原标题：基于微处理器LPC2131和GSM模块实现无线测控系统的设计方案

基于微处理器LPC2131+无线编解码模块PT2262，PT2272和GSM模块的无线测控系统设计方案

引言

随着嵌入式计算机技术、通信技术的快速发展，无线测控技术在各行各业的应用日益广泛。传统的数字调制系统编解码技术（如FSK、ASK、PSK、DPSK等）已经相当成熟，并在各种电子产品中广泛应用，具有抗干扰能力强、准确度高的特点。然而，现有的无线测控系统大多基于单一的通信技术，如仅依赖GSM网络技术或编解码技术。本文提出了一种创新的无线测控系统设计方案，将编解码技术和GSM网络技术相结合，并融入嵌入式技术，实现近程无线测量和远程控制的功能。

系统概述

本系统主要由微处理器LPC2131、无线编解码模块PT2262和PT2272以及GSM模块组成。系统通过微处理器控制无线编解码模块，快速准确地获取各信号采集系统的信息，并对信息进行分析处理。随后，通过微处理器的串行通信接口向GSM模块发送AT指令，将处理后的信息通过GSM网络传输给终端用户。同时，系统还能接收来自终端用户的指令，通过无线编解码模块控制执行机构执行相应任务。

主控芯片型号及作用

主控芯片：LPC2131

LPC2131是一款基于ARM7TDMI内核的微处理器，具有高性能、低功耗的特点。其主要特点包括：

1. 高性能ARM7TDMI-S处理器：LPC2131内置了高性能的ARM7TDMI-S核，支持Thumb指令集，可以在减少代码量的同时保持高性能。

2. 丰富的I/O端口：LPC2131拥有48个双向I/O端口，其中包括2个全双工UART通信接口，这些接口可用于与GSM模块和PC机的通信。

3. 嵌入式操作系统支持：LPC2131支持多种嵌入式操作系统，如μC/OS-II，方便进行多任务调度和内存管理。

在系统设计中的作用：

• 核心控制：LPC2131作为系统的核心控制单元，负责控制整个系统的运行流程，包括数据采集、处理、通信等功能。

• 通信接口：通过其内置的UART接口，LPC2131能够与GSM模块和PC机进行通信，实现远程数据传输和系统设置。

• 数据处理：LPC2131具备强大的数据处理能力，能够对采集到的信号进行实时处理和分析，确保数据的准确性和可靠性。

系统硬件设计

1. 微处理器模块

微处理器模块选用LPC2131芯片，其主要连接包括：

• UART0接口：P0.0和P0.1分别连接GSM模块的TX和RX引脚，用于与GSM模块进行通信。

• UART1接口：P0.8和P0.9连接PC机的串口，用于系统调试和部分功能设置。

• 无线编解码模块接口：P0.28至P0.31连接PT2262的发送端，P0.20至P0.23连接PT2272的接收端，用于近程无线通信。

• 其他I/O端口：用于键盘、LCD显示等扩展功能的连接。

2. GSM模块

GSM模块用于实现远程通信功能，与LPC2131通过UART0接口连接。由于GSM模块采用RS232电平，而LPC2131为TTL电平，因此需要使用电平转换芯片（如SP3232E）进行电平转换。

3. 无线编解码模块

无线编解码模块由PT2262（发送模块）和PT2272（接收模块）组成。PT2262用于产生编码信号，并通过天线发送；PT2272用于接收并解码信号。这两个模块通过微处理器的特定I/O端口连接，实现近程无线通信。

4. 电源模块

系统需要稳定的电源供应，电源模块负责将外部电源转换为系统各部件所需的电压和电流。

系统软件设计

系统软件设计主要包括模块通信、信号处理和GSM通信三个任务，采用μC/OS-II嵌入式操作系统进行任务调度和内存管理。

1. 模块通信

模块通信任务负责处理与无线编解码模块和GSM模块的通信。当系统需要发送数据时，通过无线编解码模块将数据编码并发送；当收到来自GSM模块的数据时，解析数据并传送给信号处理任务。

2. 信号处理

信号处理任务负责对采集到的信号进行实时处理和分析。处理后的数据通过GSM模块发送给终端用户，或根据终端用户的指令控制执行机构执行相应任务。

3. GSM通信

GSM通信任务主要负责与GSM模块之间的通信，通过发送AT指令来控制GSM模块完成短信的发送和接收。当系统需要将数据远程传输给终端用户时，GSM通信任务会构造相应的AT指令，通过UART接口发送给GSM模块，并等待GSM模块的响应。同样，当GSM模块接收到短信时，也会通过UART接口将短信内容发送给GSM通信任务，该任务再将短信内容转发给信号处理任务进行处理。

4. 任务调度与同步

μC/OS-II嵌入式操作系统为系统提供了多任务调度和同步机制。在系统中，模块通信任务、信号处理任务和GSM通信任务被设计为不同的任务，每个任务都有独立的优先级和堆栈空间。操作系统根据任务的优先级和当前状态来调度任务的执行，确保系统能够高效、有序地运行。

同时，为了确保任务之间的数据一致性和同步，系统使用了信号量、消息队列等同步机制。例如，当信号处理任务需要向GSM通信任务发送数据时，可以通过发送消息到消息队列来实现，GSM通信任务则从消息队列中读取数据进行处理。

5. 串口通信协议

为了确保微处理器与GSM模块、无线编解码模块之间的通信准确无误，系统需要定义一套串口通信协议。该协议应包括帧格式、校验方式、波特率等参数。在系统中，可以采用简单的帧格式，如起始符+数据长度+数据内容+校验码+结束符，通过CRC校验或异或校验等方式来确保数据的完整性。

6. 系统初始化与自检

系统启动时，需要进行一系列的初始化和自检操作。初始化操作包括配置微处理器的各个功能模块（如UART、GPIO、定时器等）、加载嵌入式操作系统、初始化GSM模块和无线编解码模块等。自检操作则用于检查系统各部件是否正常工作，如检查GSM模块是否成功注册到网络、无线编解码模块是否能够正常通信等。

7. 用户界面与交互

为了方便用户与系统进行交互，系统可以设计简单的用户界面，如LCD显示屏和按键。LCD显示屏用于显示系统状态、采集到的数据等信息，按键则用于输入控制指令或进行系统设置。系统通过微处理器的GPIO端口与LCD显示屏和按键连接，实现用户界面的显示和按键输入的处理。

系统安全与可靠性设计

1. 数据加密

为了确保数据传输的安全性，系统可以采用数据加密技术。在数据传输过程中，对敏感数据进行加密处理，确保即使数据被截获也无法被轻易解析。系统可以使用AES、DES等加密算法来实现数据加密。

2. 冗余设计

为了提高系统的可靠性，可以采用冗余设计。例如，在系统中增加备用电源、备用通信模块等，当主电源或主通信模块出现故障时，备用电源或备用通信模块能够自动接管工作，确保系统能够持续稳定运行。

3. 故障诊断与恢复

系统应具备故障诊断与恢复功能。当系统出现故障时，能够自动进行故障诊断，并采取相应的恢复措施。例如，当GSM模块无法连接到网络时，系统可以自动尝试重新连接或切换到备用通信模块。

结论

本文提出了一种基于微处理器LPC2131、无线编解码模块PT2262和PT2272以及GSM模块的无线测控系统设计方案。该系统结合了嵌入式技术、无线通信技术和GSM网络技术，实现了近程无线测量和远程控制的功能。通过详细的硬件和软件设计，系统具备高性能、低功耗、安全可靠等特点，可广泛应用于工业自动化、环境监测、智能家居等领域。未来，随着技术的不断发展，该系统还可以进一步扩展和优化，以满足更多复杂的应用需求。