武警信息系统通信与控制单元设计

论文摘要

执勤是武警部队的主要工作，执勤效率是衡量执勤哨兵工作的主要指标之一，而执勤设备的联动性、实时性是影响执勤效率的重要因素，所以执勤设备的性能是决定武警部队在执勤工作中效率的一个重要因素。武警信息系统要求结构简单，扩展方便，终端设备多，通用性强，快速响应，并且易于维护和升级。本文采用增强型的单片机C8051F340作为执勤系统的主控制器，C8051F340单片机是完全集成的混合信号片上系统型单片机，利用其丰富的片上资源、集成度高等特点，简化外围通信和控制电路设计的复杂度，提高系统的稳定性和可靠性，并且大大降低系统的成本。在本系统的设计中，采用4个模块和其对应的4部分程序，通过不同模块的组合即可完成对所有执勤机的设计，各个执勤机实现的功能不相同，执勤机的种类和数量比较多，并且所有执勤机中的对应模块可以通用。各个哨位执勤机之间通过UDP协议进行通信，数据传输率高，并且一帧数据20字节，响应速度快。另一方面，所设计的系统结构比较简单，系统中的所有执行设备与操作设备分开，输入设备和输出设备也分开，防止设备间相互干扰。首先，本文介绍了系统的应用背景和设计方案，阐述了哨位执勤机的组成和工作原理，提出了基于C8051F340单片机为主控制器、采用以太网技术进行通信的执勤联动系统方案，并对哨位执勤机各个模块的组成进行了详细的说明。其次，完成了哨位执勤机中各个模块的原理图设计，对原理图中元器件的相关参数进行了详细说明，给出了各个模块焊接之后的PCB图并验证了硬件设计的合理性。最后，采用模块化的程序设计方法实现4个模块的软件设计，采用C51语言编程，并给出了各个模块相关的流程图和部分程序代码，分别对各个模块和总体联动系统进行了调试，并将调试结果与系统初始功能进行对比，验证了软件设计的合理性和可行性，结果表明程序设计与实际功能相符，符合设计初衷。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容及安排
• 2 系统方案设计
• 2.1 系统功能概述
• 2.2 系统组成
• 2.2.1 Z 号执勤机
• 2.2.2 SW 号执勤机
• 2.2.3 Y 号执勤机
• 2.2.4 SG 号执勤机
• 2.3 通信协议
• 2.3.1 以太网通信协议
• 2.3.2 UART 通信协议
• 2.4 SD 卡文件命名编码规则
• 2.4.1 MP3 文件命名规则
• 2.4.2 LED 文件命名规则
• 2.5 小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 系统硬件设计概述
• 3.2 C8051F340-1 模块电路设计
• 3.2.1 电源供电电路
• 3.2.2 UART 通信电路
• 3.2.3 以太网电路
• 3.2.4 复位与 JTAG 电路
• 3.3 C8051F340-2 模块电路设计
• 3.3.1 电源供电电路
• 3.3.2 I/O 控制继电器输出电路
• 3.3.3 UART0 通信电路
• 3.4 C8051F340-3 模块电路设计
• 3.4.1 电源供电电路
• 3.4.2 SD 卡电路
• 3.4.3 MP3 解码电路
• 3.4.4 音响电源控制电路
• 3.4.5 UART0 通信电路
• 3.5 C8051F340-4 模块电路设计
• 3.5.1 电源供电电路
• 3.5.2 UART1 通信电路
• 3.5.3 按键电路
• 3.5.4 按键提示音电路
• 3.6 小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 系统软件设计概述
• 4.2 C8051F340-1 模块软件设计
• 4.2.1 主程序设计
• 4.2.2 UDP 发送数据程序设计
• 4.2.3 UDP 接收数据程序设计
• 4.2.4 UART1 接收和发送数据程序设计
• 4.2.5 UART0 发送数据程序设计
• 4.3 C8051F340-2 模块软件设计
• 4.3.1 主程序设计
• 4.3.2 UART0 接收数据程序设计
• 4.3.3 数据分析与处理程序设计
• 4.4 C8051F340-3 模块软件设计
• 4.4.1 主程序设计
• 4.4.2 SD 卡程序设计
• 4.4.3 音频解码程序设计
• 4.4.4 LED 显示程序设计
• 4.4.5 MP3 语音播放程序设计
• 4.5 C8051F340-4 模块软件设计
• 4.5.1 主程序设计
• 4.5.2 UART1 发送数据程序设计
• 4.5.3 按键扫描程序设计
• 4.5.4 按键数据分析与处理程序设计
• 4.6 小结
• 5 系统调试
• 5.1 各功能模块单独调试
• 5.1.1 C8051F340-1 模块调试
• 5.1.2 C8051F340-2 模块调试
• 5.1.3 C8051F340-3 模块调试
• 5.1.4 C8051F340-4 模块调试
• 5.2 4 模块联合调试
• 5.3 系统总体调试
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢