基于CDMA技术的青藏高原环境监测信息平台

梁明尚+谭茜+黄志星

摘 要 针对目前青藏高原环境日趋恶化，现有环境监测系统成本高、监测范围小、实时性差的问题，提出了一种基于MCU单片机、CDMA无线通讯及CAN总线通讯技术的环境监测信息平台的设计方案，以解决上述问题。该系统采用廉价及高效的MCU单片机位主控器，DTGS-800 CDMA模块作为无线通讯工具，在CAN总线通讯技术下结合各环境采集模块实现无人监测、大范围实时性环境信息采集，并实现实时短信查询某地区当前环境信息功能。

关键词 单片机；CDMA；DTGS-800；CAN总线；环境监测平台

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0019-02

中华民族赖以生存的三江源头位于青藏高原，青藏高原环境的变化直接影响着我国各方面环境的变化，因此对青藏高原的环境保护监测具有国家战略意义。本平台以青藏高原的环境信息监测研究为基础，通过实时数据采集，监测青藏地区的沙化趋势，降雨量大小，风量、日照、温度等信息，为政府部门对青藏高原环境保护治理决策提供技术依据，也方便个人即时了解青藏高原的环境信息。作为青藏高原的环境信息监测平台，本系统具有低功耗，稳定性好，无人值守的实用价值和现实意义。而本系统所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又称码分多址，是一种无线通信技术。在美国、韩国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术。2011年3月3O日，中国电信CDMA移动用户突破了l亿，成为全球最大的CDMA运营商，CDMA网络信号覆盖全国！因此采用CDMA技术作为无线信息传输平台，是一种经济又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模块，可执行AT CDMA指令，通过此模块同时可实现授时信号的接收。

1 系统硬件设计

1）系统总体架构。该系统主要分为5个功能部分，分别是：核心控制模块，CDMA模块，CAN总线模块，人机显示模块，各信息采集模块。如图1所示。

图1 系统总体组成构图

其中，主控MCU通过控制CAN总线的主控节点接收各从节点的数据信息，并加以处理；CDMA模块实现网络时间的获取并向控制器返回时间信号，此外CDMA还可以确定当前地区的经纬度坐标信息并返回；主控MCU将当前的气候环境等信息加以处理并保存起来；当用户需要查询相应地区的环境状况、时间、经纬度坐标时，可以手机发送短信的形式进行查询，如查询某地区的经纬度坐标，则可发送短信（地区号+GPS）到相应号码即可收到该地区的经纬度坐标短信反馈。

2）CDMA通讯技术的设计。本部分通过采用DTGS-800 CDMA模块作为时间信息及经纬度信息获取的工具，以MCU单片机为主控器，采用C语音和AT指令相结合的编辑手段，完成了时间、经纬度信息的获取，并把相关地区的信息、实时时间、经纬度坐标以短信形式快速反馈给需要查询的用户。整个过程是，当接收到用户查询信息的短信后，单片机通过串口给DTGS-800发送AT+相关命令？指令，CDMA模块在当前网络可用的情况下向单片机返回标准的ASCII码格式的对应信息，单片机再根据查询命令对数据进行处理并再次通过串口给DTGS-800发送指令，实现了用户查询青藏高原某地域的环境信息并及时得到该地区的信息反馈。

3）CAN总线通讯部分的设计。CAN总线是控制线局域网络（ControllerAreaNetwork），是ISO国际标准化的串行数据通信协议，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。本部分通过CAN主控节点与其他从节点之间的连接，实现了各节点之间实时、可靠的数据通信及时把青藏高原一定区域内的环境信息传递给主控MCU。CAN总线比RS-485总线技术优势明显，无论从总线速率、传输距离、总线检测能力、开发周期、通信实时性方面，均具有较强的优势。因此本系统所选用的CAN总线通讯能适应青藏高原恶劣的气候环境，实用性强，性价比高。CAN总线连接图如图2所示。

图2 CAN总线连接示意图

2 系统软件设计

本系统的主控芯片其软件部分主要包括了CDMA通讯程序、CAN总线通讯程序、用户命令查询及反馈程序、人机界面显示程序及各环境信息采集处理程序。

各部分程序相互配合、协调工作。在程序的实现方面，本系统采用C语言结合AT 指令，联合编程。减少对硬件底层的编程过程。从而实现了软件系统的简洁性和可靠性。整个系统的程序流图如图3所示。

图3 程序流程图

3 结束语

本文主要介绍了CDMA技术联合CAN总线通讯技术在环境监测领域的一种创新型应用，利用了CDMA通讯性能良好、区域覆盖面广、可实时授时及地区经纬度查询的优势结合CAN总线数据传输方便、稳定、可靠的优点，实现青藏高原地区环境监测及信息采集。同时可广泛用于其他地域广、气候恶劣不宜人工监测的地域进行信息采集，且本系统平台具有户外信号好、无需人工操作、实时性强、成本低等优点，具有一定的市场推广价值和市场竞争力。

项目基金

本文系省级大学生创新创业训练计划项目；项目编号：S201310656068。

参考文献

[1]吴雷，等.CDMA无线通讯技术在自动授时中的应用[J].无线电通信技术，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技术的自校时校园打铃系统[J].华东科技，2012（6）：12-13.

作者简介

梁明尚（1990-），男，汉族，广东广州人，本科生，现就读于西南民族大学，主修自动化专业。endprint

摘 要 针对目前青藏高原环境日趋恶化，现有环境监测系统成本高、监测范围小、实时性差的问题，提出了一种基于MCU单片机、CDMA无线通讯及CAN总线通讯技术的环境监测信息平台的设计方案，以解决上述问题。该系统采用廉价及高效的MCU单片机位主控器，DTGS-800 CDMA模块作为无线通讯工具，在CAN总线通讯技术下结合各环境采集模块实现无人监测、大范围实时性环境信息采集，并实现实时短信查询某地区当前环境信息功能。

关键词 单片机；CDMA；DTGS-800；CAN总线；环境监测平台

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0019-02

中华民族赖以生存的三江源头位于青藏高原，青藏高原环境的变化直接影响着我国各方面环境的变化，因此对青藏高原的环境保护监测具有国家战略意义。本平台以青藏高原的环境信息监测研究为基础，通过实时数据采集，监测青藏地区的沙化趋势，降雨量大小，风量、日照、温度等信息，为政府部门对青藏高原环境保护治理决策提供技术依据，也方便个人即时了解青藏高原的环境信息。作为青藏高原的环境信息监测平台，本系统具有低功耗，稳定性好，无人值守的实用价值和现实意义。而本系统所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又称码分多址，是一种无线通信技术。在美国、韩国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术。2011年3月3O日，中国电信CDMA移动用户突破了l亿，成为全球最大的CDMA运营商，CDMA网络信号覆盖全国！因此采用CDMA技术作为无线信息传输平台，是一种经济又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模块，可执行AT CDMA指令，通过此模块同时可实现授时信号的接收。

1 系统硬件设计

1）系统总体架构。该系统主要分为5个功能部分，分别是：核心控制模块，CDMA模块，CAN总线模块，人机显示模块，各信息采集模块。如图1所示。

图1 系统总体组成构图

其中，主控MCU通过控制CAN总线的主控节点接收各从节点的数据信息，并加以处理；CDMA模块实现网络时间的获取并向控制器返回时间信号，此外CDMA还可以确定当前地区的经纬度坐标信息并返回；主控MCU将当前的气候环境等信息加以处理并保存起来；当用户需要查询相应地区的环境状况、时间、经纬度坐标时，可以手机发送短信的形式进行查询，如查询某地区的经纬度坐标，则可发送短信（地区号+GPS）到相应号码即可收到该地区的经纬度坐标短信反馈。

2）CDMA通讯技术的设计。本部分通过采用DTGS-800 CDMA模块作为时间信息及经纬度信息获取的工具，以MCU单片机为主控器，采用C语音和AT指令相结合的编辑手段，完成了时间、经纬度信息的获取，并把相关地区的信息、实时时间、经纬度坐标以短信形式快速反馈给需要查询的用户。整个过程是，当接收到用户查询信息的短信后，单片机通过串口给DTGS-800发送AT+相关命令？指令，CDMA模块在当前网络可用的情况下向单片机返回标准的ASCII码格式的对应信息，单片机再根据查询命令对数据进行处理并再次通过串口给DTGS-800发送指令，实现了用户查询青藏高原某地域的环境信息并及时得到该地区的信息反馈。

3）CAN总线通讯部分的设计。CAN总线是控制线局域网络（ControllerAreaNetwork），是ISO国际标准化的串行数据通信协议，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。本部分通过CAN主控节点与其他从节点之间的连接，实现了各节点之间实时、可靠的数据通信及时把青藏高原一定区域内的环境信息传递给主控MCU。CAN总线比RS-485总线技术优势明显，无论从总线速率、传输距离、总线检测能力、开发周期、通信实时性方面，均具有较强的优势。因此本系统所选用的CAN总线通讯能适应青藏高原恶劣的气候环境，实用性强，性价比高。CAN总线连接图如图2所示。

图2 CAN总线连接示意图

2 系统软件设计

本系统的主控芯片其软件部分主要包括了CDMA通讯程序、CAN总线通讯程序、用户命令查询及反馈程序、人机界面显示程序及各环境信息采集处理程序。

各部分程序相互配合、协调工作。在程序的实现方面，本系统采用C语言结合AT 指令，联合编程。减少对硬件底层的编程过程。从而实现了软件系统的简洁性和可靠性。整个系统的程序流图如图3所示。

图3 程序流程图

3 结束语

本文主要介绍了CDMA技术联合CAN总线通讯技术在环境监测领域的一种创新型应用，利用了CDMA通讯性能良好、区域覆盖面广、可实时授时及地区经纬度查询的优势结合CAN总线数据传输方便、稳定、可靠的优点，实现青藏高原地区环境监测及信息采集。同时可广泛用于其他地域广、气候恶劣不宜人工监测的地域进行信息采集，且本系统平台具有户外信号好、无需人工操作、实时性强、成本低等优点，具有一定的市场推广价值和市场竞争力。

项目基金

本文系省级大学生创新创业训练计划项目；项目编号：S201310656068。

参考文献

[1]吴雷，等.CDMA无线通讯技术在自动授时中的应用[J].无线电通信技术，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技术的自校时校园打铃系统[J].华东科技，2012（6）：12-13.

作者简介

梁明尚（1990-），男，汉族，广东广州人，本科生，现就读于西南民族大学，主修自动化专业。endprint

摘 要 针对目前青藏高原环境日趋恶化，现有环境监测系统成本高、监测范围小、实时性差的问题，提出了一种基于MCU单片机、CDMA无线通讯及CAN总线通讯技术的环境监测信息平台的设计方案，以解决上述问题。该系统采用廉价及高效的MCU单片机位主控器，DTGS-800 CDMA模块作为无线通讯工具，在CAN总线通讯技术下结合各环境采集模块实现无人监测、大范围实时性环境信息采集，并实现实时短信查询某地区当前环境信息功能。

关键词 单片机；CDMA；DTGS-800；CAN总线；环境监测平台

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0019-02

中华民族赖以生存的三江源头位于青藏高原，青藏高原环境的变化直接影响着我国各方面环境的变化，因此对青藏高原的环境保护监测具有国家战略意义。本平台以青藏高原的环境信息监测研究为基础，通过实时数据采集，监测青藏地区的沙化趋势，降雨量大小，风量、日照、温度等信息，为政府部门对青藏高原环境保护治理决策提供技术依据，也方便个人即时了解青藏高原的环境信息。作为青藏高原的环境信息监测平台，本系统具有低功耗，稳定性好，无人值守的实用价值和现实意义。而本系统所采用的CDMA（Code Division Multiple Access）又称码分多址，是一种无线通信技术。在美国、韩国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术。2011年3月3O日，中国电信CDMA移动用户突破了l亿，成为全球最大的CDMA运营商，CDMA网络信号覆盖全国！因此采用CDMA技术作为无线信息传输平台，是一种经济又有效的方案。而AnyData公司的DTGS-800 CDMA模块，可执行AT CDMA指令，通过此模块同时可实现授时信号的接收。

1 系统硬件设计

1）系统总体架构。该系统主要分为5个功能部分，分别是：核心控制模块，CDMA模块，CAN总线模块，人机显示模块，各信息采集模块。如图1所示。

图1 系统总体组成构图

其中，主控MCU通过控制CAN总线的主控节点接收各从节点的数据信息，并加以处理；CDMA模块实现网络时间的获取并向控制器返回时间信号，此外CDMA还可以确定当前地区的经纬度坐标信息并返回；主控MCU将当前的气候环境等信息加以处理并保存起来；当用户需要查询相应地区的环境状况、时间、经纬度坐标时，可以手机发送短信的形式进行查询，如查询某地区的经纬度坐标，则可发送短信（地区号+GPS）到相应号码即可收到该地区的经纬度坐标短信反馈。

2）CDMA通讯技术的设计。本部分通过采用DTGS-800 CDMA模块作为时间信息及经纬度信息获取的工具，以MCU单片机为主控器，采用C语音和AT指令相结合的编辑手段，完成了时间、经纬度信息的获取，并把相关地区的信息、实时时间、经纬度坐标以短信形式快速反馈给需要查询的用户。整个过程是，当接收到用户查询信息的短信后，单片机通过串口给DTGS-800发送AT+相关命令？指令，CDMA模块在当前网络可用的情况下向单片机返回标准的ASCII码格式的对应信息，单片机再根据查询命令对数据进行处理并再次通过串口给DTGS-800发送指令，实现了用户查询青藏高原某地域的环境信息并及时得到该地区的信息反馈。

3）CAN总线通讯部分的设计。CAN总线是控制线局域网络（ControllerAreaNetwork），是ISO国际标准化的串行数据通信协议，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。本部分通过CAN主控节点与其他从节点之间的连接，实现了各节点之间实时、可靠的数据通信及时把青藏高原一定区域内的环境信息传递给主控MCU。CAN总线比RS-485总线技术优势明显，无论从总线速率、传输距离、总线检测能力、开发周期、通信实时性方面，均具有较强的优势。因此本系统所选用的CAN总线通讯能适应青藏高原恶劣的气候环境，实用性强，性价比高。CAN总线连接图如图2所示。

图2 CAN总线连接示意图

2 系统软件设计

本系统的主控芯片其软件部分主要包括了CDMA通讯程序、CAN总线通讯程序、用户命令查询及反馈程序、人机界面显示程序及各环境信息采集处理程序。

各部分程序相互配合、协调工作。在程序的实现方面，本系统采用C语言结合AT 指令，联合编程。减少对硬件底层的编程过程。从而实现了软件系统的简洁性和可靠性。整个系统的程序流图如图3所示。

图3 程序流程图

3 结束语

本文主要介绍了CDMA技术联合CAN总线通讯技术在环境监测领域的一种创新型应用，利用了CDMA通讯性能良好、区域覆盖面广、可实时授时及地区经纬度查询的优势结合CAN总线数据传输方便、稳定、可靠的优点，实现青藏高原地区环境监测及信息采集。同时可广泛用于其他地域广、气候恶劣不宜人工监测的地域进行信息采集，且本系统平台具有户外信号好、无需人工操作、实时性强、成本低等优点，具有一定的市场推广价值和市场竞争力。

项目基金

本文系省级大学生创新创业训练计划项目；项目编号：S201310656068。

参考文献

[1]吴雷，等.CDMA无线通讯技术在自动授时中的应用[J].无线电通信技术，2010，36（4）：55-57.

[2]肖晨，等.基于CDMA技术的自校时校园打铃系统[J].华东科技，2012（6）：12-13.

作者简介

梁明尚（1990-），男，汉族，广东广州人，本科生，现就读于西南民族大学，主修自动化专业。endprint