数据通信的概念范文

导语：如何才能写好一篇数据通信的概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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1、相关的数据通信网络资源管理理论。

数据通信网络资源管理系统就是在信息网络资源管理的角度去分析，以自身实际的发展条件为依据，从而对整个社会中的数据通信网络资源进行信息整合处理，使数据通信网络资源的信息能够正常的传输，并安全可靠。而在我国数据通信网络资源管理的发展过程中，企业也可以通过网络资源管理系统对数据通信中存在的基础信息数据处理进行有效的控制，从而保证数据通信企业的服务质量，进而有利于数据通信企业的稳定健康发展。因为，目前数据通信技术的网络资源管理还没有明确的系统管理要求，所以，在不同的国家和地区，对其的认识和理解的程度也不相同。因此，这也就成为数据通信网络资源管理系统中的阻碍。

2、数据通信网络资源管理系统的相关技术。

随着社会经济的不断发展，我国的科学研究水平也在不断提高，数据通信网络资源管理系统也在不断更新。其中，通信资源管理系统的主体框架就包括：网络文件服务器，主机终端模式，网络客户服务端等。这些不同的应用模式在实际的操作使用中都与企业中的数据通信网络资源进行系统数据信息整合，并与系统中正常运行的数据有十分紧密的联系。所以，在使用数据通信网络资源管理系统时，一定要严格要求其使用性能，并合理选择ASP、NET技术与MS、SQL、SERVER技术。

二、数据通信网络资源管理系统设计

1、数据通信网络资源管理系统的结构设计分析。

目前，我国的数据通信网络资源管理包括三大类数据通信专网：固定语音通信、宽带互联网通信技术、数据专线等，而网络资源的拓扑结构也为星形拓扑结构。它的核心设计理念就是负责企业设备的数据信息交换，汇聚层设备转发及管理接入层设备数据信息，路由器，接入层设备与传输资源系统为客户端设备与汇聚机房设备中的数据进行通信控制。而从整体数据的信息网络中分析，通信网资源管理的系统结构就包括：数据通信设备和相关的信息传输设备，而通信设备中的光电缆类资源则包括：电信号的传输设备，连接光电缆的系统设备。并且，数据通信资源管理系统的设计也可分为三个模块，包括：传输数据资源管理模块、数据信息管理模块和客户端资源管理模块，并且，在数据通信网络资源管理中，它的使用可在现实工作中实现网络机房数据设备资源与设备连接情况的管理，从而有效的降低数据通信网络资源管理系统的管理难度，提高工作人员的管理效率。

2、数据通信网络资源管理系统结构设计的理念。

数据通信网络资源管理的设计结构有一独立的形式为概念理论结构设计。它是数据库中DBMS的独立支持系统，它可以认为是网络世界与现实世界发展的媒介，它可以充分的反应现实世界的环境，包括：信息实体与信息实体之间的联系性。同时，这种联系性也有利于数据信息向网络资源信息的模型转变，如：其中的网状、层次、关系等。这种概念性的设计在使用的过程中，方便用户理解，方便与不熟悉电脑网络应用的客户进行意见的交换，从而使更多的数据通信网络用户参与到资源管理系统当中，有效地提高其使用的效率。

3、数据通信资源的逻辑管理设计。

数据通信网络资源的设备主要包括：ERP编码器、设备的名称、型号、生产地、软硬件的编码、设备的配置信息、入网时间、机房的编码号等。数据通信网络设备的端口信息包括：端口的编码、名称、ERP的编码及类型。还有传输设备的端口信息包括：传输端口的名称、编码、所属设备的ERP编码及类型等。

三、结语

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数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。目前数据通信业务中，IP网络成为新的业务增长点。随着通信市场的竞争变得日益猛烈，数据通信将成为发展热点，成为中国通信行业未来重点高速发展的业务。数据业务的高速发展趋势意味着未来的通信网络是一个以IP为基本构架的、以数据业务为主导的宽带数据网络，它除了支持包括现在的IP业务在内的所有数据业务外，同样支持传统电话网络上的典型业务如话音、传真和视频业务等。为了在未来的竞争中占领应有的份额，各通信运营商都在积极地加强自己的网络建设。并且网络在各企事业单位的广泛应用，各单位、各行业都迫切需要既懂技术开发，又能进行管理、维护的复合型通信网络技术人才。熟练掌握数据通信知识的通信人才缺口巨大。

《数据通信》课程覆盖的知识面广，涉及的新技术、新系统需要不断地补充，具有综合性、专业性、先进性和实时性等特点，需要使学生在学习基础知识的同时，掌握最先进的通信理论，了解通信前沿技术，扩展知识面[1]，合理设计该课程的实验有利于提高学生独立思考和动手能力，为他们从事数据通信工作奠定坚实的基础。

2.本课程教学目标

本课程旨在使学生掌握数据通信原理，熟悉常用的数据网络设备及其互联，对数据网络规划、网络维护有一定的认识，了解数据网络未来的发展，为学生将来从事通信行业打下良好的基础。

本课程学生的学习目标有以下几点：（1）能够准确获取用户需求，正确描述和分析用户需求。（2）能够合理设计网络物理结构，选择适当的网络设备。（3）能够合理设计网络逻辑结构，完成子网划分、VLAN划分和IP路由设计等工作。（4）能够安装和配置各种常见的网络服务。（5）能够根据业务需求，规划网络服务。

本课程主要内容包括：数据通信的基本概念和基本特点、常用的同步技术和复用技术、数据传输模式、基带传输的基础知识、协议及其作用、数据链路及传输控制的基本知识数据链路控制规范、数据通信设备和传输介质、数据通信网络的概念和拓扑结构、路由选择、局域网技术理论基础等。

3.本课程实验目的

实验教学是本课程教学过程中十分重要的一环，是理论教学的有益补充。一方面，很多通信网络理论知识只有通过实验才能加深理解和掌握；另一方面，在实验过程中还能培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力，激发学生的创造精神和创造力[2]。

实验教学如果单一的依附于理论教学，实验内容不系统，学生普遍存在理论与实践联系不起来的情况，虽然考试可以拿高分，但是在实际操作中却动手能力不强，对理论知识理解不透彻。所以系统的设计实验，并将实验内容随着通信技术的发展及时更新，对于培养学生加深理解课程内容，锻炼实践动手能力、培养创新意识和专业素养，具有十分重要的意义。

本课程实验设计重在提高学生实践能力，是教学面向通信行业发展，满足社会对通信人才要求的需要。

4.实验设计

我院非常注重实验室建设，目前已经建立了设备先进的数据通信实验室，配备有二层交换机、路由器、移动通信设备等先进设备。在实验室中，学生可以完成组网，网络管理等多项实验。如何合理设计具体实验项目，对于学生的发展非常重要。

4.1实验目标

为了促进大学生专业技能和职业素质的提高，大大增强学生对通信企业的适应能力，有必要将企业培训中的基础技能部分逐渐项学校转移[3]。开设专业的数据通信实验，使得学生尽可能不出校门就可以从掌握基础的数据通信技术。

4.2 实验环境

数据通信实验室，按照60人的规模进行建设。按照校企合作的精神，与电信公司合作建设实验室，由电信公司提供现网下线设备，模拟现网搭建实验环境。

实验室配备多台电脑，二层交换机、汇聚层交换机、路由器、网卡、网线、Console线等设备。学生可根据具体的实验项目进行实验环境的搭建。

4.3实验项目

根据数据通信技术人员的工作内容及能力需求，将数据通信实验课程设置成若干个小项目，实验小项目又可以综合成一个大的项目。在实验过程中，学生可以分组实施，也可以独立完成，这样既可以让学生提高动手能力，又能培养学生的团队合作精神。

为了使学生更好地理解和深刻地把握数据通信理论知识，并在此基础上，训练和培养学生基本的网络规划及网络设备操作、配置和管理技能，实验项目分别开设了“访问以太网交换机”、“以太网交换机基本配置”、“网络基本命令应用”、“交换机VLAN的配置”、“静态路由配置”、“配置链路聚合”、“STP协议配置”、“交换机及路由器综合应用”等多个实验项目，其中“交换机及路由器综合应用”为综合性实验项目。

“访问以太网交换机”实验主要让学生掌握交换机几种常用访问方法；“以太网交换机基本配置”实验主要让学生掌握交换机的基本命令行；“网络基本命令应用”实验主要让学生了解和掌握基本的网络命令，训练及培养学生基本的网络故障检测与维护技能；“交换机VLAN的配置”实验主要让学生掌握交换机及Vlan的基本配置与管理技能；“静态路由配置”实验主要让学生掌握路由器的基本配置与管理技能；“配置链路聚合”实验主要让学生掌握交换机端口聚合的配置命令和方法；“STP协议配置”实验主要让学生掌握STP协议实现的基本原理；“交换机及路由器综合应用”实验主要是培养学生掌握交换机与路由器的综合应用能力。

4.4实验效果

通过以上合理设计的实验项目，经过2届学生的实践，不难发现学生对该门课程的学习兴趣和积极性都有所提高，学习态度也逐渐好转，课堂气氛活跃，学生的参与性很强，学生在数据通信技术方面的技能比以前提高很多。结果显示，采用合理的实验教学设计对提高教学质量非常有效。

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【关键词】通信网络 计算机网络 三网融合

计算机网络和通信网络的结合能够更好的促进信息的交流和集中，对提高信息传输的效率也有着很好的作用，因此，计算机网络和通信网络的融合将会有着广阔的发展前景，同时也将会是未来发展的必然趋势。我们在对计算机网络和通信网络研究的同时，也必然的要对二者的相关信息进行了解，这样才能够更好的找出其中存在的问题，并且加以解决。

一、数据通信中的有关概念

（一）信息与数据。数据通信就是对信息和数据的传输，通过不同的传输手段来加强内部和外部的联系，从而更好的体现事物的特征。其中包括了文字、图像和语言等内容。信息和数据也是数据通信的基础单位，也是一方展示给另一方的过程。

（二）信号与噪声。在数据通信的过程中，信息和数据要转变为信号并且通过特定的传输方式来对信号进行传播，这样才能够完成整个通信的过程。信号的方式也有多种，其中模拟信号和数字信号是最为常见的，模拟信号是一种连续变化的电磁波，而数字信号是一种电脉冲。这两种信号虽然属于不同的类型，但是本质都是相同的，并且传输的媒体也是一致的。信号的传输必须要通过一定的媒体转换，而在进行转换的过程中，也经常会出现干扰的情况，这种干扰就是信号的噪声。产生噪声的原因也有很多种，会发生在外部，

也可能在内部产生，或者在传输的过程中产生，为了更好的实现信号的传输，就要最大限度的减少噪声的出现。

（三）数据传输与通信。数据传输的方式也有多种类型，采用模拟信号的方式相对较多，也可以通过数字传输的方式进行传输。通过模拟信号传输的方式被称为模拟传输，而数字传输方式进行的传输被称为数字传输，而无论何种传输形式，传输的整个过程就是通信的过程，通信的过程就是数据的传输和转换的过程。

二、通信网络和计算机网络结合的基本前提

随着用户对于通信质量要求的不断增加，通信网络技术和计算机网络的融合已经成了一种必然趋势，通信技术和计算机网络结合形成了计算机网络通信技术，通过计算机网络，可以将不同地区、不同功能的电脑或者其他的设备连接到一起，从而更好的实现信息资源的共享和使用，这样就形成了一种新的通信系统，这种通信系统的存在相比以往的通信网络具有更大的优势。由此可见，计算机网络产业和信息产业在未来将会进一步的加强合作，从而形成一个独立的产业体系，在这个体系中，不同的信息可以通过不同的方式来进行传播，并且信息的集成和使用也涵盖了更多的内容。对于推动公共网络体系的建立也起到了重要的作用，在信息网络发展迅速的今天，计算机信息网络产业也将会代替原来旧的产业，从而实现通信网络和计算机网络的真正结合。

三、计算机网络的概念与数据通信的交换技术原理

通常，不同区域的多台计算机甚至是计算机网络设备借助通信线路集成于一体的拓扑结构叫做计算机网络，其包括通信环节、数据环节、网络操作系统及各种通信协议，而通信环节和资源环节包含节点和链路。对于多机协作完成项目和终端之间的信息通信来讲，都离不开交换技术。网络中各种终端之间或者是电脑与信息网络设备之间进行数据通信时的数据交换技术叫做数据通信交换技术。最直接的数据通信就是两台终端之间或者定位与计算机网络设备（如各种输出设施等）之间链路上的通信，这种通信没有中间节点，所以实现起来很方便，但是在整个全球的网络、广域网、局域网的范围内是不能使用这样简单的相互交通的方式来进行信息的交流工作的，而是需要在源、宿站点中间安置比较多的中间站，这样一旦某个支线发生故障或者不能畅通的工作的时候，系统能够自行的在各个中间站里发现一个适合的作为桥梁，从而使通信受影响的可能减到最低。

四、通信网络和计算机网络具体的融合和实际的使用

目前，计算机网络和通信网络的融合在进一步的发展，例如，那些实力强大的电力企业是可以延展增加电信业务，更可以做基础的电信业务和加大互联网方式的介入程度，不断集合有线电视网络从而促进电力产业形势的革新，还可以展开移动的广播多媒体的业务方面的工作，其提供的手机、数字电视等已经逐渐的成为了其关键的发展趋势了；一些电信单位同时也有了经营视频、媒体等方面制作节目的能力，这些发展和进步的趋势都证明着三网融合时代的到来是一种必然。

总之，在新技术不断发展和各项新技术加快融合后，必然会产生一种新的信息技术，尤其是在通信网络和计算机网络快速发展的今天，二者之间的结合将会更好的促进信息通信的发展，从而使其通过当前更加综合的网络技术，在全中国、全世界甚至是全球的区域内集合起来，这必将带来信息技术的再一次技术革新。通信网络和计算机网络融合之后的计算机通信网络必将会在多方面被利用，其先进的技术和信息的高速流通自然会为各项事业的发展带来新的的进步，世界信息的交流自然会更加的畅通，必然会对经济和技术的发展提供更好的帮助。所以通信网络和计算机网络的融合是符合发展的需要的，这就需要相关方面的人员做好这项技术的研究和分析，了解其具体的技术需求和相关的技术的概念，从而更好的利用新的网络技术促进自身的革新，最终促进国民经济的发展。

参考文献：

[1]杨爱玲，计算机网络与通信领域的交叉运用与研究[J].中国新通信，2010，23.

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(一)信息与数据。

对客观世界结构、状态、特点等属性的描述即为信息，其沟通了客观物质与外部的联系，展现了物体的表征。信息的存在形式包括语言、文字、图形、图像等。如果从量化的角度来讲，其具体的表现就是数据。由于声、光、电、温度、幅度、压力等信息具有随着时域或空间连续变化的特点，信息经过数据的描述，细化为随时域或空间连续变化的基准，理论上称其为连续量，一般称作模拟数据。

(二)信号与噪声。

通信中数据要延伸为信号，数据经过信号以电或电磁的编码方式的传播，就形成了通信。信号包括模拟信号和数字信号的形式。模拟信号形象来讲是连续变化的电磁波，数字信号可以称作电脉冲。这两种信号在一定情况下是可以相互转换的，还能够在特定的传输媒体中传输。信号在发送过程中难免会受到的干扰，这就是噪声。干扰或许来自外部，或许产生于传输过程本身。在传输中首要解决的难题之一就是抗拒干扰。

(三)数据传输与通信。

数据的传输可以通过以模拟信号方式进行，也可以通过以数字信号进行传播。依靠模拟信号方式的传输称为模拟传输，依靠数字信号方式的传输称为数字传输。在不考虑传输形式时，数据通信的要务是把数据通过信号等方式由发送区域发送到接收区域，再转换为早期的数据。

(四)信道及其带宽。

发送信号的通路叫做信道，其包括传输介质和各种相应的设备，这叫做传输线路。通常，一条传输线路允许有多个信道，传输时采用不同的频率就形成了不同的信道。所传送的信号活动的最大频率范围叫做信道带宽。

二、计算机网络与通信系统结合的发展前景

计算机网络与通信系统结合而形成的一种新通信方式叫做计算机通信网络，这是为了满足数据通信的不同需要，通信网络把不同地理位置、功能相对独立的多台电脑、终端或附属设备借助通信链路整合起来，辅助以特定的网络软件，在通信过程中为谋求信息共享而形成的通信系统。这对于满足局部范围的所有企业、公司、学校和办公机构的资料、档案传输需要，乃至于在一个国家甚至全球领域内进行资源交换、储存和处理，以及提供话音、数据和影像媒体的综合，都有潜力巨大的发展前景。计算机通信技术推进了如下变革：信息处理设备(电脑)和信息沟通设施(交换方式设施)在本质上没有太大的区别，资源通信、话音交流和视频沟通之间也没有了沟壑。单CPU电脑、多CPU电脑、局域网、城域网甚至广域网之间的差异也不再明显。这些变革推动了信息产业和通信领域的进一步融合，可以体现在元器件制造以及系统集成的方方面面。更为重要的是形成了能够方式和处理各种方式信息和资料的集成系统。对技术本身和制定技术标准的制定者来讲，都逐步延伸着能够完成各种沟通的特定的公用网络系统进化，借助特定的网络可以简单且统一地探寻到全球的数据源和各种资料。

三、计算机网络的概念与数据通信的交换技术原理

通常，不同区域的多台计算机甚至是计算机网络设备借助通信线路集成于一体的拓扑结构叫做计算机网络，其包括通信环节、数据环节、网络操作系统及各种通信协议，而通信环节和资源环节包含节点和链路。对于多机协作完成项目和终端之间的信息通信来讲，都离不开交换技术。网络中各种终端之间或者是电脑与信息网络设备之间进行数据通信时的数据交换技术叫做数据通信交换技术。最直接的数据通信就是两台终端之间或者定位与计算机网络设备(如各种输出设施等)之间链路上的通信，这种通信没有中间节点，实现方便，不过在全球网络中或者是广域网、局域网范围中不能通过这种简单的互通来开展信息传递工作，要在源、宿站点之间设置多个中间站，实现网络中的某条支线出现故障或无法畅通时能够自动在各中间站之间找到恰当的桥梁，保证通信所受影响降到最低。所以，数据通信交换技术的常规方式是借助某种交换模式，从源站点发出的数据通过多个中间站或者网络设施后到达目标区域。

四、通信网络和计算机网络融合及应用

当前，通信网络和计算机网络融合进一步融合，比如，实力雄厚的广电企业能够延伸增值电信业务甚至电信基础业务和互联网介入，集成了有线电视网络来促进产业形态的创新，开展移动多媒体广播电视业务延伸，提供手机电视、数字电视宽带上网逐渐成为重要发展方向；有部分电信企业，也具备了经营视频、媒体制作广播电视节目的能力，这些动向无不体现着三网融合时代的到来。

五、电信网、计算机网和广电网的三网融合

三网融合，是对电信网、广播电视网和计算机通信网的进一步整合，互为渗透，多方兼容，逐步迈向全球统一的信息通信网络，通过全数字化的网络机构来运行，兼容了数据、话音和图像等形式的业务的通信。电信网、计算机网和广电网的“三网融合”有助于网络资源的共享，减少了基础网络的重复建设，发展为适应性强，维护便捷，费用低廉的高效多媒体综合平台。

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随着信息技术的发展，以信息技术、计算机技术为主的高新技术被广泛的应用在社会多个生产领域，它们已经成为高新技术的代名词。而计算机数据通信与网络技术作为分布交互仿真的关键技术之一，它也是造成我国信息技术与国外信息技术差距的主要原因。因此我们有必要对分布交互仿真的概念和特征进行研究和分析。

1.1分布交互仿真概念

分布交互仿真是一种综合性仿真环境，它一般采用协调一致的结构、标准和协议，通过网络设备将分散在各地的仿真设备进行互联，其特点主要表现为分布性、交互性、异构性、时空一致性和开放性。分布交互仿真技术主要解决两个问题：一是使大规模复杂系统的仿真成为可能；二是降低仿真成本。分布交互式仿真技术可以实时计算并生成一个反映实体对象变化的三维图形环境。通过计算机等设备，实验人员不仅可以“进入”这种虚拟环境（主要是视觉听觉环境），直接观察事物的内在变化并与其发生相互作用，还能通过开放式的中断处理来模拟各种随机事件，给人一种“身临其境”的真实感。

1.2分布交互仿真的发展

在分布式交互仿真发展的早期阶段,通讯层和应用层是很难截然分开的。在应用层,为了能将实体的数据传给其它实体,每个仿真应用都为自己所生成的实体定义了一个结构或数据块,其中包括了传送实体信息所必要的数据定义。这样的数据可称之为“不规范的数据”。可以说,这种数据定义方式完全满足了实体间数据交换的需要,但缺点是每个实体的数据定义各不相同。每个仿真应用中不但要有本地实体的数据定义,还要有其它节点的实体的数据定义,才能在接到一个数据包后按照正确的格式来理解它。当网络中要增加一个新实体时,其它仿真应用中都要增加这一实体的数据定义。也就是说,每增加一个实体就要对网络中所有的仿真应用进行一次修改。

1.3分布交互方针的特征

分布交互仿真最大的特征便是没有中央服务器。分布交互仿真是严格的对等网络结构,在它里面所有数据传送给所有仿真应用,而数据的拒绝与接收依赖于接收者的需要。取消了中央服务器,分布交互仿真减少了由于一个仿真应用向另一个仿真应用传送信息的时间延迟。时间延迟严重影响网络仿真的实时性和有效性。举例说明,当一仿真应用向目标开火以后,被击中的目标必须尽可能快知道将要发生的军事行动,使其作出相应的防卫反应,通讯设备的延迟引入可能导致对方力量的加强,战场态势的变化。

2分布交互仿真中数据通信的研究

随着信息技术为主的高新技术发展和广泛应用，计算机数据通信与网络技术得到前所未有的重视，它已成为分布交互仿真技术中的关键所在，这也是造成我国分布交互仿真技术与国外存在差距的主要原因之一。同时，由于我国没有分布交互仿真技术规范和标准，这使得我国的分布交互仿真技术研究存在多样、复杂以及多元化特征，因此就需要我们在工作中给予高度重视也探索。在目前的实时数据通信技术分析中，它主要包含了数据传输的准确性、及时性，数据发送的可行性、方便和快捷性，信息接收系统的智能性和自动化要求。

2.1数据通信的应用现状

经过的一段时间的研究表明，分布交互仿真技术中实体的数量在不断增多，仿真性能和仿真优越性也发生了翻天覆地的变化，这就给接受领域的额工作人员大大的增加了负担，使得整个管理实体数量发生了一个瓶颈。此外，在这种交互方式中，我们需要满足人们在回路上存在的仿真需要，但是对事件驱动、时间驱动上存在的仿真问题则无需要给予过多的重视和分析。

2.2实时数据通信协议分析

实施数据通信是基于网络条件下的计算机数据分析，它在应用的过程中是以网络通信部分和实现基础为标准的，它在应用中需要解决的问题就是如何将信息从网络的一个节点快速、准确的传递给另外一个节点，这个过程中是一个快速、及时传递的过程，它和人与人之间的交流一样，采用合理、简单的语言进行沟通无疑要比复杂的语言快捷的多。因此，在通信协议的制定中，它是针对网络通信为基础开展的，协议利用是否合理、科学和科学将直接关系到网络通信的实现，也决定着网络通信工作的开展。在一个分布式交互仿真系统中，必须要以科学的通信标准进行控制。在目前的交互仿真系统中，常见的协议包含了TCP/IP协议，它在应用中是以传输控制协议、网络访问协议为核心，它已经广泛的被世界多个国家重视和认可。目前,HLA网关能转化各种协议使用的PDU类型:实体状态、开火、爆炸和碰撞,这些能够支持DIS的仿真器。HLA网关预定是以联邦对象模型(FOM)为依据的数据,它们放在设置文件中,且在运行时改变。另外RTI还提供询问、删除以及时间管理等服务。

3结束语

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1.现行空地通信网状态及其局限性

现行的空地通信网是由甚高频（VHF）空地通信系统，高频（HF）空地通信系统和VHF数据通信系统即飞机通信选址报告系统（ACARS）组成的。其中甚高频（VHF）空地通信系统和高频（HF）空地通信系统主要用于话音通信。

现行空地通信系统构成如图1所示。

图1

甚高频（VHF）空地通信是一种优秀的通信方式，它是现行ATM中应用的最广泛的空地通信方式。目前民航的VHF通信以话音通信为主，但是存在许多局限和不足。话音传信速度慢，占用信道时间较长，同时，容易出错，口音不一致可能导致听不懂、听错等。另外，还存在多信宿的限制以及业务种类限制。

高频（HF）通信时一种廉价的远距离通信手段，被广泛用于政府、外交、气象和军事等专业部门。高频通信在民航方面也主要用于话音通信。但是高频电台传播信号是利用电离层反射，容易受到干扰，性能较差。

利用空地数据通信可以克服话音通信的缺点。自从20世纪80年代后期，美国开始使用ARINC公司的飞机通信、寻址和报告系统（ACARS）以来，世界各国民用航空普遍利用空地数据链进行通信，但是随着民航业的快速发展，尤其是飞机数量与飞行量的不断增加，空地数据通信量也迅速增加，当前国外部分区域的ACARS系统已达到饱和状态。我国也由民航数据通信公司引进了ARINC的ACARS系统，网络覆盖了国内大部分主要航路。然而与新技术相比，目前的ACARS数据链还存在着缺陷。首先，调幅调制方式决定了频率利用率相对较低，并且容易受射频干扰。其次，ACARS数据链作为面向字符的系统不如面向比特的通信技术灵活，与预定用于航空电信网（ATN）的开放系统互连（OSI）方式不兼容。另外，如果要使话音和数据链同时工作，现行系统需要两套航空电子设备，同时用两个射频载波工作 。

鉴于现行空地通信网的种种限制及缺点，新航行系统中的空地通信系统的具有良好的发展前景。

2.新航行系统中的空地通信系统

ICAO鉴于21世纪全世界所有地区民航客流量和空中交通将有巨大的增长，而现有的民用航空通信、导航、监视和空中交通管理系统存在着明显的缺陷和局限性，为了适应21世纪全球民用航空的需求和满足新的要求，在1983年提出了新航行系统的概念，并且经过论证，得出了新航行系统的具体实施措施。

CNS/ATM对于通信系统实施的关键问题是地面与空中数据的双向传输。其传输途径包括：

（1）保留并发展甚高频（VHF）空地通信系统，用作语音和数据链通信，主要用于高交通密度的陆地和终端区域。

（2）引进航空卫星移动业务通信（AMSS），主要用于海洋和边远陆地飞行使用。

（3）高频（HF）空地通信系统，对于边远陆地，卫星通信不能覆盖的地方，将保留并发展HF通信。

（4）二次雷达S模式（SSR S）数据链通信，在空中交通高密度空域和终端区供空中交通服务（ATS）使用；

（5）建立航空电信网（ATN），将地面数据和空地数据通信融为一体，将上述各种子网交联后，在相应的计算机系统之间进行高速的数据交换。

下面本文主要对VHF空地数据通信系统做详细的介绍。

VHF空地数据通信系统（又称VHF空地数据链）由机载航空电子设备、遥控地面站（RGS）、地面数据通信网、网络管理与数据处理系统（NMDPS）、和各用户子系统构成。

（1）机载航空电子设备（Avionic System）是甚高频（VHF）数据通信系统的空中节点，其主要功能是将机载系统采集的各种飞行参数信息通过空地数据链路发到地面的遥控地面站（RGS）站，并接收地面网中通过RGS站转发来的信息。

（2）遥控地面站（RGS）是甚高频（VHF）数据链系统的地面节点，用机与地面数据通信网的连接，并可实现地面数据通信网节点问数据通信。RGS站通过VHF接收机接收来自飞机的数据，信道间隔25KHz，采用单信道半双工工作方式，数据传输速率为2400bit/s，用MSK调制方式发射或接收数据。RGS站对于下行信息的处理，解调出来的数据将存贮在缓存器中，直到获得网络管理中数据处理系统（NMDPS）取消数据的命令，才释放存储器的数据。

（3）网络管理与数据处理系统（NMDPS）是VHF空地数据网的中心，它采用以太网的拓扑结构，使用工业标准的TCP / IP网络协议。NMDPS作为VHF空地数据通信网的核心，它的功能主要是：

对航空公司地面用户经过RGS到达飞行器上的信息进行交换，完成数据信息的寻址、路由选择及一系列的处理；

对飞行器发射的报文，经过RGS到达航空公司地面用户所在地的信息进行交换寻址和传输；

记录发送和接收的信息，此信息可实时查阅，同时可下载到公告栏里，以供分析等；

提供系统管理功能，包括状态对RGS的控制和监测，整个子系统状态的监控、配置、管理，实施对射频（RF）信道的分配，以及NMDPS组件和BGS运行时间的控制；

另外，还可以灵活地根据管理者的需求增加许多功能，包括航空公司的各种管理应用、空中交通管理的应用。民航运行保障管理的应用和该子系统自身管理的完善。

（4）用户子系统可按应用对象分为面向航空公司的飞行管理系统，面向空管部门的空管信息系统和面向管理部门的管理信息系统。通过用户子系统的终端，空管中心的地面管制员。航空公司的签派员可以直接看到与之相关的飞机数据报文，包括飞机识别信息、航班号、飞机四维信息（经度、纬度、高度和时间）以及起飞和降落报告等。

目前已有四种甚高频（VHF）数据链方案写入了附件10，他们分别命名为：方式1（ VDL 1），方式2（VDL 2}，方式3 （VDL 3），方式4（VDL 4）。

（1）VDL 1是从现有ACARS 和其他VHF数据通信方式向VHF数据链方式过渡的中间步骤。

（2）VDL 2是ICAO航空移动通信专家组（AMCP）在1997年指定的空地数据链方式，有许多国家参与了开发和建设。目前，欧洲各国是VDL2的主要支持者和实施者。他们从2001年开始对使用VDL2数据链的可行性进行试验，一个基于VDL2的ATN网络项目Link2000+正在建设当中。日本也在实施VDL2数据链建设，已建了2个地面站，并计划在2004年再建8个。

（3）VDL 3是美国FAA大力推行的数据链方案。FAA计划逐步替换美国现有的46000个地面VHF电台和UHF电台。

（4）VDL 4是由瑞典提出的方案。其利用GNSS系统信息定时，采用面向比特协议，与ATN网完全兼容，还可提供超过ATN网性能的服务，如广播和空空通信。

在4种优选甚高频（VHF）数据链手段中，VDL1由于传输速率低，频谱利用率差而没有得到进一步发展，VDL mode 2，3 ，4成为更受关注的实现方案。

3.新航行系统中的空地通信系统在我国的应用前景

预计到2020年，我国商用运输飞机保有盘将达到2000架，而且通用飞机也会有很大发展。随着飞机数量和飞行数量的增加，以及空地之间大量信息交换的需要，今后民航空地通信的信道需求将不断增长，并将越来越多地使用空地数据链。

对我国而言，如果采用多种数据链方式共存、逐步过渡的方案，将需要引进不同的地面和机载系统。由于不同数据链技术彼此互不兼容，设备和软件不能通用，因此只选用一种数据链方式，逐步过渡是一种经济的和易于操作的方案。中国目前航路话音通信多依赖HF电台。传统的单边带通信的话音效果较差，易受干扰。考虑到既能改善话音通信的质量，同时满足所有ATN数据传输需求，并且飞机设备配备方面成本相对较低，VDL3应该是一个具有吸引力的方式。对于过渡的具体实施，可以考虑分区域逐步部署地而设施，使用多模式电台，允许在一段时间内与传统通信方式共存，分阶段实现数据链对所有航路和航站的覆盖，直至完成向ATN的最终过渡。

4.总结

随着数据链技术的不断完善及其在地-地、地-空系统的广泛应用；随着卫星通信技术的不断应用，新航行系统将逐步趋于完善，通信、导航、监视将成为一个不可分割的整体。新航行系统将各种有效的手段融合在一起，对各个方面的信息进行及时、有效的处理，为各用户提供实时、可靠、全天候的服务，并最终实现全球一致的、连续的、无缝的空中交通管理。数据链在飞机、地面、地面之间传输各种实时、有效的信息，可以显著地减轻飞行人员的工作负担、减少信道拥挤和现行话音方式的字符通信错误。更为精确的数据将使提高安全、减少延误、增加空域和机场能力成为可能，适应用户优选航路的能力将进一步提高。

总之，新航行系统的空地通信系统特别是甚高频（VHF）空地通信系统将作为一种有效的通信手段越来越被人们所重视，它所起的作用也日益显著，它必将为我国以及世界的空中交通管理事业发展起到极为积极的作用。

参考文献

[1] 邓曙康.新航行系统中的甚高频空地数据链，中国民航学院学报，2005，06.

[2] 田八林，叶正寅.新航行系统中VHF数据链通信技术，信息安全与通信保密， 2004，12.

[3] 张晓瑜，李艳，董健康.甚高频空地数据链通信协议架构及转换流程研究，航空维修与工程，2007，05.

[4] 毕心安.新航行系统的关键技术，空中交通管理，2003，06.

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关键词：数据传输 控制 TCP/IP 技术 分析

1 数据传输方式概述

依照适当的规程，数据经过一条或多跳链路实现数据源与数据宿之间传送的过程即为数据传输，也表示，数据借助信道信号从一处被送往另一处的操作。数据信息在两个终端传输时需要遵照一定的通信协议并且依靠数据传输技术来支持，这种通信业务和方式就是数据通信。通过数据通信能够有效的在计算机之间、终端之间以及终端和计算机之间有效的传递数据，因此，数据通信是继电话和电报业务之后的第三大通信业务。数据通信与电话和电报通信相比，具有实现终端到计算机、计算机到计算机以及人与人之间通信的优势。数据通信以二进制的形式传输数据，并且与远程处理具有关联性，主要包括过程控制、信息检索以及科学计算机等广义的信息处理内容。数据通信和信息处理是远程信息处理系统或计算机系统必须实现的两个基本功能。前者为后者提供了信息传输服务，而后者利用前者提供的服务实现系统应用。数据通信作为一个系统，主要由计算机、远程终端以及数据电力和相关设备组成。通过信息传输信道将一地数据源发出的数据信息传递到另一地的数据接受设备的过程就是数据传输，实现的基础即为数据通信。根据不同的应用要求，系统规定了不同类型的数据链路控制规程以改善传输质量降低差错率，并确保传输过程的有效进行。

2 数据传输方式分析

2.1 并行数据传输 由0和1组成的二进制值可以组成n比特的位组。计算机使用和生成以比特组为单位的数据，就象我们在英语会话时用词而不是一个个的字母来交流一样。通过分组，我们可以一次发送n个比特而不是一个比特。这称为并行传输。从概念上说，并行传输的机制很简单：一次使用n条导线来传输n个比特。这种方式下、每个比特都使用专用的线路，而一组中的n个比特就可以在每个时钟脉冲从一个设备传输到另一个设备。并行传输的优势在于速度。当其他因素相同时，并行传输将比串行传输的速度快n倍，但同时也存在一个严重缺点：费用高。为进行数据传输，并行传输需要M条通信线路。因为如此昂贵，所以并行传输通常被限制在最长25英尺的距离内。

2.2 串行数据传输 在串行传输中，比特是一个一个依次发送的。因此在两个通信设备之间传输数据只需要一条通信信道，而不是n条。

3 数据传输控制方式

3.1 单工 在单工方式中，通信就像单行道一样单向进行。一个链路的两个站点中，一个进行传输，而另一个只能接收。键盘和传统监视器都是单工设备的例子。键盘只能接受输入，监视器只能接受输出信号。

3.2 半双工 在半双工方式下，虽然每个站点都可以实现发送和接收，但是不能同时发送和接收。当其中一个设备是发送状态时，另一个只能是接收。半双工方式象只有一个车道的双向交通。当车辆朝某个方向行驶时，向另一方向行驶的必须等待。在半双工方式中，无论那一方开始传输，就使用信道的整个带宽。对讲机和民用无线电即是半双工系统。

3.3 全双工 在全双工方式中（也叫双工方式），两个站点同时都可以进行发送和接收。全双工方式象同时允许两个方向的车辆通行的双车道公路交通。两个方向的信号在全双工方式下共享链路宽带。这种共享分两种方式：第一，具有两个物理上独立的传输路径，一条发送一条接收；第二，同时传输两个方向的信号将信道的宽度一分为二。

4 I/O设备的数据控制传输

按照I/O控制功能的强弱，以及和CPU之间联系方式的不同，可把I/O设备的数据传输方式分为4种：程序直接控制方式（查询控制方式），中断控制方式，DMA方式，通道方式。下面我们主要对前三种进行一个介绍。

查询控制方式：在程序的主动控制下，为了完成相应的程序操作，一般通过读取状态寄存器了解接口的情况。通过时间密集查询操作及时了解接口的状态。CPU效率低。

中断控制方式：当结构出现需要程序干预的事件时，为了便于执行不同的代码处理，一般都是通过中断通知CPU，CPU再读取状态寄存器以确定事件的种类。CPU效率高而且及时。

DMA（Direct Memory Access）控制方式：CPU与接口的数据传送采用DMA传送，即传送的具体过程由硬件（DMA控制器）完成，传送速度比通过CPU快，尤其是在批量传送时效率很高。

参考文献：

[1]陈虹，史旺旺，唐鸿儒，蒋步军.基于TCP/IP网络的远程控制仿真系统的研究[J].计算机测量与控制，2005年02期.

[2]黄文君，谢东凯，卢山，何伟挺.一种高可用性的冗余工业实时以太网设计[J].仪器仪表学报，2010年03期.

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1.1结合实际应用

数据通信的发展迅猛，在移动通信中从第一代模拟窝蜂移动通信系统产生至今，新技术不断涌现。我们经历了2G、3G时代，现在已经是4G时代了，而GSM技术已过时。这些都是学生身边的例子。那么就可以通过实际例子让学生了解具体通信专业的研究内容，知道所学的基础理论有什么用，让学生有目的性的来学习这门专业课。下面就结合实际应用的教学方式做具体介绍。例如在讲解数据通信中的差错控制原理时，可以先列举出一些实际例子，如在网上汇款时除了要输入密码还需要输入一个动态码，或银行汇款时除了要写汇款金额外要写中文字样的总款额，这里的动态码和中文字样的款额都是多余的内容，那么这些多余的内容起到什么了作用？它可以保证用户的安全和确保信息的可靠性。在通信中的发送端我们要传递一些有用的信息，为了确保在接受端能正确接收这些信息，我们也需要增加一些多余的信息来保证有用信息的可靠。这些多余的信息在通信中称为监督码。这就引出了差错控制的概念。那么究竟信息码后要加几位监督码才能保证接收端能收到正确的信息呢？这里以“打篮球”为例，收发双方约定好，用“1”表示球进了，用“0”表示球没进。当接受端接收到一个“1”时认为球进了，接受端接收到一个“0”时认为球没进。假设传输过程中出现了错码，发送端发送一个“0”时，接收端接收的是“1”，此时接收端是无法知道接收的信息是错的。我们加一些监督码来观察一下是否可以发现错码，在原来“1”和“0”后分别多加一位监督码“1”和“0”，此时收发双方约定用“11”表示球进了，用“00”表示球没进。通常在传输过程中要么没有错码要么错一位码，假设传输过程中出现了错码，发送端发送“11”时，接收端接收的是“10”，此时接收端知道产生了错吗，但究竟发送的是“11”还是“00”呢，不知道。这时我们再多加一位监督码来验证一下可以得出结论，当没有监督码时检测不出错误，当加一位监督码时可以检测到错误但不能纠正错误，当加两位监督码时可以检测到错误并能纠正错误。这就引出了差错控制的原理。我们发现监督码加的越多纠检错能力越强，那是不是越多越好的？从数据通信的性能指标出发，监督码越多传输效率越低，在回到网上汇款那个例子来看，如果动态码越多花费的时间也就越多，相当于在信道中传输的多余信息多，那么必然影响传输效率。那么究竟监督码加几位号呢？之后便可以给学生引入一些概念了，如汉明码、循环码和线性分组码。这些例子形象具体便于学生理解，其中在每讲完一个知识点后提出新的问题让学生思考，在与学习探讨的过程中引出新的解决方案，导出方法和原理。运用学生身边例子可以深入浅出的加深学生对知识点的理解，对于复杂问题要引导学生自主思考，从简单现象入手总结一般性，以提高学生思维能力。

1.2更新教学手段

教学手段改革是提高教学质量的重要方式。在教学手段上采用传统手段和现代多媒体技术相结合。传统教学手段是采用黑板和粉笔，这用方式在“数据通信原理”的教学中有利有弊。由于这门课涉及的公式推导很多，如果单纯的在黑板上写公式这样既效率低，教学效果也不好。如果简单的把教学内容制成课件，这样内容的信息量虽然大，但学生在理解上有困难。因此不能片面强调单一教学手段。对于复杂公式、各种波形图、频谱图则使用多媒体，这样教学内容既生动又直观，对于难理解的地方在板书作出强调，这样的教学手段事半功倍，提高了教学效果。

2.实验教学改革

课堂教学改革是课程改革系统工程中的一个重要组成部分，其具体目标是实现学生学习方式的转变，即促使学生自主、合作、探索的学习方法。“数据通信原理”是一门理论与实践结合性较强的工具式课程。课堂上的内容是可以在学生操作的过程中，通过思索能够获得的。理论结合实际应用是学好本门课的有效手段，这也就决定了实验课重要性。传统的实验教学方式是“模仿式”教学，即老师对所做实验进行原理分析，给学生做具体演示，然后学生进行模仿，当实验结果达到规定的数据要求时认为实验成功。这种传统教学方法的教学不佳，下面列举几种改革方法。

2.1“创新法”实验教学模式

“创新法”是事先给学生做出一个实验，演示具体的波形，在此基础上提出一些改良方案，让学生“创新”。最后让学生演示所得结果，进行讨论。这种方法是把大部分时间交给学生，让学生通过所学知识进行拓展，加深对课程内容的理解，进而提到学习自主学习和创新能力。

2.2“开放式”实验教学模式

在规定学时之外开放一周实验室，开放时间段是每天晚上19：00—21：00，事先对学生进行分组，每组3个人，每组发放一本实验指导书，老师给出10个实验题目，每组选择其中的三个题目去完成。为了提高学生的学习热情，相应的给出一些“优惠政策”，如具体完成时间自己掌握，可以天天来也可以不用天天来。对最先提出设计方案并能完成实验的前5组学生进行答辩，如实验结果达到要求的话，平时成绩满分。对实验完成质量高并有创新点的学生，期末卷面成绩上会给予加分。结合我院情况，往往实验课积极思考并能提前完成实验规定任务的学生期末的考试成绩也是名列前茅的。

2.3利用Matlab仿真

Matlab是这门课的先修课程，学生对这个软件比较熟悉，所以可以利用Matlab让学生仿真对数据通信课程所涉及内容。进行仿真具有形式生动、形象直观、启发性强的优点。它既能增强学生更好的学习这门课，又能弥补实验场地、仪器设备和经费缺乏的不足。具体的方法是提前把要进行的实验任务布置给学生，让学生自行仿真，在实验课时检查学生的仿真结果。对此实验的基础上对学生提出新的问题和任务，培养学生的自主学习能力和创新精神。

3.结语

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【关键词】MSC-51 单片机 多串口通信 技术实现

1 MCS-51单片机介B

单片机是包含中央处理器、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时计数器多种I/O等功能部件的计算机电路芯片。在单片机系列中，由英特尔（Intel公司）于1980年出品的8位MSC-51系列单片机在工业控制、机械制造等领域具有广泛的应用。早期MCS-51单片机时钟频率是12MHZ，现在主流的单片机时钟普遍达到了40MHZ以上，功能性、运算速率以及可靠性得到了进一步的提升。51系列单片机根据片内存储器的差异性，分为8031（片内没有存储器）、8051（4kb ROM）、8751（4kb EPROM）、8951（4kb EEPROM）四个机型，都有5个中断源、128b RAM、2个十六位的定时（计数）器，在实际开发过程中8031型的单片机，开发易用性和性价比较高，应用更为普遍。上百种的指令条数，使得51系列单片机控制功能丰富；由于其芯片是按照工业控制标准设计的，程序代码固化于ROM中，整个单片机的抗干扰能力和对于病毒（或者恶性代码）破坏性抵抗性更加有效。

51系列单片机有4个并口（8位P0-P4）和1个串口（全双工）可用于通信，其中串口主要用于线路中继、协议转换等场合，但是在某些场合这种单一串口的应用局限性也比较明显，因此采取多串口通讯成为很多情况下的必须选择，下面本文将从MCS-51单片机多串口的技术实现和多路数据采集应用两个方面进行相关内容的简要探讨。

2 常见的MCS-51单片机多串口通讯实现介绍

2.1 多单片机协同工作实现串口通讯

单片机具有多串口通信功能的种类是十分少的，51系列单片机之间串口可以相互兼容，同时也有其他种类的单片机的串口与其相兼容，同时在性价比和可行性方面采取多级协同作业实现串口通讯的技术可行性也是非常简单的。多单片机系统工作主要采取一种主从式的工作模式进行工作，由于单片机的价格比较低，因此采取这种多单片机协同工作来实现串口通讯的手段是一种非常通用的形式，这种多级协作模式在协议转换数据处理方面有着极其的广泛的应用，同时，这种方式由于多级协同只需要对单一的协议进行操作，这对于开发工作是十分有利的。在文章的最后，本文会对这种多级协作模式进行简要的介绍。

2.2 “软串口”实现――多路模拟开关

多路模拟开关同样是一种易于实现和便于操作的多路串口数据操作方式。多路模拟主要是应用多路模拟开关，对联通的各个数据通路进行分时操作，避免数据交叉的情况产生，在技术上这种多路模拟开关是非常易于实现的，但是需要软件的额外开销，这种实现方式没有直接硬件形式稳定以及对时钟的精确控制，这是在技术应用时需要注意的方面。总之，这种多路模拟也是一种非常便捷的多串口通讯实现方式。

2.3 扩展串口实现多串口数据通信

MCS-51系列的单片机中有两种芯片类型可供选用，即8250（DIP40进行封装处理实现）和8251（DIP28进行封装处理实现），通过对这两个芯片进行扩展即可实现多串口通信，但是需要指出的是利用串口扩展最大缺陷在于芯片由于经过扩展处理，芯片的体积必然会有所增大，这就导致了整个单片机系统变得相对复杂和庞大，因此，利用这种方式实现单片机多串口通信是一种慎用的方式。

除此之外，对于多串口的实现还可以直接利用多串口单片机的方式，但是由于这种单片机在价格方面较高，这种方式不作为推荐方式。

3 利用MCS-51单片机多级多串口实现多路数据通信分析

首先通过总线将主机和从机进行连接，从机可以是多个单片机，主机主要负责整个系统运行控制和数据的收集工作，由主机从TXD端口将数据信息进行发出，其他从机接受信号。任何从机都可以与主机进行通信，而从机之间的通信则必须经过主机。为了保障通信的稳定性，主机根据信息发送的地址判断信息来源，同时从机接受到的信息如果和自身地址相一致，则进行处理，否则则不做任何操作，这样通过引入寻址方式完成了多级多串口通信。

4 小结

MCS-51单片机由于其高度稳定性、较强的数据处理能力以及非常优异的性价比，使其在工业控制领域有着极其广泛的应用，在应用MCS-51单片机进行编程时，其串口仅有一个，这就给在进行一些特殊控制过程提供了一定的需求，即进行单片机多串口数据通信，本文以MCS-51单片机的概念入手，简单介绍了51单片机的基本情况，并以此给出了多串口数据通信的实现思路，可以通过多级协同处理、软件模拟，多路模拟等方式来实现，最后文章有介绍了最为常用的多级协同处理方式进行数据采集的过程。希望能够通过本文，为MCS-51单片机的多串口通信应用提供一定的参考。

参考文献

[1]郭勇，何军.STM32单片机多串口通信仿真测试技术研究[J].无线电工程，2015（08）：6-9+42.

[2]周岑，周振兴.MCS-51单片机多串口通讯技术应用分析[J].中国高新技术企业，2015（27）：65-66.

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关键词：有害气体 单片机 智能监测

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

在科技快速发展的大背景下，污染成为了人类健康的最大公敌，在一些重工业城市，雾霾天气几乎占据了全年的80%以上，人们很容易吸入有害气体，造成身体伤害。

另外，在某些化工类生产企业，车间经常发生有害气体泄漏而对工人造成严重伤害的情况。针对日常生活和生产中经常出现的各类有害气体，本文基于物联网理念，设计了一种有害气体智能监测系统，可根据用户需求定制各类有害气体传感器模块，最终通过PC机软件实现智能监测。

1 系统组成

有害气体智能监测系统组成结构如图1所示，主要包括各类气体传感器、Atmega128L单片机、PC上位机、用户手机、声光报警等模块。其中各类气体传感器用于检测不同类型气体，检测结果通过模拟量形式传输至Atmega128L单片机，单片机的AD模块对采集到的信息进行模数转换及滤波处理，并将气体浓度数值通过WIFI模块传输至PC上位机，或通过CDMA模块传输至用户手机，同时根据气体浓度阈值进行声光报警处理。

2 硬件电路设计

有害气体智能监测系统的Atmega128L单片机前4路AD针脚（ADC0～ADC3）分别连接了4种不同的模拟量输入气体传感器，传感器模块可供用户选择，包括一氧化碳、氢气、甲烷、甲苯、甲醛、氨气、硫化物等，单片机将输入的模拟量经处理后转化为数字量，并利用单片机自带的SPI接口与I2C接口接入大气压传感器和PM2.5传感器。

WIFI模块采用深圳市海凌科电子有限公司生产的RM04模块，该模块内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间的转换，WIFI模块与单片机采用串口连接。TDI、TDO、TMS、TCK接口用于连接仿真器。

3 软件设计

有害气体智能监测系统软件结构如图2所示，分为上下两层软件：单片机软件及PC机用户监控软件，两层软件间通过TCP协议进行通信。

在单片机软件中，AD采集模块用于采集模拟量输入形式的气体传感器数据；SPI通信模块用来采集大气压传感器数据；串口通信模块用来连接WIFI模块，从而与PC软件进行数据通信；数据滤波模块将采集到的传感器原始数据进行低通滤波处理；状态监控模块用来实时监控有害气体状态，同时利用声光报警来提示用户；数据交互模块用来解析处理与PC软件间的数据通信协议。

PC用户监控软件采用Visual C++ 6.0基于MFC架构进行编程设计，分为五个模块：用户管理模块、TCP通信模块、状态更新模块、报警处理模块及数据库模块。其中用户管理模块用来定制不同用户的传感器配置；TCP通信模块用来与单片机进行数据通信；状态更新模块用来实时更新传感器数据，同时显示在软件界面上；报警处理模块用来记录和解除报警状态；数据库模块用来存储用户设置及历史报警数据信息。

4 结语

Atmega128L单片机丰富的接口能够满足大多数有害气体传感器的通信要求，基于物联网概念设计的有害气体智能监测系统能够准确且实时的对环境中的有害气体浓度进行监测，基于无线网络设计解决了现场布线的复杂度，本文所设计的有害气体智能监测系统具有较好的模块化结构，便于用户使用，且系统具有较高的准确性和实时性。

参考文献

[1] 刘兰香，张秋生. ATmega128单片机应用于开发实例[M].北京：机械工业出版社，2006.