2025【Python开发4G通信模块实现复杂功能的研究与实践10000字】.doc

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Python开发4G通信模块实现复杂功能的研究与实践

目录

TOC\o1-2\h\u19285摘要 1

260421引言 2

249312概述 4

34042.1基于Python的4G通信系统概述 4

58002.2本设计方案思路 5

25232.3研发方向和技术关键 5

164772.4主要技术指标 5

136223总体设计 7

295633.1环境信号的检测 7

287873.2协议电平转换部分 7

265333.3Modbus协议标准 8

141863.4数据信号处理 8

268743.54G通信及云平台的对接 9

283864硬件设计 10

219714.1信号采集电路 10

76034.2EC600S单片机处理器电路 11

235324.3EC600S-CN4G通信模块功能框图及芯片图 12

317184.4开发板各模块电路图 13

305884.5系统开发板电路 15

286385软件设计 17

31285.1总体方案 17

45685.2程序流图 17

285145.3模块说明 18

131316制作与调试 23

254756.1硬件电路的接线与调试 23

184216.2软件代码功能编写 23

304616.3调试 23

21302参考文献 28

摘要

本毕业设计项目主要对一个基于Python的4G通信模块的二次开发，继而实现一个完整的4G通信系统。该4G通信系统主要包括支持Python开发的4G通信模块、支持Modbus协议的RS485工业级传感器及信号数据处理模块，以及一个支持MQTT协议的云平台。此4G通信系统的工作流程，由RS485的工业级传感器探头采集传感器数据，通过串口模块将其采集，经过信号处理最终将得到的结果上报到云平台服务器。信号采集系统是由支持Modbus协议的工业级探头传感器采集，将采集的数据通过串口上报，由信号处理模块对数据进行计算处理，根据处理的数据进行鉴别并播放音乐。

4G通信系统的主要工作过程包括：信号采集过程、数据编码和数据传输。信号由温湿度传感器探测头检测后由数据总线输送至配置好的电平转换电路，电平转换电路用于将RS485协议转换为单片机可读取的TTL电平。依据标准的Modbus协议的编码格式对采集到的信号数据进行编码。最后将转换的结果通过串行总线传输至单片机的处理芯片，通过烧入单片机芯片的程序对信号进行解码并转化为对应的环境数值。单片机的与传感器间通过串行数据传输实现。单片机的程序，使用VisualStudio编译器进行设计并结合实物完成调试，其主要功能是控制数据的串行传送，实现与云平台的串口通信。

该4G的通信系统实现了对信号的良好检测，与云平台之间的数据通信可以在云平台上实时显示、统计、储存等功能。更好的实现4G物联网功能与效果。

关键词：4G通信；Modbus协议；音乐播放；MQTT协议；云平台通信;

1引言

4G通信技术相较于之前的3G通信技术最大的优势就是显著提升了通信速度，让用户有了更佳的使用体验。4G通信技术，在软件、文件、图片、音视频下载上其速度最高可达到最高每秒几十兆，远高于3G，虽然现在5G通信技术已经问世，但从当前SG网络通信收费来看，其价格要高于4G，但许用户对于网速的需求，4G可完全满足，因此4G通信在现阶段的性价比要高于5G。

4G通信技术相较于目前5G通信技术具有良好的兼容性优势，即软件和硬件之前二者相互契合的程度，如果软硬件之间的契合度提高，也就是我们所说的兼容性的提高，如果软件和硬件之前的契合度较低，那么他们的兼容性就会变低。4G通信技术目前所表现出的高度兼容性是5G通信技术所未能达到的，4G通信技术减增加了软硬件在工作过程中的契合度，在类似的情境里让软硬件之间的配合更加切合，这同时也很大程度上避免了故障的发生（王志强，刘芳菲，2022）。4G通信技术的到来极大的减少了各种软件在以往2G、3G通信技术时频繁出现的因为网络波动等原因造成的卡顿等现象，体现了史无前例的兼容性优势，让人们使用通信设备的过程中更加顺畅。

4G无线网络通信技术即是通过标准化硬件平台的各个模块功能，并联合软件程序的控制下，从而完成众多无线通信设备连接的技术。4G无线通信技术采用了一种开放式结构，即技术层面上说是采用软件实现物理层连接的无线通信方式，此外，4G通信技术兼容多种基站的接口方式，从这些对话中看出对多中模式手机的相互连接有优异的兼容性。不仅