基于S3C2410的嵌入工情监测系统学士学位论文.docx

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基于S3C2410的嵌入工情监测系统学士学位论文

摘要

　　工情信息已是实现防汛抗洪决策的重要根据，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段，本文通过单片机以及嵌入式软硬件开发技术，并利用GPRS无线通信技术，设计并实现了对工情信息的采集和传输显示。

　　工情监测系统有下面几部分组成：

移动终端的软硬件开发、中心服务器的软件开发以及开度的视频的及时反映。

工情监测端负责将所采集到的数据和现场图片发送到中心服务器。

中心站服务端接收各个测站传送过来的数据和图片，做进一步处理后储存到中心站数据库中，供移动终端随时查询。

移动终端是整个系统设计的重点，采集分两部分：

采用51单片机把传感器采集的开度参数信息（数字信息）进行处理，并发送终端进行动态显示并记录数据库。

采用基于S3C2410的ARM开发板和嵌入式Linux作为系统平台，采集的视频图象通过扩展串口GPRS模块来实现与中心服务器的无线数据传输，把采集的视频信息发送到中心服务器上，并写入数据库，本过程中结合了OV551的网络摄象头监测。

　　关键词：

工情监测GPRSARM-S3C2410嵌入式操作系统Linux

　　视频采集与传送

Abstract

Thelaborsentimentinformationalreadyrealizesthefloodpreventionflood-fightingdecision-makingimportantbasis,wastheeffectiveaddressingPacificbasinandthereservoirfloodforecasting,thefloodpreventiondispatchandthewaterresourcesreasonableuseadvancedmethod,thisarticleaswellasinsertsthetypesoftwareandhardwaredevelopmenttechnologythroughthemonolithicintegratedcircuit,andusingtheGPRSwirelesscommunication,designedandhasrealizedtolaborsentimentinformationgatheringandthetransmissiondemonstration.

Underthelaborsentimentmonitorsystemhasseveralpartsofcompositions:

Themobileterminationsoftwareandhardwaredevelopment,thecentralserversoftwaredevelopmentaswellasopensvideofrequencythepromptreflection.Thelaborsentimentmonitorendisresponsibleforthedataandthescenepicturewhichwillgathertransmitstothecentralserver.Thecentralstationserviceendreceivesthedataandthepicturewhicheachsurveystationtransmits,afterdofurtherprocessesstoresuptothecentralstationdatabasein,inquiresasnecessaryforthemobiletermination.

　　Themobileterminationistheoverallsystemdesignkeypoint,gatheringdividestwoparts:

Uses51monolithicintegratedcircuitstogetherthesensoropenstheparameterinformation（numericalinformation）tocarryonprocessing,concurrentlydeliverstheterminaltocarryonthedynamicdemonstrationandtherecordingdatabase.UsesandinsertstypeLinuxbasedontheS3C2410ARMdevelopmentboardtotakethesystemplatform,thegatheringvideofrequencyimagerealizesandthecentralserverwirelessdatatransmissionthroughtheexpansionstringmouthGPRSmodule,transmitsthegatheringvideoinformationtothecentralserveron,andreadsinthedatabase,inthisprocessunifiedtheOV551networktoabsorblikelyamonitor.

Keywords:

LaborsentimentsmonitorGPRSARM-S3C2410

　　　　　　　InsertstypeoperatingsystemLinux

　　　　　　　Videofrequencygatheringandtransmission

目录

第一章概论6

1.1引言6

1.2系统实现的技术背景6

1.2.1单片机及其接口技术6

1.2.2传感器技术7

1.2.3嵌入式技术7

1.2.4GPRS技术8

第二章系统总体设计10

2.1系统总体构成10

2.2视频采集系统10

2.2.1的硬件系统10

2.2.2中的软件系统11

2.3开度信息采集与传输实现12

第三章系统通信方式15

3.1.1GPRS业务15

3.1.2GPRS的特点15

3.1.3TCP/IP16

3.1.4TCP/IP结构16

第四章系统硬件构成设计18

4.1微控制器及芯片的选型18

4.1.1AT89C51微处理器18

4.1.2ARM处理器S3C241018

4.1.3ULN280319

4.1.474HC24420

4.2控制部分硬件电路设计21

4.2.1复位电路（看门狗电路）21

4.2.2显示模块22

4.2.3电容滤波22

4.2.4RS-232电平转换电路23

4.2.5.RS-485电平转换电路24

第五章　系统软件设计25

5.1开度数据采集25

5.2数据处理26

5.3图像采集处理程序27

5.3.1图像采集27

5.3.2图像处理28

5.4．数据传送接收29

5.4.1通信协议的制定29

5.4.2数据帧的格式29

5.5显示模块30

第六章总结与展望30

致谢30

参考文献31

附录31

　　第一章概论

1.1引言

　　工情信息和气象、水文等信息一样是防汛指挥和调度决策的重要依据。

在抗御1998年我国长江、松花江流域发生的历史罕见大洪水斗争中，党中央、国务院和国家防汛抗旱总指挥部作出了一系列重大决策，确保了1998年抗洪抢险斗争的全面胜利。

特别是在抗御长江第六次洪峰的紧要关头，在是否启用荆江分洪区的关键时刻，国家防汛抗旱总指挥部进行了科学的分析，作出了正确的判断，党中央、国务院作出了不启用荆江分洪区的正确决策，避免分洪带来的巨大经济损失。

在决策过程中，对当时荆江大堤、洪湖、监利江堤、隔河岩水库等工情信息的正确分析和准确判断是重要依据之一。

荆江大堤十多年来已按防御45m的设计水位进行了加固，大堤在设计水位之上还有2m超高。

如果沙市洪峰水位达到45.3m，距堤顶尚有1.7m安全超高。

荆江大堤经过几十天高水位实际考验，无重大险情。

当时长江防守最紧张是洪湖、监利河段堤防，该河段远离荆江分洪区，洪湖、监利大堤已连续经受了五次洪峰的考验，只要继续严防死守是可以战胜洪水的。

所有这些工情信息，为防汛指挥决策提供了重要的依据。

经过广大军民奋力抗洪抢险，长江第六次洪峰8月17日通过沙市，水位45.22m，避免了运用荆江分洪区带来的损失。

防汛抗洪好比打仗，是人与洪水、与自然灾害的搏斗，水利工程则是我们手中的武器装备。

要想夺取抗洪抢险斗争的胜利，必须对我们手中所拥有的武器装备有一个清晰准确的认识，建立工情信息采集系统势在必行。

该系统应实现工情信息（包括文本、静态图表、照片、视频音频信息、电子邮件等）采集、传输、管理的现代化。

　　一个最基本的工情自动测报系统，至少应由若干个遥测站和一个中心站组。

其系统运行的基本流程是：

遥侧站自动实时采集、暂存和发送开度信息数据;中继站以信息再生或模拟方式转发遥侧数据;中心站实时接收遥测数据，并进行存、打印及数据处理;中心站能及时对洪水过程进行预报，做出防洪调度方案:

系统可与用户和其他监控、管理计算机系统及上级计算机管理系统交换信息

1.2系统实现的技术背景

1.2.1单片机及其接口技术

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

单片机是将微处理器，一定容量的RAM和ROM以及I/O口，定时器等电路集成在一块芯片上。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了非常便利的条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。

　RS-232接口（又称EIARS-232）是目前最常用的一种串行通讯接口。

它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器。

在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。

即：

逻辑“1”，-5—-15V；逻辑“0”+5—+15V，在单片机范围内,RS232由于没有负电源,所以使用非常规的接口电平0-5V。

RS232接口是标准串行接口，其通讯距离小于15m，传输速率小于20kb／s。

　　1.2.2传感器技术

　　传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。

国际电工委员会（IEC:

InternationalElectrotechnicalCommittee）的定义为：

“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。

按照Gopel等的说法是：

“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的系统”。

传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。

传感器把某种形式的能量转