挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛获奖作品范本

《挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛获奖作品范本》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、新型油井远程监控装置简介1、功能概述12、应用前景103、系统设计创意114、项目实现介绍135、团队及设计过程136、小结151、功能概述系统包括硬件电路设计和GSM油井监控软件设计两部分。其中硬件电路设计包括监测终端和监控中心两部分，监测终端包括GSM通信模块SIM900A及其驱动电路、32bitARM微处理器STM32F103RBT6、供电电路和传感器的数据采集与处理电路,继电器控制电路；监控中心包括SIM900A及其驱动电路、STM32F103RBT6单片机、供电电路、报警处理电路，并通过RS232连接至

2、监控计算机。监测终端和监控中心的ARM微处理器软件设计包括GSM通信模块的发送与接受主程序、通过串口的短消息接收和发送等程序，监测终端还包括RS-485总线程序、CAN总线程序、继电器控制程序、传感器的数据采集与处理程序。GSM油井监控软件采用LABVIEW编写，具有报警显示、图表监视器、统计图表、打印报表等多个功能。系统框图如图1.15图1系统应用框图15GSM模块（SIM900a）继电器组（固态继电器）SP1117-3.3提供3.3V电源MP2143提供4V电源给GSM模块RS_485总单元(MAX487)2

3、）油井GSM监控终端与PC串行通信单元（MAX3232）射频天线接口CAN总线单元（SN65HVD230）JTAG程序下载机调试接口MCU微控制单元（STM32F103RBT6）图2装置硬件实物151）MCU微控制单元（STM32F103RBT6）图3MCU微控制单元MCU微控制单元采用STM32F103RBT6，它使用高性能的ARM-CortexM332bit的RISC内核，内置高速存储器，工作频率为36MHZ,CPU能以零等待周期访问（读/写），丰富的增强型外设和IO端口连接到两条APB外围总线外设。所有型号

4、的器件都包含一个12bit的ADC和3个通用的16bit定时器、还包含标准的通信接口,2个I2C接口、2个SPI、3个USART、一个CAN.设计时，采用STM32F103RBT6可以方便实现接入传感器信号，其工作电压为2.0V~3.6V的工作电压能够满足MCU和GPRS模块直接相连的需要，而无需电平转换，一系列的省电模式满足低功耗应用的需求。152）油井控制单元与油井各设备之间串行通信单元(MAX487)图4MAX487原理图单片机组成的多机通信系统，具有灵活的功能和性价比，在工业测控领域应用十分广泛，但是单片

5、机收发的都是TTL电平，驱动能力和抗干扰性有限，无法进行“长线”通信。实用中常配合总线互联。RS485总线就是其中一种，RS485既是物理层的协议标准，也是串行通信接口的电器标准，用此标准可以很方便地把计算机、单片机和各种设备连接起来，构成测控系统。RS485总线是平衡差分传输，抗干扰性好，最远可传输1200米，最多可互联128个单片机，很适合多机通信。通信芯片采用MAXIM公司生产的MAX487，该芯片是RS485通讯的低功耗收发器件，它含有一个驱动器和一个接收器，最大可连接128个子系统，最远传输距离1200

6、米，传输速度可达250KB／s。可采用半双工方式，适合在比较恶劣的环境下工作，在油井现场，有很大的实用价值。152）油井GSM监控终端与PC串行通信单元（MAX3232）图5MAX3232串行通信单元系统采用的是RS-232串行通信进行监控中心与监控计算机通讯。RS-232是目前PC机与通信工业中应用最为广泛的一种串行接口，RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准，其采取不平衡传输方式。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，当发送数据时发送端驱动器输出正电平为+5V～+15V、负电平为

7、一5V～一15V；当传输数据时，线上为TTL电平，从开始传输数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平为+3V～+12V与一3V～一12V。监控中心使用与计算机进行串行通信，采用Maxim公司的MAX3232芯片实现RS．232电平转换，MAX3232是一款能实现RS-232接口的低功耗电平转换芯片，它有两路收发器。4）GSM模块单元（SIM900A）15图6GSM模块单元（SIM900A）GSM模块采用了SIMCOM公司的SIM900A，该模块体积小巧．性能突出。内

8、嵌TCP／IP协议，扩展的TCP／IPAT命令让用户能够容易地使用TCP／IP协议．而且在数据传输方面应用广泛。油井远程监控系统通常采用TC35iGSM通信模块，其工作频段少，支持900/1800Mhz，不能支持GPRS，且功耗较高。本装置设计采用SIM900A无线通信模块，它有4个工作频段，支持GSM/GPRS，且尺寸小、功耗低。5）CAN总线单元（SN65HVD230