基于GPRS的远程称重数据采集系统

　　1 引言

　　随着数据采集及其应用技术的发展和广泛应用，称重数据采集系统也趋于高精度、高速度、稳定可靠和集成化方向发展。目前，大多数称重系统都是独立的，只能用于现场数据采集和存储，这对使用仪表较多的企业不利于集中化管理。因此，迫切需要网络远程管理和监控。这里提出了一种基于GPRS的远程称重数据采集系统，该系统利用称重仪表嵌入的GPRS通信模块，将仪表采集的重量数据通过无线方式接入Interact，实现远程监控。该系统非常适用于工矿企业称重设备的集中化管理和维护。

　　2 系统整体方案

　　通用无线分组业务(General Packet Radio Service，简称GPRS)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，可为GSM用户提供分组形式的数据业务。其理论带宽可达1712 Kbit，实际应用带宽约40～100 Kbit，信道可以提供TCP／IP连接，用于Interact连接和数据传输。GPRS永远在线，按流量计费，可提供一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性、频繁的、点多分散、中小流量的数据传输。通过中国移动的GPRS网络系统将现场仪表(采集单元)的数据实时传递到监控中心，实现对现场设备的统一监控和分布式管理。
GPRS无线网络数据传输系统结构如图l所示，带GPRS功能的称重仪表将数据整理，经协议封装后，通过RS232串口发送到嵌入式GPRS模块，GPRS模块对数据TCP／IP打包，再将数据发送到中国移动的GPRS数据网络，再通过GPRS数据网络将数据传送至Interact，监控中心计算机还原数据包所需的数据结果，实现仪表数据和监控中心系统的实时在线连接。

　　在GPRS无线通讯中，作为用户数据传输目的地的数据中心计算机在Intemet需要使用固定IP，由于国内固定IP数量有限，所以多数使用动态域名作为数据中心计算机的IP地址。对于动态域名，需要通过域名服务器将动态域名解析成数据中心计算机的IP地址。因此，如果没有固定IP地址，则必须用动态域名解析计算机IP地址的方法来实现。

　　3 硬件电路设计

　　图2为系统设计的硬件电路结构图。将GPRS模块(带有SIM卡)固定在仪表内，并与单片机相连，单片机使用AT命令通过RS232接口与GPRS模块通信。其工作原理：通过RS232接口接收单片机串口数据，然后将数据打包成IP包，由GPRS模块接入GPRS网络，由各种网关和路由将数据发送到数据管理中心。

　　3．1 微处理器

　　3．2 外部信号采集和看门狗电路

　　由于称重仪表需具有高精度，这里采用外接A/D转换器采集电路，选用CS5532器件。该器件是一款具有极低噪音、多通道型A/D转换器。CS5532采用电荷平衡技术和极低噪声的可编程增益斩波稳定测量放大器，可得到高达24位分辨率的输出结果，精度高，动态特性宽，是其他同类A/D转换器所无法比拟的。外部信号采集电路如图3所示。

　　为了提高仪表的抗干扰能力，增强仪表的稳定性，采用外部看门狗复位电路，故选用FN33256，该器件具有电源及看门狗低有效复位输出；可编程低电压复位门限；手动复位输入；可编程看门狗计数器；256 K字节的非易失性存储器用于存储仪表参数；电池供电。看门狗复位电路如图4所示。

　　3．3 GPRS无线模块

　　GPRS无线模块选用SIEMENS公司的MC55，该器件主要特点：尺寸紧凑(35 mmx32．5 mmx2．95 mm)，仅重5．5 g；双三频工作模式：900 MHz，1 800 MHz和1 900 MHz(MC55)；850MHz，l 800 MHz和1 900 MHz(MC56)；语音和数据传输功能；GPRS标准．支持PBCCH；勾嵌TCP／IP协议栈。该模块性能稳定、可靠、操作方便，其电路如图5所示。

　　整个系统首先必须让MC55上电，上电是由MC55的IGT引脚电平控制．其输出电平由软件设置。IGT引脚接单片机的P1．0口，EMERGOFF引脚PO．0。需要注意的是：单片机上电引脚输出高电平，MC55的EMERGOFF引脚被拉低，导致无法上电，所以上电后需设置P0．0引脚输出低电平。

　　为了接通MC55，IGT引脚信号保持低电平至少100 ms，且比VDD引脚的下降沿延迟至少10 ms如图6。这样开漏驱动可避免电流流人该引脚。如果配置固定波特率，MC55发送SYNC以指示模块上电完毕。而当配置在自动波特率时，则无该指示。MC55上电步骤如下：IGT引脚当UBATT+超过3 V时才操作；IGT引脚要比VDD的下降沿至少延迟10 ms后才开始操作；URATT+超过3 V并保持10 ms后，IGT变为低电平，且下降沿的持续时间不能超过l ms；启动模块还需额外100 ms；确保驱动IGT时UBATT+不低于3 V；如果VDDLP引脚是外部电源供电，IGT引脚在UBATT+的上升沿之前已是HiZ。

　　4 系统软件设计

　　4．1 RTX51及部分程序

　　当处理、调度多个任务，选用嵌入式实时操作系统是最佳方案。因此该系统采用RTX51 Tiny