基于以太网的分布式智能测控单元的研制

论文摘要

嵌入式技术是一种将底层硬件设计，应用软件设计，传输通信设计等融为一体的技术，嵌入式技术的发展为经济社会的发展和人们生活质量水平的提高给予了很大的帮助，在安全监测方面显得尤为突出。随着安全监测范围的不断扩大，监测设备的逐渐增多，数据传输通信要求不断提高，传统的监测技术已满足不了设计要求，基于此，本文以大坝安全自动化监测系统为背景提出一种基于以太网的分布式智能测控单元的研制方法。在充分分析了大坝安全自动化监测系统设计要求的基础上，选择监测系统使用最为广泛的振弦式系列传感器作为测控单元前端传感器，振弦式传感器种类繁多，可测量包括水位、位移、变形、断层等物理信息。基于以太网的智能测控单元把以太网技术引入到终端监测设备与上位机通信设计中，终端设备用的32位处理器功能强大，为终端设备与上位机之间实现以太网通信提供了硬件基础。测控单元采用基于Cortex-M3的LM3S6965处理器作为整个测控单元的主控制器，控制测量通道的切换、前端振弦式传感器信号的采集、温度信号的采集、数据处理和传输。测控单元在以太网通信设计上，以LM3S6965及外围电路作为硬件平台，移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统作为系统软件平台，优化TCP/IP协议，构建了一个实时性、简单性、灵活性的监测系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本课题主要研究内容
• 2 系统总体构成
• 2.1 系统设计原则及功能要求
• 2.2 分布式网络拓扑结构
• 2.3 振弦式传感器的研究
• 2.3.1 振弦式传感器的特点
• 2.3.2 振弦式传感器的工作原理
• 2.3.3 振弦式传感器的数学模型
• 2.4 本章小结
• 3 智能测控单元硬件设计
• 3.1 智能测控单元总体设计
• 3.2 振弦式传感器数据采集模块设计
• 3.2.1 扫频激振设计
• 3.2.2 拾振设计
• 3.2.3 等精度测量设计
• 3.2.4 温度测量设计
• 3.3 通道选择模块设计
• 3.4 电源模块设计
• 3.5 处理器外围接口设计
• 3.5.1 时钟电路设计
• 3.5.2 复位电路设计
• 3.5.3 JTAG接口电路设计
• 3.5.4 I2C接口设计
• 3.5.5 RS232/485接口设计
• 3.5.6 以太网接口设计
• 3.6 系统抗干扰设计
• 3.7 本章小结
• 4 智能测控单元软件设计
• 4.1 上位机软件设计
• 4.2 下位机软件设计
• 4.2.1 激振设计模块
• 4.2.2 拾振设计模块
• 4.2.3 温度测量模块
• 4.2.4 数据存储模块
• 4.2.5 实时时钟模块
• 4.3 数据传输
• 4.4 本章小结
• 5 以太网通信设计
• 5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统
• 5.1.1 μC/OS-Ⅱ的特点
• 5.1.2 μC/OS-Ⅱ内核结构
• 5.1.3 μC/OS-Ⅱ的移植
• 5.1.4 μC/OS-Ⅱ操作平台对各个模块的管理
• 5.2 以太网通信
• 5.2.1 TCP/IP协议
• 5.2.2 嵌入式TCP/IP裁减
• 5.2.3 嵌入式TCP/IP具体实现
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 主要完成的工作
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢