基于CDMA技術的青藏高原環境監測信息平臺

梁明尚+譚茜+黃志星

摘 要 針對目前青藏高原環境日趨惡化，現有環境監測系統成本高、監測范圍小、實時性差的問題，提出了一種基于MCU單片機、CDMA無線通訊及CAN總線通訊技術的環境監測信息平臺的設計方案，以解決上述問題。該系統采用廉價及高效的MCU單片機位主控器，DTGS-800 CDMA模塊作為無線通訊工具，在CAN總線通訊技術下結合各環境采集模塊實現無人監測、大范圍實時性環境信息采集，并實現實時短信查詢某地區當前環境信息功能。

關鍵詞 單片機；CDMA；DTGS-800；CAN總線；環境監測平臺

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0019-02

中華民族賴以生存的三江源頭位于青藏高原，青藏高原環境的變化直接影響著我國各方面環境的變化，因此對青藏高原的環境保護監測具有國家戰略意義。本平臺以青藏高原的環境信息監測研究為基礎，通過實時數據采集，監測青藏地區的沙化趨勢，降雨量大小，風量、日照、溫度等信息，為政府部門對青藏高原環境保護治理決策提供技術依據，也方便個人即時了解青藏高原的環境信息。作為青藏高原的環境信息監測平臺，本系統具有低功耗，穩定性好，無人值守的實用價值和現實意義。而本系統所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又稱碼分多址，是一種無線通信技術。在美國、韓國和日本，CDMA成為國內的主要移動通信技術。2011年3月3O日，中國電信CDMA移動用戶突破了l億，成為全球最大的CDMA運營商，CDMA網絡信號覆蓋全國！因此采用CDMA技術作為無線信息傳輸平臺，是一種經濟又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模塊，可執行AT CDMA指令，通過此模塊同時可實現授時信號的接收。

1 系統硬件設計

1）系統總體架構。該系統主要分為5個功能部分，分別是：核心控制模塊，CDMA模塊，CAN總線模塊，人機顯示模塊，各信息采集模塊。如圖1所示。

圖1 系統總體組成構圖

其中，主控MCU通過控制CAN總線的主控節點接收各從節點的數據信息，并加以處理；CDMA模塊實現網絡時間的獲取并向控制器返回時間信號，此外CDMA還可以確定當前地區的經緯度坐標信息并返回；主控MCU將當前的氣候環境等信息加以處理并保存起來；當用戶需要查詢相應地區的環境狀況、時間、經緯度坐標時，可以手機發送短信的形式進行查詢，如查詢某地區的經緯度坐標，則可發送短信（地區號+GPS）到相應號碼即可收到該地區的經緯度坐標短信反饋。

2）CDMA通訊技術的設計。本部分通過采用DTGS-800 CDMA模塊作為時間信息及經緯度信息獲取的工具，以MCU單片機為主控器，采用C語音和AT指令相結合的編輯手段，完成了時間、經緯度信息的獲取，并把相關地區的信息、實時時間、經緯度坐標以短信形式快速反饋給需要查詢的用戶。整個過程是，當接收到用戶查詢信息的短信后，單片機通過串口給DTGS-800發送AT+相關命令？指令，CDMA模塊在當前網絡可用的情況下向單片機返回標準的ASCII碼格式的對應信息，單片機再根據查詢命令對數據進行處理并再次通過串口給DTGS-800發送指令，實現了用戶查詢青藏高原某地域的環境信息并及時得到該地區的信息反饋。

3）CAN總線通訊部分的設計。CAN總線是控制線局域網絡（ControllerAreaNetwork），是ISO國際標準化的串行數據通信協議，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。本部分通過CAN主控節點與其他從節點之間的連接，實現了各節點之間實時、可靠的數據通信及時把青藏高原一定區域內的環境信息傳遞給主控MCU。CAN總線比RS-485總線技術優勢明顯，無論從總線速率、傳輸距離、總線檢測能力、開發周期、通信實時性方面，均具有較強的優勢。因此本系統所選用的CAN總線通訊能適應青藏高原惡劣的氣候環境，實用性強，性價比高。CAN總線連接圖如圖2所示。

圖2 CAN總線連接示意圖

2 系統軟件設計

本系統的主控芯片其軟件部分主要包括了CDMA通訊程序、CAN總線通訊程序、用戶命令查詢及反饋程序、人機界面顯示程序及各環境信息采集處理程序。

各部分程序相互配合、協調工作。在程序的實現方面，本系統采用C語言結合AT 指令，聯合編程。減少對硬件底層的編程過程。從而實現了軟件系統的簡潔性和可靠性。整個系統的程序流圖如圖3所示。

圖3 程序流程圖

3 結束語

本文主要介紹了CDMA技術聯合CAN總線通訊技術在環境監測領域的一種創新型應用，利用了CDMA通訊性能良好、區域覆蓋面廣、可實時授時及地區經緯度查詢的優勢結合CAN總線數據傳輸方便、穩定、可靠的優點，實現青藏高原地區環境監測及信息采集。同時可廣泛用于其他地域廣、氣候惡劣不宜人工監測的地域進行信息采集，且本系統平臺具有戶外信號好、無需人工操作、實時性強、成本低等優點，具有一定的市場推廣價值和市場競爭力。

項目基金

本文系省級大學生創新創業訓練計劃項目；項目編號：S201310656068。

參考文獻

[1]吳雷，等.CDMA無線通訊技術在自動授時中的應用[J].無線電通信技術，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技術的自校時校園打鈴系統[J].華東科技，2012（6）：12-13.

作者簡介

梁明尚（1990-），男，漢族，廣東廣州人，本科生，現就讀于西南民族大學，主修自動化專業。endprint

摘 要 針對目前青藏高原環境日趨惡化，現有環境監測系統成本高、監測范圍小、實時性差的問題，提出了一種基于MCU單片機、CDMA無線通訊及CAN總線通訊技術的環境監測信息平臺的設計方案，以解決上述問題。該系統采用廉價及高效的MCU單片機位主控器，DTGS-800 CDMA模塊作為無線通訊工具，在CAN總線通訊技術下結合各環境采集模塊實現無人監測、大范圍實時性環境信息采集，并實現實時短信查詢某地區當前環境信息功能。

關鍵詞 單片機；CDMA；DTGS-800；CAN總線；環境監測平臺

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0019-02

中華民族賴以生存的三江源頭位于青藏高原，青藏高原環境的變化直接影響著我國各方面環境的變化，因此對青藏高原的環境保護監測具有國家戰略意義。本平臺以青藏高原的環境信息監測研究為基礎，通過實時數據采集，監測青藏地區的沙化趨勢，降雨量大小，風量、日照、溫度等信息，為政府部門對青藏高原環境保護治理決策提供技術依據，也方便個人即時了解青藏高原的環境信息。作為青藏高原的環境信息監測平臺，本系統具有低功耗，穩定性好，無人值守的實用價值和現實意義。而本系統所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又稱碼分多址，是一種無線通信技術。在美國、韓國和日本，CDMA成為國內的主要移動通信技術。2011年3月3O日，中國電信CDMA移動用戶突破了l億，成為全球最大的CDMA運營商，CDMA網絡信號覆蓋全國！因此采用CDMA技術作為無線信息傳輸平臺，是一種經濟又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模塊，可執行AT CDMA指令，通過此模塊同時可實現授時信號的接收。

1 系統硬件設計

1）系統總體架構。該系統主要分為5個功能部分，分別是：核心控制模塊，CDMA模塊，CAN總線模塊，人機顯示模塊，各信息采集模塊。如圖1所示。

圖1 系統總體組成構圖

其中，主控MCU通過控制CAN總線的主控節點接收各從節點的數據信息，并加以處理；CDMA模塊實現網絡時間的獲取并向控制器返回時間信號，此外CDMA還可以確定當前地區的經緯度坐標信息并返回；主控MCU將當前的氣候環境等信息加以處理并保存起來；當用戶需要查詢相應地區的環境狀況、時間、經緯度坐標時，可以手機發送短信的形式進行查詢，如查詢某地區的經緯度坐標，則可發送短信（地區號+GPS）到相應號碼即可收到該地區的經緯度坐標短信反饋。

2）CDMA通訊技術的設計。本部分通過采用DTGS-800 CDMA模塊作為時間信息及經緯度信息獲取的工具，以MCU單片機為主控器，采用C語音和AT指令相結合的編輯手段，完成了時間、經緯度信息的獲取，并把相關地區的信息、實時時間、經緯度坐標以短信形式快速反饋給需要查詢的用戶。整個過程是，當接收到用戶查詢信息的短信后，單片機通過串口給DTGS-800發送AT+相關命令？指令，CDMA模塊在當前網絡可用的情況下向單片機返回標準的ASCII碼格式的對應信息，單片機再根據查詢命令對數據進行處理并再次通過串口給DTGS-800發送指令，實現了用戶查詢青藏高原某地域的環境信息并及時得到該地區的信息反饋。

3）CAN總線通訊部分的設計。CAN總線是控制線局域網絡（ControllerAreaNetwork），是ISO國際標準化的串行數據通信協議，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。本部分通過CAN主控節點與其他從節點之間的連接，實現了各節點之間實時、可靠的數據通信及時把青藏高原一定區域內的環境信息傳遞給主控MCU。CAN總線比RS-485總線技術優勢明顯，無論從總線速率、傳輸距離、總線檢測能力、開發周期、通信實時性方面，均具有較強的優勢。因此本系統所選用的CAN總線通訊能適應青藏高原惡劣的氣候環境，實用性強，性價比高。CAN總線連接圖如圖2所示。

圖2 CAN總線連接示意圖

2 系統軟件設計

本系統的主控芯片其軟件部分主要包括了CDMA通訊程序、CAN總線通訊程序、用戶命令查詢及反饋程序、人機界面顯示程序及各環境信息采集處理程序。

各部分程序相互配合、協調工作。在程序的實現方面，本系統采用C語言結合AT 指令，聯合編程。減少對硬件底層的編程過程。從而實現了軟件系統的簡潔性和可靠性。整個系統的程序流圖如圖3所示。

圖3 程序流程圖

3 結束語

本文主要介紹了CDMA技術聯合CAN總線通訊技術在環境監測領域的一種創新型應用，利用了CDMA通訊性能良好、區域覆蓋面廣、可實時授時及地區經緯度查詢的優勢結合CAN總線數據傳輸方便、穩定、可靠的優點，實現青藏高原地區環境監測及信息采集。同時可廣泛用于其他地域廣、氣候惡劣不宜人工監測的地域進行信息采集，且本系統平臺具有戶外信號好、無需人工操作、實時性強、成本低等優點，具有一定的市場推廣價值和市場競爭力。

項目基金

本文系省級大學生創新創業訓練計劃項目；項目編號：S201310656068。

參考文獻

[1]吳雷，等.CDMA無線通訊技術在自動授時中的應用[J].無線電通信技術，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技術的自校時校園打鈴系統[J].華東科技，2012（6）：12-13.

作者簡介

梁明尚（1990-），男，漢族，廣東廣州人，本科生，現就讀于西南民族大學，主修自動化專業。endprint

摘 要 針對目前青藏高原環境日趨惡化，現有環境監測系統成本高、監測范圍小、實時性差的問題，提出了一種基于MCU單片機、CDMA無線通訊及CAN總線通訊技術的環境監測信息平臺的設計方案，以解決上述問題。該系統采用廉價及高效的MCU單片機位主控器，DTGS-800 CDMA模塊作為無線通訊工具，在CAN總線通訊技術下結合各環境采集模塊實現無人監測、大范圍實時性環境信息采集，并實現實時短信查詢某地區當前環境信息功能。

關鍵詞 單片機；CDMA；DTGS-800；CAN總線；環境監測平臺

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0019-02

中華民族賴以生存的三江源頭位于青藏高原，青藏高原環境的變化直接影響著我國各方面環境的變化，因此對青藏高原的環境保護監測具有國家戰略意義。本平臺以青藏高原的環境信息監測研究為基礎，通過實時數據采集，監測青藏地區的沙化趨勢，降雨量大小，風量、日照、溫度等信息，為政府部門對青藏高原環境保護治理決策提供技術依據，也方便個人即時了解青藏高原的環境信息。作為青藏高原的環境信息監測平臺，本系統具有低功耗，穩定性好，無人值守的實用價值和現實意義。而本系統所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又稱碼分多址，是一種無線通信技術。在美國、韓國和日本，CDMA成為國內的主要移動通信技術。2011年3月3O日，中國電信CDMA移動用戶突破了l億，成為全球最大的CDMA運營商，CDMA網絡信號覆蓋全國！因此采用CDMA技術作為無線信息傳輸平臺，是一種經濟又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模塊，可執行AT CDMA指令，通過此模塊同時可實現授時信號的接收。

1 系統硬件設計

1）系統總體架構。該系統主要分為5個功能部分，分別是：核心控制模塊，CDMA模塊，CAN總線模塊，人機顯示模塊，各信息采集模塊。如圖1所示。

圖1 系統總體組成構圖

其中，主控MCU通過控制CAN總線的主控節點接收各從節點的數據信息，并加以處理；CDMA模塊實現網絡時間的獲取并向控制器返回時間信號，此外CDMA還可以確定當前地區的經緯度坐標信息并返回；主控MCU將當前的氣候環境等信息加以處理并保存起來；當用戶需要查詢相應地區的環境狀況、時間、經緯度坐標時，可以手機發送短信的形式進行查詢，如查詢某地區的經緯度坐標，則可發送短信（地區號+GPS）到相應號碼即可收到該地區的經緯度坐標短信反饋。

2）CDMA通訊技術的設計。本部分通過采用DTGS-800 CDMA模塊作為時間信息及經緯度信息獲取的工具，以MCU單片機為主控器，采用C語音和AT指令相結合的編輯手段，完成了時間、經緯度信息的獲取，并把相關地區的信息、實時時間、經緯度坐標以短信形式快速反饋給需要查詢的用戶。整個過程是，當接收到用戶查詢信息的短信后，單片機通過串口給DTGS-800發送AT+相關命令？指令，CDMA模塊在當前網絡可用的情況下向單片機返回標準的ASCII碼格式的對應信息，單片機再根據查詢命令對數據進行處理并再次通過串口給DTGS-800發送指令，實現了用戶查詢青藏高原某地域的環境信息并及時得到該地區的信息反饋。

3）CAN總線通訊部分的設計。CAN總線是控制線局域網絡（ControllerAreaNetwork），是ISO國際標準化的串行數據通信協議，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。本部分通過CAN主控節點與其他從節點之間的連接，實現了各節點之間實時、可靠的數據通信及時把青藏高原一定區域內的環境信息傳遞給主控MCU。CAN總線比RS-485總線技術優勢明顯，無論從總線速率、傳輸距離、總線檢測能力、開發周期、通信實時性方面，均具有較強的優勢。因此本系統所選用的CAN總線通訊能適應青藏高原惡劣的氣候環境，實用性強，性價比高。CAN總線連接圖如圖2所示。

圖2 CAN總線連接示意圖

2 系統軟件設計

本系統的主控芯片其軟件部分主要包括了CDMA通訊程序、CAN總線通訊程序、用戶命令查詢及反饋程序、人機界面顯示程序及各環境信息采集處理程序。

各部分程序相互配合、協調工作。在程序的實現方面，本系統采用C語言結合AT 指令，聯合編程。減少對硬件底層的編程過程。從而實現了軟件系統的簡潔性和可靠性。整個系統的程序流圖如圖3所示。

圖3 程序流程圖

3 結束語

本文主要介紹了CDMA技術聯合CAN總線通訊技術在環境監測領域的一種創新型應用，利用了CDMA通訊性能良好、區域覆蓋面廣、可實時授時及地區經緯度查詢的優勢結合CAN總線數據傳輸方便、穩定、可靠的優點，實現青藏高原地區環境監測及信息采集。同時可廣泛用于其他地域廣、氣候惡劣不宜人工監測的地域進行信息采集，且本系統平臺具有戶外信號好、無需人工操作、實時性強、成本低等優點，具有一定的市場推廣價值和市場競爭力。

項目基金

本文系省級大學生創新創業訓練計劃項目；項目編號：S201310656068。

參考文獻

[1]吳雷，等.CDMA無線通訊技術在自動授時中的應用[J].無線電通信技術，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技術的自校時校園打鈴系統[J].華東科技，2012（6）：12-13.

作者簡介

梁明尚（1990-），男，漢族，廣東廣州人，本科生，現就讀于西南民族大學，主修自動化專業。endprint