基于ARM处理器与GPRS技术的水厂监控系统

3 系统软件设计

3.1 控制器LPC2103软件设计

控制器LPC2103的软件功能主要分为三个方面：对现场采集量及继电器I/O量的处理、预警功能及与GPRS模块的通信。现场电量模块输出的电量信号较复杂，主要表现在精度高、种类多，且含有大量冗余信息，LPC2103针对这些问题作出相应处理，输出具有校验位、起始位、停止位的电压、电流、功率等信号。当采集量在允许范围之外时，LPC2103做出预警响应，优先上传到监控中心进行报警。LPC2103与GPRS模块通过串口发送AT指令实现通信。设计流程如图4所示。

3.2 GPRS模块设计

在本系统中，GPRS模块主要完成与LPC2103控制器之间的数据交换和通过移动公司的GPRS网络与远端计算机进行数据交换。模块的串口发送AT命令实现对模块的控制，该模块的主要功能有：(1)内嵌TCP/IP协议栈，能通过移动公司的GPRS网络进行数据交换；(2)SMS短信息的发送与接收；(3)GPRS数据包最高可达1.5 KB；(4)GPRS模块与ARM处理器器经AT指令集通过串口进行数据通信。GPRS模块与ARM处理器完成数据收、发的程序流程图分别如图5、图6所示。

3.3 上位机软件的编写

上位机采用Visual Basic与组态王6.53进行开发，软件设计主要包括通信程序的设计、数据管理程序的设计以及系统界面的设计。VB中提供了用于数据通信的MSCOMM通信控件，如何利用该控件提供的属性、方法和事件是设计运行稳定、数据传输正确的通信程序的关键。

GPRS模块通信过程的实现:

(1)查看SIM卡是否插入
①命令：AT+CPIN?
②响应：READY：正常
ERROR：GPRS模块未检测到SIM卡
(2)查询是否附着GPRS网络
①命令：AT+CGATT?
②响应：AT+CGATT=1：附着网络；AT+CGATT=0：未附着网络
(3)查询是网络信号强度
①命令：AT+CGREG?
②响应：0～31，0表示当信号强度，＞18时就可以进行GPRS通信
(4)拨号
①命令：ATD*99***1#
②响应：CONNNECT：拨号成功，可以进行PPP交互
NO CARRIER：拨号失败

本监控系统使ARM处理器与GPRS模块相结合，提高了系统的可靠性，解决了GPRS模块频繁通信出现的滞后性的问题，降低了数据的误码率。使用VB与组态王相结合设计的上位机程序，在保证了界面美观性的同时，解决了PC机与GPRS模块通信的问题，降低了开发成本。本系统已用于实际现场，效果良好。