硕士学位论文之基于单片机和GSM的农村污水处理嵌入式系统设计.doc

浙江大学硕士学位论文 摘要摘 要基于单片机和GSM的农村污水处理控制器有两大技术它包括单片机控制技术和GSM远程监控技术控制系统可以在手动模式、自动模式和GSM管理模式下运行基于单片机和GSM的农村污水处理控制器的设计包括硬件设计和软件设计两部分为了在恶劣的工业环境下可靠运行，本文主要需要解决的硬件和软件的可靠性问题为了在控制系统和指定的用户之间实现控制、查询和变更流程，本文还需要探索单片机动态学习短消息的方法本文按照模块化设计思想，把主控制器和键盘显示控制器分成了若干单元电路，完成了主控制器和键盘显示控制器的电路原理图和PCB图的设计同时，根据本控制器的工作环境的要求，对原理图和PCB图进行可靠性设计，实现了控制器可以在工业环境下稳定工作本文按照分层设计思想，把主控制器和键盘显示控制软件分为三层结构本文重点实现主控制器的软件的可靠性设计和单片机控制器动态学习短消息的方法关键词： 单片机，GSM，可靠性i AbstractAbstractDesign and implementation of rural sewage treatment controller based on single chip microcomputer and GSM has two major technologies. It consists of MCU control technology and GSM remote monitoring technology. It can run in manual mode, automatic mode and GSM management mode. Design and implementation of rural sewage treatment controller based on single chip microcomputer and GSM includes two parts: the hardware design and the software design. In order to reliable operation in the harsh industrial environments, this paper mainly needs to solve the reliability problem of the hardware and the software. In order to realize the control, query and change process between the control system and the specified mobile phone users, we need to explore the method of MCU dynamic learning the short message.According to the idea of modular design, the main controller and keyboard and display controller is divided into a number of unit circuit, completed the main controller and the keyboard and display circuit design schematic diagram and PCB diagram of the controller. At the same time, according to the controller requirements of the working environment, the reliability design of the schematic diagram and PCB diagram, the controller can work stably in the industrial environment.According to the hierarchical design, the main controller and keyboard and display control software is divided into three layers structure. This paper focuses on the implementation of the method of learning Short Message reliability design and dynamic controller software.关键词： 单片机，GSM，可靠性Key Words: single chip microcomputer, GSM, reliability iii浙江大学硕士学位论文 目录目录摘要 iAbstract ii图目录 IV表目录 V第1章 绪论 11.1 课题背景 11.2 研究的动机和目标 11.3 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器提出 11.4 主要完成的工作 21.5 本章小结 2第2章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器关键技术综述 32.1 可靠性的定义 32.2 提高可靠性的方法 32.2.1 提高硬件可靠性的方法 32.2.2 提高软件可靠性的方法 42.3 GB码和Unicode码转换方法 52.4 本章小结 5第3章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器需求分析 63.1 任务概述 63.2 需求的具体指标 63.2.1 工艺控制指标 63.2.2 硬件指标 73.2.3 软件指标 73.3 系统需求分析 83.3.1 业务流程 83.3.2 功能性需求 93.3.3 系统的流程 103.4 本章小结 11第4章 基于单片机和GSM的农村污水处理控制器总体设计 124.1 硬件总体结构 124.1.1 主控制器硬件功能描述 134.1.2 键盘显示控制器硬件功能描述 144.1.3 GSM模块接口电路功能描述 144.2 总体设计阶段的硬件可靠性设计 144.3 软件总体结构 154.3.1 主控制器应用层功能描述 164.3.2 主控制器二级驱动层功能描述 164.3.3 主控制器一级驱动层功能描述 174.3.4 键盘显示控制器应用层功能描述 174.3.5 键盘显示控制器二级驱动层功能描述 184.3.6 键盘显示控制器一级驱动层功能描述 184.3.7 电脑软件功能描述 184.4 总体设计阶段的软件可靠性设计 184.5 本章小结 19第5章 硬件详细设计 205.1 主控制器电路设计 205.1.1 主控制器单片机最小系统和可靠性设计 205.1.2 主控制器DC-DC电源电路和可靠性设计 215.1.3 主控制器RS232 通信接口电路和可靠性设计 235.1.4 主控制器开关量输入电路和可靠性设计 245.1.5 主控制器继电器输出电路和可靠性设计 255.2 键盘显示控制器电路设计 265.2.1 键盘显示控制器RS485通信电路和可靠性设计 265.2.2 键盘显示控制器键盘输入电路设计 275.2.3 键盘显示控制器晶体管输出电路设计 285.3 GSM模块的可靠性设计 295.4 主控制器和键盘显示控制器PCB图设计 295.5 本章小结 31第6章 软件详细设计 326.1 主控制器应用层程序设计 326.1.1 主程序可靠性设计 326.1.2 数据保存和恢复应用层程序 336.1.3 软件监控应用层程序 356.1.4 原水泵手动控制应用层程序 366.1.5 DE滤池清洗手动控制应用层程序 376.1.6 原水泵自动控制应用层程序 386.1.7 排泥自动控制应用层程序 396.1.8 GSM管理模式短消息动态学习方法 406.1.9 GSM管理模式就地短消息学习应用层程序 416.1.10 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序 436.1.11 GSM管理模式远程监控应用层程序 436.1.12 GSM管理模式远程主动报警应用层程序 446.1.13 GSM管理模式短消息学习电脑程序 456.2 主控制器二级驱动层程序 466.2.1 输入信号数据转换二级驱动层程序 466.2.2 主控制器和键盘显示控制器通信二级驱动层程序 476.2.3 主控制器和GSM模块通信二级驱动层程序 476.3 主控制器一级驱动层程序设计 496.3.1 开关量输入一级驱动层程序 496.3.2 读写EEPROM一级驱动层程序 506.3.3 主控制器和电脑通信一级驱动层程序 516.3.4 主控制器和键盘显示控制器通信一级驱动层程序 516.3.5 主控制器和GSM模块通信一级驱动层程序 516.4 本章小结 52第7章 编码实现和运行 537.1 数据保护和恢复应用层程序实现 537.2 数据保护和恢复应用层程序运行效果 607.3 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序实现 617.4 GSM管理模式远程短消息学习应用层程序运行效果 637.5 GSM管理模式远程主动报警应用层程序实现 657.6 GSM管理模式远程主动报警应用层程序运行效果 68第8章 总结 69参考文献 71作者简历 73致谢 74II浙江大学硕士学位论文 表目录图目录图3.1 人机界面图 6图3.2 系统流程图 10图4.1 硬件总体结构图 13图4.2 电源分布图 15图4.3 软件总体结构图 16图5.1 主控制器单片机最小系统图 21图5.2 主控制器DC-DC电源电路原理图 23图5.3 主控制器RS232通信接口电路原理图 24图5.4 主控制器输入和显示电路原理图 25图5.5 主控制器继电器输出和显示电路原理图 26图5.6 键盘显示控制器RS485通信电路原理图 27图5.7 键盘显示控制器键盘输入电路原理图 28图5.8 键盘显示控制器晶体管输出电路图 29图5.9 主控制器PCB图 30图5.10 键盘显示控制器PCB图 30图6.1 主控制器主程序控制流程图 33图6.2 数据保存应用层程序流程图 34图6.3 数据恢复应用层程序流程图 35图6.4 软件监控应用层程序流程图 36图6.5 原水泵手动控制应用层程序流程图 37图6.6 DE滤池清洗手动控制应用层程序流程图 38图6.7 原水泵自动控制应用层程序流程图 39图6.8 排泥自动控制应用层程序流程图 40图6.9 GSM管理模式就地短消息学习应用。