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面向校园的体温监测WSN网关设计

2020-12-12阅读(586)

面向校园的体温监测WSN网关设计

论文摘要

体温监测是判断人体健康状况的一种重要手段,尤其是当大规模流行性感冒或其它传染性疾病爆发时,在无法确认人体是否被感染的情况下,测量体温是否正常成为判断是否疑似患者的最初步也是最重要的手段之一,尤其是在校园这种人群比较密集的场所中,体温监测更是监控大规模传染性疾病的最直接的手段。目前,校园里对学生日常体温的采集基本上都是采用人工方式单人或集中测量,然后统计上报,这种方式对于及时发现疑似感染者并采取有效措施有一定的滞后性且不便于统计。无线传感器网络作为一个崭新的技术领域,具有低功耗、自组织、智能高效、可靠性高等优点,正在被广泛的应用在各种环境的监测中,非常适合用于校园群体性体温监测。本文介绍了面向校园群体性体温监测的无线传感器网络网关的设计。网关采用主控模块加ZigBee无线通信模块和以太网通信模块的方式,网关的ZigBee无线通信模块采用以单芯片无线射频芯片CC2430为核心的射频模块,实现组建和维护ZigBee无线体温监测网络功能；采用以太网芯片STE100P为核心的以太网模块,实现无线体温监测网络和远程监控系统的互联；以ARM9系列微处理器芯片STR912为主控模块,通过与ZigBee模块和以太网模块的通信,实现内部无线传感器网络和外部以太网的协议转换。根据系统功能需求,结合校园内已有局域网资源分布特点,提出了本文中的系统架构,根据对网关的需求分析,提出了网关的硬件和软件的设计方案。在硬件设计方面,重点介绍了系统的电源模块、串行通信接口模块、人机交互接口模块、ZigBee通信接口模块,以太网模块的设计；软件设计方面,根据系统功能需求,移植了多任务实时操作系统μC/OS-Ⅱ,在μC/OS-Ⅱ操作系统上实现LwIP协议栈,设计了主控模块与ZigBee模块的串口通信帧格式；对ZigBee网络中的组网、数据传输等进行了研究,设计了树簇状无线传感器网络结构及网关的ZigBee模块的软件系统；最后介绍的系统测试情况,对系统进行了模块测试和整体功能测试。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文的研究背景和意义
  • 1.2 课题的研究目的
  • 1.3 WSN络网关的研究进展
  • 1.4 论文主要研究内容及组织安排
  • 1.4.1 主要研究内容
  • 1.4.2 论文组织安排
  • 第2章 WSN与嵌入式系统
  • 2.1 WSN概述
  • 2.2 ZigBee技术
  • 2.2.1 ZigBee技术概述
  • 2.2.2 ZigBee协议栈
  • 2.2.3 ZigBee网络设备类型
  • 2.2.4 Zigbee网络拓扑结构
  • 2.3 ZigBee WSN的特点
  • 2.4 嵌入式系统
  • 2.4.1 嵌入式系统概述
  • 2.4.2 嵌入式系统软件
  • 2.4.3 嵌入式系统硬件
  • 2.4.4 嵌入式系统开发流程
  • 2.4.5 嵌入式系统开发模式
  • 第3章 体温监测无线传感网络网关方案设计
  • 3.1 无线体温监测系统整体架构
  • 3.2 无线体温监测系统网关需求分析
  • 3.3 WSN网关节点方案设计
  • 3.3.1 网关节点的微处理器选型
  • 3.3.2 网关节点的操作系统选型
  • 3.3.3 网关节点的通信方式选择
  • 3.3.4 网关节点总体设计方案
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 WSN网关的硬件设计
  • 4.1 STR912处理器概述
  • 4.2 电源模块设计
  • 4.2.1 系统电源电路设计
  • 4.3 时钟及复位电路
  • 4.3.1 系统时钟源
  • 4.3.2 复位电路
  • 4.4 JTAG接口电路
  • 4.5 TCP/IP模块设计
  • 4.5.1 STE100P芯片简介
  • 4.5.2 以太网模块设计
  • 4.6 ZigBee接口模块设计
  • 4.6.1 CC2430简介
  • 4.6.2 ZigBee模块接口电路
  • 4.7 串行通信接口模块设计
  • 4.8 PCB设计流程及注意事项
  • 4.8.1 PCB板的设计流程
  • 4.8.2 硬件设计中的注意事项
  • 4.9 本章小结
  • 第5章 WSN网关的软件设计
  • 5.1 软件系统方案设计
  • 5.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ
  • 5.2.1 μC/OS-Ⅱ概述
  • 5.2.2 μC/OS-Ⅱ工作流程
  • 5.3 移植μC/OS-Ⅱ到STR912
  • 5.3.1 μC/OS-Ⅱ移植的基本要求
  • 5.3.2 设置与STR912处理器和编译器相关的代码
  • 5.3.3 用C语言编写与操作系统相关的函数
  • cpua.s文件移植'>5.3.4 oscpua.s文件移植
  • 5.4 ZigBee网络的实现
  • 5.4.1 组网方案设计
  • 5.4.2 ZigBee网络的组网流程
  • 5.5 STR912与ZigBee模块通信
  • 5.5.1 串口通信数据帧结构设计
  • 5.5.2 串口通信过程的实现
  • 5.6 μC/OS-Ⅱ下LwIP的实现
  • 5.6.1 嵌入式TCP/IP协议栈LwIP
  • 5.6.2 LwIP在μC/OS-Ⅱ上的移植
  • 5.7 系统测试
  • 5.7.1 ZigBee网络测试
  • 5.7.2 LwIP移植测试
  • 5.7.3 系统功能验证
  • 5.8 小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附页1
  • 附页2
  • 附页3
  • 附页4
  • 附页5
  • 附页6
  • 攻读硕士期间已发表或录用的论文

    • 相关论文文献

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