。若要使清除一个标志位而防止另一标志位被重写，应运用逻辑指令ＡＮＤ。意思就是说在中断产生后，ＣＰＵ读取了控Ｎ／状态寄存器２的值，查询了是哪个中断标志置位后，要清除该位，则向该位写０，保持另一位的状态，则写１。

“ＴＩ厂ｒＰ—ＴＵＴＰ＝０：

ＴＩ／ＴＰ＝Ｉ：?当ＴＦ有效时ＩＮＴ有效（ｇＴＩＥ＝１）。１ＮＴ脉冲有效，周期与定时器的状态有关。

若ＡＦ和ＡｌＥ都有效时则ＩＮＴ一直有效。

由上可见，中断产生后，相应的中断标志置位，只要中断使能位开，都能使／ＩＮＴ有效（产生低电平）。ＴＩ／ＴＰ只用来控制和定时器有关中断产生，当为０时正常定时器中断，当为１时可产生固定的脉冲中断。主机响应了中断后，必须查询中断标志，之后应该清除标志位，使／ＩＮＴ恢复高电平，如果是定时器中断还应该重新赋定时器初值。２７

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４２５远程节点电路

罔４１１远程节点电路

图中ＡＴＭＥＧＡｌ６和ＭＣ５５丌发板通信是通过ＲＳ２３２接口实现的，ＰＣＦ８５６３带扳载纽扣电池用于保持实时时钟功能。

４２．６远程节点实物图４【２远程节点实物

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上图为远程节点实物图，传感器和主控芯片之问通过导线相连，主控芯片和ＧＰＲＳ模块通过串口相连。

４．３远程节点软件流程

本系统的软件设计，主要是用Ｃ语言对单片机编程，驱动单片机完成所有的功能操作。程序结构流程图如图４．１２所示。

连

连接成功

图４．１２远程节点软件流程

由主程序可以看出ＣＰＵ复位后先进行各外部连接器件总线的初始化操作，然后完成有关短消息的设置，最后设置外部时钟芯片，启动定时器，开中断，进入主程序循环。外部时钟芯片定时器每３０秒产生一次中断，单片机在外部中断１中响应该中断。外部中断１中完成各传感器对数据的采集和单片机对数据的读取，并设置标志位，使主程序启动数据发送。外部中断１是整个程序的关键，使整个程序有条不紊的运行。４．３．１Ｃｏｄｅｖｉｓｉｏｎ简介

Ｃ语言变成工具是为ＡｔｍｅｌＡＶＲ系列微控制器而设计的一款Ｃ编ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ

译工具，可以在ＷＩＮ２０００、ＸＰ、Ｖｉｓｔａ操作系统下运行。

安装该软件后，双击桌面图标启动ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ开发环境，如图４．１３所示：

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图４１３ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ界面

启用ＣｏｄｅＶｉｓｌｏｎ创建一个新的工程时，程序会弹出个设置向导的对话框，如图４１４所示：

囝墨田■■■■●●■■—＿ｌ隧簸到ｌ

兰！兰蓦引匡虱墅Ｉ｜

图４１４向导对话框

点击“ＹＥＳ”可以利用向导来完成部分内容的初始化，这为我们的开发工作大大节省了时间。在芯片型号中我们可以选择与开发对应的芯片型号，本文中所用为“ＡＴｍｅｇａｌ６”，晶振为７３７２８删ｚ，阔时，ｊ丕可以选择对Ｉ／Ｏ口的操作，对定时器ｊＩ中断、串口的操作，山于本设计中用到１２Ｃ总线，还可以选择对１２ｃ总线的操作。设置完成之后点击菜单“Ｆｉ】ｅ”，选择“Ｇｅｎｅｒａｔｅ，ｓａｖｅａｎｄｅｘｉｔ”选项，如图４１５、４１６所示：

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ｔ１１?蝉ｐ

ｕｓＡＲＴＪｉｌｌＨｄｐＩＡｒ岫ｃ呻岫ｒｄ＊１＾Ｄｃ

Ｉ１ｗ＿ｅＩｓＨｂＴ＿

。璧崮蒜一ＩＥ！。麓：１篙

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Ｃｌｏ“：１７３”８００Ｉ笠１２Ｗｉｅｏ正ｌ自“¨。■…＿目ｓ州最＆ｉｔｊ”…，幽＂Ｈ２

ｒ口ＨｃＢ∞ｄ‰Ｐ’ｑ”ＴⅢｌＡｐ■㈨－Ｉ

图４．１５ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎ向导图４１６ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎ向导生成程序

这样就生成了对应的我们需要的程序。

４．３２定时器ｌ输入捕捉中断

定时器ｌ的主要作用是测外部输入到ＩＣＰｌ引脚的低电平脉宽，为测试灰尘服务。设置下降沿触发定时器ｌ开始计数，上升沿停止计数。因为灰尘测试的时间段为３０秒，所以外部定时器设置为３０秒中断一次。在外部中断１开启定时器１，３０秒后关闭定时器，这时候的ｐＷＩＩ】一Ｎ值就是我们需要的值，读取后，计算完灰尘值，然后使ｐｗｍＮ清零，为下次测量做准备。

４３．３外部中断１程序外部中断ｌ服务程序框图如图４．１７所示

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ｅｐ＋＝ｌ

图４．１７外部中断１程序流程

外部定时器和内部定时器一样，每次中断都必须赋初值，使其重新计数，而且应使中断标志位复位，使／ＩＮＴ恢复高电平。定义了一个全局宏Ｎ，用于设置发送的周期。周期为（Ｎ＋１）／２分钟。计数器ｓｔｅｐ用于程序控制。

中断每次进来的时候，会判断ｓｔｅｐ的状态，当为（Ｎ．１）时，开定时器ｌ，则定时器ｌ在ｓｔｅｐ＝Ｎ区间测定灰尘传感器引脚脉冲宽度。再次进入中断时ｓｔｅｐ＝Ｎ，关闭定时器，计算出灰尘值，分别调用ＳＨＴｌ０和ＰＣＦ８５６３的项层函数，把采集到的数据存入全局变量中，并将ｓｔｅｐ归Ｏ，设置标志位。当中断程序返回后，在主程序中发送数据。当中断进入时，如果ｓｔｅｐ为其他值，只做基本的ｓｔｅｐ＝ｓｔｅｐ＋１操作。

／／ＥｘｔｅｒｎａｌＩｎｔｅｒｒｕｐｔｌｓｅｒｖｉｃｅｒｏｕｔｉｎｅ

ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ［ＥＸＴ＿ＩＮＴｌ】ｖｏｉｄｅｘｔ＿ｉｎｔｌ＿ｉｓｒ（ｖｏｉｄ）

｛

／／Ｐｌａｃｅｙｏｕｒｃｏｄｅｈｅｒｅ

Ｓｅｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌ（）；

ｉｆ（ｓｔ删－１））Ｓｅｔ＿ｔｉｍｅｒ（）；

｛

／／Ｔｉｍｅｒ（ｓ）／Ｃｏｕｎｔｅｒ（ｓ）Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（ｓ）ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ

ＴＩＭＳＫ＝０ｘ０１；

ｓｔｅｐ＋＝１；

）

ｅｌｓｅｉｆ（ｓｔｅｐ－－一Ｎ）／／这里的Ｎ是设计的发送数据时间控制（Ｎ＋１）／２分钟

３２｛

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ＴＩＭＳＫ＝０ｘ００；／／关闭定时器ｌ

ｓｔｅｐ－－－０；

／／计算灰尘的量

ＲＴ＝ｐｕｌｓｅ＿ｃｌｏｃｋ／３００００；

ｈｕｉｒａｉｎ：ＲＴ／０．０２；／／除以３０Ｓ

ｈｕｉ—ｍａｘ＝（ＲＴ＋Ｏ．００８３３）／０．０１３；

／／输入捕获清零

ｐｕｌｓｅｃｌｏｃｋ＝０；

ｆａｌｌｉｎｇｅｄｇｅ＝０；

ｒｉｓｉｎｇ，ｅｄｇｅ＝Ｏ；

／／读取现在的时间

Ｒｅａｄ＿ｃｌｏｃｋ（ｇｅｔｔｉｍｅ）；

／／读取温湿度值

ＳＨＴｌ００；

ｒｅａｄ＿ｆｌａｇ＝ｌ；／／放置标志位时间到，数据已经准备好，应该发送数据了

｝

ｅｌｓｅ

｛

ｔｅｐ＋＝１；

）

）

／／主函数中的程序

／／ＥｘｔｅｒｎａｌＩｎｔｅｒｒｕｐｔ（ｓ）ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ

∥ＮＴｌ：Ｏｎ

／／ＩＮＴ１Ｍｏｄｅ：ＦａｌｌｉｎｇＥｄｇｅ

ＧＩＣＲＩ＝０ｘ８０；

ＭＣＵＣＲ＝０ｘ０８；

ＭＣＵＣＳＲ＝０ｘ００；

ＧＩＦＲ＝Ｏｘ８０；

／／Ｇｌｏｂａｌｅｎａｂｌｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓ

＃ａｓｍ（”ｓｅｉ”）／／开中断

４．３．４ＲＳ２３２串口驱动程序

ＡＶＲ单片机和ＧＰＲＳ模块通信的基础就是串口通信，所以串口驱动程序就显得尤为重要，串口驱动程序如下：

｜｜Ｕｓ氏骶ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ３３

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／／ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓ：８Ｄａｔａ，ｌＳｔｏｐ，ＮｏＰａｒｉｔｙ

｜｜Ｕｓ赋【Ｒｅｃｅｉｖｅｒ：Ｏｆｆ

／／ＵＳＡＲＴＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ：Ｏｎ

｛｜Ｕｓ赋ＩＭｏｄｅ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

｜｜Ｕｓ臌【ＢａｕｄＲａｔｅ：９６００

ＵＣＳＲＡ＝０ｘ００；

ＵＣＳＲＢ＝０ｘ０８；

ＵＢ嗍Ｆ；

ｖｏｉｄｐｌｌｔｓＵＣＳＲＣ＝０ｘ８６；ＵＢＲＲＨ＝Ｏｘ００；／／在主程序中需首先设定串口端口，波特率，停止位和校验位，本设计所用串口为ＡＶＲ单片机的ＰＤＯ、ＰＤｌ脚，波特率为９６００，８位数据传送，一个停止位，无校验位。／／向串口发送一个字符串：ｅｎｔｅｒ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ奉ｐｔ０

｛

ｗｈｉｌｅ（｝ｐｔｒ）

｛ｐｕｔｃｈａｒ（幸卅）；

ｐｕｔｃｈａｒ（ＯｘＯＤ）；

ｐｕｔｃｈａｒ（０ｘ０Ａ）；／／结尾发送回车换行）

｝

ｖｏｉｄｐｕｔｓｎｏｅｎｔｅｒ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ?ｐｔｒ）

｛

ｗｈｉｌｅ（宰ｐｔｒ）

｛

ｐｕｔｃｈａｒ（幸ｐ心卜＋）；

＞

｝

系统函数ｐｕｔｃｈａｒ（）；是最底层的函数，它直接向串口发送一个字符。函数ｐｕｔ的过程中经常要用到回车，所以在ｐｕｔ…ｓｓｎｏｅｎｔｅｒ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ?ｐｔｒ）他的目的是向串口发送一个字符串，由于在ＭＣ５５通讯

ｎｏｅｎｔｅｒ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ＊ｐｔｒ）函数中集成了

发送回车的功能，这样有利于增强程序的可读性。

我们把要发送的命令，直接在程序中存为字符串，在编程的时候直接调用这两个函数就可以发送给ＧＰＲＳ模块。采集到的数据也可以转换为每一位的ＡＳＣＩＩ码，直接发送。

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第五章数据中心系统实现

５．１ＶＩＳＵＡＬＣ＋＋中的网络编程

数据中心系统软件是以ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０为工具开发的。ＶｉｓｕａｌＣ＋＋是一种可视化、面向对象和采用事件驱动方式的程序开发工具，是程序开发人员的首选利器，在众多可视化程序开发工具中，其功能强大首屈一指，用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋编译出的代码执行速度快、效率高【３９１。

５．１．１Ｓｏｃｋｅｔ简介

为了能够方便的开发网络应用软件，由美国伯克利大学在ＵＮＩＸ上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用套接字（Ｓｏｃｋｅｔ）。Ｓｏｃｋｅｔ的出现，使程序员们可以很方便的访问ＴＣＰ／ＩＰ，从而开发各种网络应用的程序。随着ＵＮＩＸ的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Ｗｉｎｄｏｗｓ等操作系统，成为开发网络应用程序的非常有效快捷的工具。

套接字存在于通信区域中。通信区域也叫地址簇，它是一个抽象的概念，主要用于将通过套接字通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据。ＷｉｎｄｏｗｓＳｏｃｋｅｔｓ只支持一个通信区域：网际域（ＡＦ－ＩＮＥｌ＇）。

在Ｉｎｔｅｌ、Ｓｕｎ、ＳＤＩ、Ｉｎｆｏｒｍｉｘ、Ｎｏｖｅｌｌ等公司的大力支持下，Ｗｉｎｄｏｗｓｓｏｃｋｅｔ（以下简称ＷｉｎＳｏｃｋ）已经成为Ｗｉｎｄｏｗｓ网络编程的标准。

ＷｉｎＳｏｃｋ编程分为同步（Ｓｙｎｃ）和异步（Ａｓｙｎｃ）方式。同步方式指的是发送方不等接收方响应，便接着发下一个数据包的通信方式。同步方式逻辑清晰，编程专注于应用，在抢先式的多任务操作系统中（ＷｉｎＮＴ、Ｗｉｎ２０００），采用多线程方式效率基本达到异步方式的水平。而异步指发送方发出数据后，等收到接收方发回的响应，才发下一个数据包的通信方式ｐ９Ｊ。

阻塞套接字是指执行此套接字的网络调用直到成功才返回，否则一直阻塞在此网络调用上，比如调用ｒｅｃｖ（）函数读取网络缓冲区中的数据，如果没有数据到达，将一直挂在ｒｅｃｖ（）这个函数调用上，直到读到一些数据，此函数调用才返回；而非阻塞套接字是指执行此套接字的网络调用时，不管是否执行成功，都立即返回。比如调用ｒｅｃｖ（）函数读取网络缓冲区中数据，不管是否读到数据都立即返回，而不会一直挂在此函数调用上。在实际Ｗｉｎｄｏｗｓ网络通信软件开发中，异步非阻塞套接字是用的最多的。ｃ／ｓ（客户／服务器）结构的软件就是异步非阻塞模式的。３５

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Ｗｉｎｄｏｗｓ提供了一系列的ＡＰＩ来支持Ｓｏｃｋｅｔｓ，主要包括两类，

型的函数，另

展函数。类是Ｂｅｒｋｅｌｅｙ类类是已经认可的作为蚍ｎｄｏｗｓＳｏｃｋｅｔｓ２的一部分的Ｗｉｎｄｏｗｓ特殊的扩

Ｓｏｃｋｅｔ接口是ＴＣＰ／ＩＰ网络的ＡＰＩ，Ｓｏｃｋｅｔ接口定义了许多函数或例程，程序ｍ可以用它们来开发ＴＣＰ／ＩＰ网络上的应用程序。

５１２ＣＳｏｃｋｅｔ类的使用

Ｖｌｓｕａｌ对于Ｍｉｃｒｏｓｏｉｔｃ十十束｜兑，因为Ｖ１ｓｕｓｌｃ干＋的ＭＦＣ类库提供了两个Ｓｏｃｋｅｔ

Ｓｏｃｋｅｔ类：ＣＡｓｙｎｃＳｏｃｋｅｔ类，封装了ｗｌｎｄｏｗｓＳｏｃｋｅｔＡＰＩ；ＣＳｏｃｋｅｔ类，从ＣＡｓｙｎｃ

类派生的高级抽象，替编程者执行了对底层函数的操作，简化了Ｓｏｃｋｅｔ编程，降低了编程难度，支持同步操作。

ＣＳｏｃｋｅｔ类提供了一个高级的Ｓｏｃｋｅｔ支持，它运用了ＭＦＣ的序列化来提供和传输ＳｏｃｋｅＬ对象。我们一般采用ＣＳｏｃｋｅｔ类相芙成员函数进行客户端和服务器端的编程。５２数据中心软件实现

５．２．１数据中心软件总结构

数据中心软件结构框图如图５１所示

！∽件Ｕ一每一久陟～

图５１数据中心软件结构彩§一

如上图所示，存数据中心上搭载ＴＣＰ、ＵＤＰ服务器程序，通过Ｓｏｃｋｅｔ接收远程节点发送到ＪＮＴＥＲＮＥＴ上的数据。数据中心接收到数据后自动存入指定的ＡＣＣＥＳＳ数扼厍表格中保存，服务器可根据ＡＣＣＥＳＳ数据库中的数据画出温度、湿度、露点和灰尘的曲线型。５．２．２ＴＣＰ服务器

１客户机／服务器模式

在ＴＣＰ／ＩＰ网络中两个进程问的相互作用的主机模式是客户机／服务器模式

３６

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（Ｃ１ｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒｍｏｄｅｌ）。该模式的建立基于以下两点：１、非对等作用；２、通信完全是异步的。客户机／服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：

首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）

（１）打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。（２）等待客户请求到达该端口。

（３）接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。

（４）返回第二步，等待另一客户请求。

（５）关闭服务器。

客户方：

（１）打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。

（２）向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求。

（３）请求结束后关闭通信通道并终止。

２．基本套接字

为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字。

（１）创建套接字——ｓｏｃｋｅｔ（）

●功能：使用前创建一个新的套接字

?格式：ＳＯＣＫＥＴＰＡＳＣＡＬＦＡＲｓｏｃｋｅｔ（ｉｎｔ

●参数：ａｆ：通信发生的区域ａｆ，ｉｎｔｔｙｐｅ，ｉｎｔｐｒｏｃｏｔ０１）；

?ｔｙｐｅ：要建立的套接字类型

●ｐｒｏｃｏｔｏｌ：使用的特定协议（２）指定本地地址＿ｂｉｎｄ（）

格式：ｉｎｔ

ｎａｍｅｌｅｎ）．●?功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。ＰＡＳＣＡＬＦＡＲｂｉｎｄ（ＳＯＣＫＥＴｓ，ｃｏｎｓｔｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒＦＡＲ?ｎａｍｅ。ｉｎｔ

◆参数：Ｓ：是由ｓｏｃｋｅｔ（）调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。●其它：没有错误，ｂｉｎｄ０返回０，否则ＳＯＣＫＥＴ

●址结构说明：

ｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒ—．ｉｎＥＲＲＯＲ

｛

ｓｈｏｒｔｓｉｎｆａｍｉｌｙ；／／ＡＦ＿ＩＮＥＴ

Ｕｓｈｏｒｔｓｉｎｐｏｒｔ；／／１６位端口号，网络字节顺序

ａｄｄｒ；／／３２位Ｐ地址，网络字节顺序ｓｔｒｕｃｔｉｎａｄｄｒｓｉｎ

ｃｈａｒｓｉｎｚｅｒｏ［８］；／／保留

）

（３）建立套接字连接——ｃｏｎｎｅｃｔ（）和ａｃｃｅｐｔ０

?功能：共同完成连接工作

●格式：ｉｎｔＰＡＳＣＡＬＦＡＲｃｏｎｎｅｃｔ（ＳＯＣＫＥＴ

３７ｓ，ｃｏｎｓｔｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒＦＡＲ宰彻ｍｅ。ｉｎｔ

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ｎａｍｅｌｅｎ）；

ＳＯＣＫＥＴＰＡＳＣＡＬＦＡＲａｃｃｅｐｔ（ＳＯＣＫＥＴｓ，ｓｔｒｕｃｔｓｏｃｋａｄｄｒＦＡＲ?ｎａｍｅ．ｉｎｔＦＡＲ?ａｄｄｒｌｅｎ）；／／参数：同上

（４）监听连接——ｌｉｓｔｅｎ（）

●功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。●格式：ｈａｔＰＡＳＣＡＬＦＡＲｌｉｓｔｅｎ（ＳＯＣＫＥＴＳ，ｉｎｔｂａｃｋｌｏｇ）；（５）数据传输一ｓｅｎｄ０与ｒｅｃｖ（）

●功能：数据的发送与接收

?格式：ｉｎｔＰＡＳＣＡＬＦＡＲｓｅｎｄ（ＳＯＣＫＥＴｓ，ｃｏｎｓｔｃｈａｒＦＡＲ?ｂｕｅｉｎｔｌｅｎ，ｉｎｔｆｌａｇｓ）；

ｈａｔＰＡＳＣＡＬＦＡＲｒｅｃｖ（ＳＯＣＫＥＴｓ，ｃｏｎｓｔｃｈａｒＦＡＲ?ｂｕｆ，ｉｎｔｌｅｎ，ｈａｔｆｌａｇｓ）；

?参数：ｂｕｆ：指向存有传输数据的缓冲区的指针。（６）多路复用——ｓｅｌｅｃｔ（）

●功能：用来检测一个或多个套接字状态。

●格式：ｉｎｔ

ｆｄ—ｓｅｔＰＡＳＣＡＬＦＡＲｓｅｌｅｃｔ（ｉｎｔｎｆｄｓ，ｆｄｓｅｔＦＡＲ?ｒｅａｄｆｄｓ，ｆｄｓｅｔＦＡＲ?ｗｒｉｔｅｆｄｓ，ＦＡＲ?ｅｘｃｅｐｔｆｄｓ，ｃｏｎｓｔｓｔｒｕｃｔｔｉｍｅｖａｌＦＡＲ宰ｔｉｍｅｏｕｔ）；●参数：ｒｅａｄｆｄｓ：指向要做读检测的指针

ｗｒｉｔｅｆｄｓ：指向要做写检测的指针

ｅｘｃｅｐｔｆｄｓ：指向要检测是否出错的指针

（７）关闭套接字—ｃｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔ（）

●功能：关闭套接字

?ｔｉｍｅｏｕｔ：最大等待时间格式：ＢＯＯＬＰＡＳＣＡＬＦＡＲｃｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔ（ＳＯＣＫＥＴｓ）；３．典型流程图建立面向连接的套接字（ＴＣＰ）的流程如图５．２所示：

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服务器方客户方

Ｓｏｃｋｅｔ（）建立套接字ｆｆＳｏｃｋｅｔ（）建立套接字

Ｂｉｎｄ０地址绑定

Ｌｉｓｔｅｎ０监听端口

Ａｃｃｅｐｔ０接受客户方的

连接Ｃｏｎｎｅｃｔ０与服务器相连

Ｒｅｃｅｉｖｅ０／ｓｅｎｄ０，接

收和发送数据ｓｅｎｄ（）／Ｒｅｃｅｉｖｅ（），接收和发送数据

Ｃｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔ（）关闭套｝

接字ｌＩＣｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔ（）关闭套Ｉ接字

图５．２建立面向连接的套接字（ＴＣＰ）的流程

５．２．３ＵＤＰ服务器

ＤａｔａｇｒａｍＵＤＰ协议是英文ＵｓｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ的缩写，即用户数据报协议，主要用来支

持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户／服务器模式的网络应用都需要使用ＵＤＰ协议。ＵＤＰ协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，ＵＤＰ仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

与我们所熟知的ＴＣＰ（传输控制协议）协议一样，ＵＤＰ协议直接位于ＩＰ（网际协议）协议的顶层。根据ＯＳＩ（开放系统互连）参考模型，ＵＤＰ和ＴＣＰ都属于传输层协议。ＵＤＰ协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。一个典型的数据报就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据报的前８个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。

ＵＤＰ和ＴＣＰ协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。ＴＣＰ协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。与ＴＣＰ不同，ＵＤＰ协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。因此，通常人们把ＵＤＰ协议称为不可靠的传输协议。

面向无连接（ＵＤＰ）的套接字的流程如图５．３所示：３９

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服务器方客户方

Ｓｏｃｋｅｔ（）建立套接字ｌｌＳｏｃｋｅｔ（）建立套接字

Ｂｉｎｄ０地址绑定

Ｒｅｃｅｉｖｅ０／ｓｅｎｄ０，接

收和发送数据

Ｃｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔｓｅｎｄ０／Ｒｅｃｅｉｖｅ０，接收和发送数据Ｃｌｏｓｅｓｏｃｋｅｔ０关闭套Ｉ

接字Ｊ０关闭套接字

图５．３面向无连接（ＵＤＰ）的套接字的流程

如图所示，在服务器方与ＴＣＰ方式相比，ＵＤＰ方式少了Ｌｉｓｔｅｎ（）和Ａｃｃｅｐｔ（）两个步骤，因此ＵＤＰ方式不能保证数据的准确接收，同时，由于少了这两个步骤，ＵＤＰ方式的传输速度要比ＴＣＰ快得多。

５．３数据库及数据处理功能实现

ｖＣ中常用的数据库连接技术有五种，它们分别是：ＯＤＢＣＡＰＩ、ＭＦＣＯＤＢＣ、ＤＡＯ、ＯＬＥＤＢ、ＡＤＯ。从访问速度来看，传统的ＯＤＢＣ速度较慢。ＯＬＥＤＢ和ＡＤＯ都是基于ＣＯＭ技术，使用该技术可以直接访问数据库的驱动程序，速度大大提高。从可扩展性来看，通过ＯＬＥＤＢ和ＡｃｔｉｖｅＸ技术，可以利用ｖｃ提供的各种组件，控件和第三方提供的组建。从而实现应用程序组件化。从访问不同数据源来看，传统ＯＤＢ只能访问关系数据库，ＶＣ中提供ＯＬＤＤＢ技术可以解决该问题【删。

５．３．１几种数据库访问技术概述

１．ＯＤＢＣＡＰＩ

提供一个通用接口，为ＯＲＡＣＬＥ和ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ都提供了驱动程序。用户可以使用ＳＱＬ语句对数据库进行直接的底层功能操作。使用时应包含以下头文件。“ＳＱＬ．Ｈ＂。“ＳＱＬＥＸＴ．Ｈ＂，。ＳＱＬＴＹＰＥＳ．Ｈ＂。

使用步骤如下：

第一步：分配ＯＤＢＣ环境，初始化一些内部结构。完成该步，需要分配一个ＳＱＬＨＥＮＶ类型的变量在ＯＤＢＣ环境中做句柄使用。

第二步：为将要使用的每一个数据源分配一个连接句柄，有函数ＳＱＬＡＬＬｏｃＨａｎｄｌｅ（＞完成。

第三步：使用ＳＯＬＣｏｎｎｅｃｔ（）把连接句柄与数据库连接，可以先通过

柏ＳＱＬＳｅｔＣｏｎｎｅｃｔＡｔｔｒ（）设置连接属性。

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第四步：进行ＳＱＬ语句操作。操作完就可以断开与数据库的连接。

第五步：释放ＯＤＢＣ环境。

特点：功能强大，提供异步操作，事务处理等高级功能。目前所有关系数据库都提供了ＯＤＢＣ的驱动程序，使用很广泛。

缺点：很难访问对象数据库和非关系数据库。

２．ＭＦＣＯＤＢＣ类

ＯＤＢＣ为简化使用ＯＤＢＣＡＰＩ，ｖＣ提供了ＭＦＣＯＤＢＣ类，封装了ＯＤＢＣＡＰＩ。主要ＭＦＣ

类如下：

ＣＤａｔａｂａｓｅ类：一个ＣＤａｔａｂａｓｅ对象表示一个到数据源的连接，通过它可以操作数据源。一般不需要直接使用ＣＤａｔａｂａｓｅ对象，因为ＣＤｅｃｏｒｄＳｅｔ对象可以实现大多数功能，但在进行事务处理时，ＣＤａｔａｂａｓｅ就起到关键作用。

ＣＲｅｃｏｒｄＳｅｔ类：一个ＣＲｅｃｏｒｄＳｅｔ对象代表一个从数据源选择的一组记录的集合一记录集。记录集有两种形式：ｓｎａｐｓｈｏｔ和ｄｙｎａｓｅｔ。前者表示是静态视图。后者表示记录集与其它用户对数据库的更新保持同步。一

ＣＲｅｃｏｒｄＶｉｅｗ类：是在空间中显示数据库记录的视图。这种视图是直接连到一个ＣＲｅｃｏｒｄＳｅｔ对象的格式视图。他从一个对话框模版资源创建。并将ＣＲｅｃｏｒｄＳｅｔ对象的字段显示在对话框模版的控件里。对象利用ＤＤＸ和ＲＦＸ机制。使格式上的控件和记录集的字段之间数据移动自动化。

ＣＤＢＥｘｃｅｐｔｉｏｎ类：由Ｃｅｘｃｅｐｔｉｏｎ类派生，以３个继承的变量反映对数据库操作时的异常。

ＭｎＲｅｔＣｏｄｅ：ＯＤＢＣ返回码。

Ｍ—ｓｔｒＥｒｒｏｒ：字符串，描述造成抛出异常的错误原因。

Ｍ＿ｓｔｒＳｔａｔｅＮａｔｉｖｅＯｒｉｇｉｎ：字符串，描述以ＯＤＢＣ错误码表示的异常错误。

３．ＭＦＣＤＡＯ

ＭＦＣＤＡＯ是微软提供的用于访问ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＪｅｔ数据库文件（半．Ｍｄｂ）的工具。当只需访问Ａｃｃｅｓｓ数据库时用该技术很方便。‘

４．ＯＬＥＤＢ

与ＯＤＢＣ技术类似，ＯＬＥＤＢ属于数据库访问技术中的底层接口。直接使用ＯＬＥＤＢ需要大量代码，ＶＣ中提供了ＡＴＬ模版，ＯＬＥＤＢ框架定义了应用的３个基本类：

数据提供程序ＤａｔａＰｒｏｖｉｄｅｒ：拥有自己的数据并以表格形式显示数据的应用程序。

使用者Ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ：使用ＯＬＥＤＢ接口对存储在数据提供程序中对数据进行控制的应用程序。

服务提供程序ＳｅｒｖｉｃｅＰｒｏｖｉｄｅｒ：是数据提供程序和使用者的组合。使用ＯＬＥＤＢ编程时，用户使用组件对象开发程序，这些组件包括：

?枚举器：用于列出可用的数据源；

?数据源：代表单独的数据和服务提供程序，用于创建对话；４ｌ

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对话用于创建事务和命令；

事务

命令

错误用于将多个操作归并为单一事务处理；用于向数据源发送文本命令（ＳＱＬ），返回行集；用于获得错误信息。

５．ＡＤＯ概述

ＡＤＯ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ为最新和最强大的数据访问范例ＯＬＥＤＢ而设计的，是一个便于使用的应用程序层接口。ＡＤＯ使您能够编写应用程序以通过ＯＬＥＤＢ提供者访问和操作数据库服务器中的数据。ＡＤＯ最主要的优点是易于使用、速度快、内存支出少和磁盘遗迹小。ＡＤＯ在关键的应用方案中使用最少的网络流量，并且在前端和数据源之间使用最少的层数，所有这些都是为了提供轻量、高性能的接口。之所以称为ＡＤＯ，是用了一个比较熟悉的暗喻，ＯＬＥ自动化接口。

ＯＬＥＤＢ是一组“组件对象模型＂（ＣＯＭ）接口，是新的数据库底层接口，它封装了ＯＤＢＣ

Ａｃｃｅｓｓ）策略的技术基础。ＯＬＥＤＢ为任何数据源提供了高性能的访的功能，并以统一的方式访问存储在不同信息源中的数据。ＯＬＥＤＢ是ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＵＤＡ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＤａｔａ

问，这些数据源包括关系和非关系数据库、电子邮件和文件系统、文本和图形、自定义业务对象等等。也就是说，ＯＬＥＤＢ并不局限于ＩＳＡＭ、Ｊｅｔ甚至关系数据源，它能够处理任何类型的数据，而不考虑它们的格式和存储方法。在实际应用中，这种多样性意味着可以访问驻留在Ｅｘｃｅｌ电子数据表、文本文件、电子邮件／目录服务甚至邮件服务器，诸如ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｈａｎｇｅ中的数据。但是，ＯＬＥＤＢ应用程序编程接口的目的是为各种应用程序提供最佳的功能，它并不符合简单化的要求。您需要ＡＰＩ应该是一座连接应用程序和ＯＬＥＤＢ的桥梁，这就是ＡｃｔｉｖｅＸＤａｔａＯｂｊｅｃｔｓ（ＡＤＯ）。笔者在开发中正是使用了ＡＤＯ技术来完成应用程序与数据库之间的连接。

５．３．２在ｖｃ中使用ＡＤＯ

１．引入ＡＤＯ库文件

使用ＡＤＯ前必须在工程的ｓｔｄａｆｘ．ｈ头文件里用直接引入符号＃ｉｍｐｏｒｔ引入ＡＤＯ库文件，以使编译器能正确编译。代码如下所示：

用＃ｉｍｐｏｒｔ引入ＡＤＯ库文件

＃ｉｍｐｏｒｔ‘＇ｃ：＼ｐｒｏｇｒａｍｆｉｌｅｓ＼ｃｏｍｍｏｎ丘ｌｅｓ＼ｓｙｓｔ钮此ｄ０、Ｉ璐ａｄｏ１５．ｄｌｌ＂ｎｏ＿ｎａｍｅｓｐａｃｅｓ

ｒｅｎａｍｅ（”ＥＯＦ”ａｄｏＥＯＦ”）

这行语句声明在工程中使用ＡＤＯ，但不使用ＡＤＯ的名字空间，并且为了避免常数冲突，将常数ＥＯＦ改名为ａｄｏＥＯＦ。现在不需添加另外的头文件，就可以使用ＡＤＯ接口了。

２．初始化ＯＬＥ／ＣＯＭ库环境

必须注意的是，ＡＤＯ库是一组ＣＯＭ动态库，这意味应用程序在调用ＡＤＯ前，必须初始化ＯＬＥ／ＣｏＭ库环境。在ＭＦＣ应用程序里，一个比较好的方法是在应用程序主类的ＩｎｉｔＩｎｓｔａｎｃｅ成员函数里初始化ＯＬＥ／ＣｏＭ库环境。

ＢＯＯＬＣＭｙＡｄｏＴｅｓｔＡｐｐ：：ＩｎｉｔｌｎｓｔａｎｃｅＯ

４２｛

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ｉｆ（！ＡｆｘＯｌｅｌｎｉｔ０）／／这就是初始化ＣＯＭ库

｛

ＡｆｘＭｅｓｓａｇｅＢｏｘ（“ＯＬＥ初始化出错！’’）；

ｒｅｔＵｌＴＩＦＡＬＳＥ；

）

）

３．ＡＤＯ接口简介

ＡＤＯ库包含三个基本接口：＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口、一ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口和

一ＲｅｃｏｒｄｓｅｔＰｔｒ接口。

＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口返回一个记录集或一个空指针。通常使用它来创建一个数据连接或执行一条不返回任何结果的ＳＯＬ语句，如一个存储过程。使用＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口返回一个记录集不是一个好的使用方法。对于要返回记录的操作通常用一ＲｅｃｏｒｄｓｅｒＰｔｒ来实现。而用＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ操作时要想得到记录条数得遍历所有记录，而用ＲｅｃｏｒｄｓｅｒＰｔｒ时不需要。

＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口返回一个记录集。它提供了一种简单的方法来执行返回记录集的存储过程和ＳＯＬ语句。在使用＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口时，你可以利用全局＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口，也可以在＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口里直接使用连接串。如果你只执行一次或几次数据访问操作，后者是比较好的选择。但如果你要频繁访问数据库，并要返回很多记录集，那么，你应该使用全局＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口创建一个数据连接，然后使用＿ＣｏｎｍａｎｄＰｔｒ接口执行存储过程和ＳＱＬ语句。

＿ＲｅｃｏｒｄｓｅｔＰｔｒ是一个记录集对象。与以上两种对象相比，它对记录集提供了更多的控制功能，如记录锁定，游标控制等。同＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口一样，它不一定要使用一个已经创建的数据连接，可以用一个连接串代替连接指针赋给一ＲｅｃｏｒｄｓｅｔＰｔｒ的

ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ成员变量，让它自己创建数据连接。如果你要使用多个记录集，最好的方法是同Ｃｏｍｍａｎｄ对象一样使用已经创建了数据连接的全局＿＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口，然后使用ＲｅｃｏｒｄｓｅｔＰｔｒ执行存储过程和ＳＱＬ语句。

４．使用＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ接口

＿ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＰｔｒ主要是一个连接接口，取得与数据库的连接。它的连接字符串可以是自己直接写，也可以指向一个０ＤＢＣ

５．使用＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口ＤＳＮ。

一ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口返回一个Ｒｅｃｏｒｄｓｅｔ对象，并且提供了更多的记录集控制功能，以下代码示例了使用＿ＣｏｎｍａｎｄＰｔｒ接口的方法：

代码：使用＿ＣｏｍｍａｎｄＰｔｒ接口获取数据

６．关于数据类型转换由于ＣＯＭ对象是跨平台的，它使用了一种通用的方法来处理各种类型的数据，因此Ｃｓｔｒｉｎｇ类和ＣＯＭ对象是不兼容的，我们需要一组ＡＰＩ来转换ＣＯＭ对象和Ｃ＋＋类型的数据。＿ｖａｔｉａｎｔ—ｔ和＿ｂｓｔｒ—ｔ就是这样两种对象。它们提供了通用的方法转换ＣＯＭ对象和Ｃ＋＋类型的数据。４３

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５．３．３Ｍｓｃｈａｒｔ简介

图表由于其直观明了的特性，在实际应用中十分广泛。我们常常希望数据能通过图表来显示其特性。例如在ｖＣ＋＋和Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ编程中，我们可以很方便地实现数据图表。ＭｓＣｈａｒｔ（６．０）是Ｗｉｎｄｏｗｓ系统中Ｖｉｓｕａｌｓｔｕｄｉｏ自带的一个ＡＣＴＩＶＥＸ控件，它功能强大，应用广泛，具有以下特点：

●支持随机数据和随机数组，动态显示；

?支持所有主要的图表类型：

?支持三维显示。

ＭｓＣｈａｒｔ具有４５个属性，９个方法，４９事件，可灵活编程，可实现各类表的显示。在ＶｉｓｕａｌＣ＋＋中使用ＭｓＣｈａｒｔ控件编程：

１．首先插入ＭｓＣｈａｒｔ控件

在工程中加入ｍｓｃｈａｒｔ，选择菜单一＞Ｐｒｏｊｅｃｔ一＞ＡｄｄＴｏＰｒｏｊｅｃｔ－＞ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｓ一＞ＲｅｇｉｓｔｅｒｅｄＡｃｔｉｖｅＸＣｏｎｔｒｏｌｓ一＞ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＣｈａｒｔＣｏｎｔｒｏｌ，ｖｅｒｓｉｏｎ６．０（ＯＬＥＤＢ）

２．在用到控件的地方加上相应的头文件，如“ｍｓｃｈａｒｔ．ｈ’’，还有其他比较常用的头文件：

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＰｌｏｔ．ｈ¨

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＡｘｉｓ．ｈ”

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＶａｌｕｅＳｃａｌｅ．ｈ”

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＣｍｅｇｏｒｙＳｃａｌｅ．ｈ”

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＤａｔａＧｒｉｄ．ｈ¨

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ＶｃＡｘｉｓＴｉｔｌｅ．ｈ”

３．ｃｒｅａｔｅ控件对象

ＣＭＳＣｈａｒｔｒｅ＿Ｃｈａｒｔ；

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．Ｃｒｅｍｅ（”ｍｓｃｈａｒｔ＂，ＷＳ＿ＣＨＩＬＤＩＷＳ－ⅥＳＩＢＬＥ，ｒｃ，ｔｈｉｓ，１０）；／／ｔｈｉｓ为窗口指针。４．设置控件的属性

／／设置标题

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＴｉｔｌｅＴｅｘｔ（Ｔｉｔｌｅ）；／／Ｔｉｔｌｅ为ＣＳｔｒｉｎｇ类型

∥设置栈模式

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＳｔａｃｋｉｎｇ（ＦＡＬＳＥ）；

／／设置行数及列数

ｍＣｈａｒｔ．ＳｅｔＲｏｗＣｏｕｎｔ（ｉＲｏｗＣｏｕｎｔ）；／／ｉＲｏｗＣｏｕｎｔ和ｉＣｏｌｕｍｎＣｏｕｎｔ为ｉｎｔ型

ｍＣｈａｒｔ．ＳｅｔＣｏｌｕｍｎＣｏｕｎｔ（ｉＣｏｌｕｍｍＣｏｕｎｔ）；

／／设置控件的数据，ｉｎｔ型的ｉＲｏｗ，ｉＣｏｌｕｍｎ可看成是数据所在的行和列，Ｄａｔａ即是所要设的数值型数据。

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＤａｔａＧｒｉｄ０．ＳｅｔＤａｔａ（ｉＲｏｗ，ｉＣｏｌｍｎｎ，Ｄａｔａ，０）；４４

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／／设置图例

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＳｈｏｗＬｅｇｅｎｄ（ＴＲＵＥ）；／／显示图例

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＣｏｌｕｍｎ（ｉＣｏｌｕｍｎ）；

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＣｏｌｕｍｎＬａｂｅｌ（ｓｌｅｇｅｎｄ）；／／ｓｌｅｇｅｎｄ为ＣＳｔｒｉｎｇ型

／／设置ｘ轴下方显示的标记

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＲｏｗ（ｉＲｏｗ）；

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＲｏｗＬａｂｅｌ（ｓＬａｂｅｌ）；／／ｓＬａｂｅｌ为ＣＳｔｒｉｎｇ型

／／设置Ｘ轴及Ｙ轴的标题。ｘＴｉｔｌｅ和ｙＴｉｔｌｅ为ＣＳｔｒｉｎｇ型

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（０．Ｖａｒ）．ＧｅｔＡｘｉｓＴｉｔｌｅ０．ＳｅｔＴｅｘｔ（ｘＴｉｔｌｅ）；／／ｘ轴

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ（１．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，＇ｃａｒ）．ＧｅｔＡｘｉｓＴｉｔｌｅ０．ＳｅｔＴｅｘｔ（ｙＴｉｔｌｅ）；／／ｙ轴

／／设置控件类型

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＳｅｔＣｈａｒｔＴｙｐｅ（３）；／／３：曲线型；

／／设置背景颜色

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＢａｃｋｄｒｏｐ０．ＧｅｔＦｉｌｌ０．ＳｅｔＳｔｙｌｅ（１）；

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＢａｃｋｄｒｏｐ０．ＧｅｔＦｉｌｌ０．ＧｅｔＢｒｕｓｈ０．ＧｅｔＦｉｌｌＣｏｌｏｒ０．Ｓｅｔ（２５５，２５５，２５５）；／／设置Ｘ轴的其他属性

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（０，ｖａｒ）．ＧｅｔＣａｔｅｇｏｒｙＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＡｕｔｏ（ＦＡＬＳＥ）；／／不自动标注Ｘ轴刻度

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（０．ｖａｒ）．ＧｅｔＣａｔｅｇｏｒｙＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＤｉｖｉｓｉｏｎｓＰｅｒＬａｂｅｌ（１）；／／每刻度一个标注

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（０，ｖａｔ）．ＧｅｔＣａｔｅｇｏｒｙＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＤｉｖｉｓｉｏｎｓＰｅｒＴｉｃｋ（１）；／／每刻度一个刻度线

／／自动标注Ｙ轴

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，Ｖａｔ）．ＧｅｔＶａｌｕｅＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＡｕｔｏ（ＴＲＵＥ）；

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，ｖａｒ）．ＧｅｔＶａｌｕｅＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＭａｘｉｍｕｍ（１００）；／／ｙ轴最大刻度为１００

ｍ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，ｖａｒ）．ＧｅｔＶａｌｕｅＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＭｉｎｉｍｕｍ（０）；／／ｙ轴最小刻度为０ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，ｖａｔ）．ＧｅｔＶａｌｕｅＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＭａｊｏｒＤｉｖｉｓｉｏｎ（５）；／／将ｙ轴刻度５等分

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，ｖａｔ）．ＧｅｔＶａｌｕｅＳｃａｌｅ０．ＳｅｔＭｉｎｏｒＤｉｖｉｓｉｏｎ（１）；／／每刻度一个刻度线

ｒｅ＿Ｃｈａｒｔ．ＧｅｔＰｌｏｔ０．ＧｅｔＡｘｉｓ（１，ｖａｔ）．ＧｅｔＡｘｉｓＴｉｔｌｅ０．ＳｅｔＴｅｘｔ（¨ＹｏｕｒＴｉｔｌｅ¨）；／／Ｙ轴名称

通过这些函数，我们可以将ＡＣＣＥＳＳ数据库中的数据导入到数组中，并在ｘ、Ｙ轴上绘制曲线图。４５

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第六章系统测试及讨论

６１数据的网络传输

ＴＣＰ、ＵＤＰ服务器６．１．１

整个系统己经实现数据发送到目标服务器，可以以ＴＣＰ和ＵＩ）Ｐ的形式发送还可以以短信的形式发到用户手机。其中目标服务器用软件接收，如下图所示．惑产盈—??＿Ｅ墨雹互墨＿－—嘲戳蠢＆④一

图６１服务器ＴＣＰ接收

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『面—ｊ

ｌ厂————～团团

图６２服务器ＵＤＰ接收

如图所示服务器ＴＣＰＳｅｒｅ的ＩＰ地址为，“２０２．１９８

ＵＤＰＳｅｖｅｒ１３７５６”，其监听的端口为６００００．ＩＰ地址和ＴＣＰＳｅｖｅｒ一样，其端口为５００００。在主窗口中显示的示接收到的数据，下面将对其中的一条数据做详细的解析。

数据：Ｔｅｍｐ：２８２ＣＨｕｍｉ：２１９％Ｄｐｏｉｎｔ：０４．５ＣＤｕｓｔ：００４６．３５００６３２７ＫｐｃｓＴｉｍｅ：ｌｌ：２３：２６—０９／０５／２６－Ｔｕｅｓｄａｙ”。

?“Ｔｅｍｐ：２８２ｃ”－表示采集到的温度值为２８．２度。起始为一空格，在冒号后面还有

一空格，如果温度值为负，则显示负号…，该字符串共１２字符。

?“Ｂｕｍｉ：２１．９％”，表示采集到的相对湿度值为２１．９％，格式和温度相同，该字符串

也是１２个字符。

“Ｄｐｏｉｎｔ：０４．５Ｃ”，表示采集到的露点值为０４．５度．格式和温度相同，该字符串长度为１４个字符。

００６３．２７Ｋｐｃｓ．”，表示采集到的灰尘值在４６．３５到６３．２７之间，单

Ｔｕｅｓｄａｙ”，表示的是远程系统采集数据的时划，这个●?“Ｄｕｓｔ：００４６３５位为“Ｋｐｃｓ”，该字符串为２６个字符。?“Ｔｉｍｅ：ｌｌ：２３：２６—０９／０５／２６

时间由实时时钟芯片ＰＣＦ８５６３提供。该字符串为３４个字符。

以上字符串总共为９８个字符．远程采集系统中控制器向ＭＣ５５申请发送的数据长度也是９８个，必须严格计算字符数，只有申请的和实际发送的数据个数相同，ＭＣ５５才能启动数据传输。

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图６３存入数据库中的数据

上图所示为存入ＡＣＣＥＳＳ数据库“ＧＰＲＳ”数据表中的数据，从图中可以看出远程节点通过ＧＰＲＳ网络传输的数据被分门别类的存入到数据表中。这样不但保存了数据，同时

也为曲线图的绘制奠定了基础。６．１．３曲线圈

通过存入对ＡＣＣＥＳＳ中数据的读取，可以很方便的绘制出温度、湿度、露点、厌尘随时间变化的盐线图，如图６．４所示：

■隧群型

曲线图

１００

８０

１００８０

６０

强６０燕４０

２００

寸ｎ∞

４０２０

ｎ

鸵

生ｏｌ＿

刳一

ｎ皂

０

一韫度Ｃ一程度％一露点Ｃ

盘

ｎＩ．

ｏｌ－

姓Ｋｐｃｓ

；

西ｆ

时阃

图６．４数据随时间变化的曲线

上图为温度、湿度、露点、灰尘随时间变化的曲线图，横坐标代表时间，纵坐标代表温度、湿度、露点、灰尘的值。

６．２数据短信传输

下面是ＮＯＫＩＡ７６１０手机收到的一条ＭＣ５５发的短信。

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图６５数据的手机接收

当温度值和露点值为负时，对应数字前面的位置会显示负号。

６３实验结论及改进设想

本文提出了基于ＣＰＲＳ的野外数据采集与传输方案，井完成了相关软硬件的设训与调试。

本文所做的丰要工作为；

１详细的阐述了ＧＰＲＳ的原理，介绍了ＧＰＲＳ的应只ｊ领域。

２在仔细的研究ＡＶＲ单爿机、ＳＨＴｌ０温湿度传感器、ＤＳＭ５０１灰尘传感器、ＰＣＦ８５６３

时钟芯”及ＭＣ５５模块的功能结构之后，编写软件设计了数据采集系统。

３通过ＡＴ指令控制ＭＣ５５模块连接Ｉｎｔｅｒｎｅｔ【叫绍并传送数据。

４运用Ｖｉｓｕａｌ（：＋ｔ编写软件安装到目标服务器接收远程节点发送的数据。

整套系统可用于采集野外的温度、湿度、露点和扶尘，通过ＧＰＲＳ网络传送到指定的服务器或通过短信息的方式将数据直接发送到用户的手机中。每隔两分钟发送一次数据，实时性较高，对于野外温湿度及扶尘的监控具确较好的现实意义。

山于作者水平有限，州时又由丁叫问的限制，率系统在很多细节方面ｉ丕存在不足之处。主要可在以Ｆ方面进行改进：

ｌ基于ＧＰＲＳ的野外数据采集系统是一整套设讨思想，本文中用到的传感嚣为温湿度和灰尘，更换传感嚣之后可采集其他数据。

２山于时司有限，整套系统基于各自的开发扳，在后续的升级过程巾可将所彳１器什放到一块ＰＣＢ板上。

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３．同时随着通信系统的进步和发展，以后将对这一系统升级和更新，采用更为先进和完善的３Ｇ网络进行数据传输是将来的努力方向。

笔者相信随着系统的进一步完善和发展，最终能够把一套完整的监控系统应用于国民经济的众多领域。

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东北师范大学硕士学位论文

致谢

本论文从最初准备到最后完成，得到了我的导师王连明老师的悉心指导。王老师学习上对学生严格要求，生活上和蔼可亲，关怀备至，他的严谨的治学态度和教学风范对我产生了很大影响。感谢三年来老师对我生活上和学习上无微不至的关怀。

在程序调试的过程中遇见很多的困难，感谢张欢欢同学和谢静同学给予的帮助。同时也感谢我的家人和朋友，感谢他们对我一如既往的支持和关心。５３

野外数据采集与远程传输系统设计

作者：

学位授予单位：杨乐东北师范大学

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下载时间：20xx年12月26日