水情测报终端数据转发器的设计及组网通信的研究

论文摘要

水情测报系统是水利自动化研究中的重要课题，而水文水资源信息的动态监控与网络化管理更是水利信息化现代化建设的重中之重。本文针对荒远偏僻地区电力设施、通信网络、计算机网络短缺问题，设计了以16位MSP430F149单片机为控制器、以CC1000为核心的射频模块组成无线数据传输的低功耗水情检测终端和数据转发器，并对其功能特点和组网传输方式进行了实验性研究。弥补了现有的水情测报系统传输及组网方式的不足。 本文在介绍了检测终端和数据转发器的功能特点后，提出了它们之间的组网传输方式，并对其控制部分的键盘、通讯、显示、日历时钟等硬件模块进行了设计，完成了低功耗等设计要求。通过对三种无线收发芯片性能的研究比较，最终选择了GW100B无线射频模块作为数据传输部分。在此硬件设计的基础上，重点对检测终端与数据转发器的网络结构、通信协议进行了设计。最后将其应用在偏远地区的水情测报系统中，有效完成水文信息的采集和传输。 本文所设计的水情检测设备完成了网络化及数据的无线传输。在偏远地区无电力电源情况下，它有效的解决了检测终端不能正常工作的问

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 我国水情自动测报系统的现状
• 1.3 现有的水情测报组网及数据传输方式
• 1.3.1 有线电话网组网
• 1.3.2 超短波通信组网
• 1.3.3 短波通信组网
• 1.3.4 卫星通信组网
• 1.4 课题提出
• 第二章 检测设备的功能和特点
• 2.1 检测终端
• 2.1.1 检测终端的主要功能
• 2.1.2 检测终端的特点
• 2.2 数据转发器
• 2.2.1 数据转发器的助能
• 2.2.2 数据转发器的特点
• 2.3 检测终端与数据转发器的组网
• 2.3.1 检测终端与数据转发器的组网
• 2.3.2 组网特点
• 第三章 控制部分硬件设计
• 3.1 微控制器的选型
• 3.1.1 微控制器发展现状
• 3.1.2 MSP430微处理器简介
• 3.1.3 MSP430F149微处理器
• 3.2 控制部分硬件电路设计
• 3.2.1 电源模块设计
• 3.2.2 复位电路
• 3.2.3 键盘设计
• 3.2.4 显示模块
• 3.2.5 实时时钟模块
• 3.2.6 串行通信模块
• 第四章 数据传输模块选择
• 4.1 无线通信基础
• 4.2 无线通信模块的选择
• 4.2.1 常见的几种无线收发芯片介绍
• 4.2.2 三款无线收发芯片性能比较
• 4.4 基于CC1000的无线射频模块GW100B
• 4.4.1 GW100B简介
• 4.4.2 GW100B引脚排列及其功能
• 4.5 GW100B与控制部分的接口
• 第五章 组网通信的研究
• 5.1 现有通信系统的网络结构
• 5.1.1 总线型网络结构
• 5.1.2 星型网络结构
• 5.2 组网方式
• 5.3 通信协议制定原则
• 5.4 数据转发器与检测终端的通信协议制定
• 5.3.1 Modbus通信协议理论
• 5.3.2 数据转发器与检测终端的通信协议的制定
• 第六章 在水情测报系统中的应用
• 6.1 主要功能、特点
• 6.1.1 主要功能
• 6.1.2 主要特点
• 6.2 软件编译环境IAR EMBEDDED WORKBENCH
• 6.3 应用在水情测报系统中的整体程序设计
• 6.3.1 检测终端的软件设计
• 6.3.2 数据转发器的软件设计
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文