智能化微区域无线数据采集系统的设计及应用

论文摘要

本论文研究了一种分布在2公里范围内的智能化无线数据采集系统,设计了微功耗的无线数据传输和控制协议,开发了基于嵌入式处理器和实时操作系统的专用设备,为现场布线和电源供给困难或者应用环境特别的区域,如高温、高湿、高寒、高污染以及临时场合等进行数据采集和监控提供了实用的解决方案,具有低功耗、低成本和低干扰的优势。论文首先介绍了嵌入式技术的现状和发展趋势,通过比较几种嵌入式处理器和实时操作系统,选取了适合本系统的主控制芯片和嵌入式实时操作系统。接着介绍了几种主流的近距离无线传输方式,选取了高效率、低速率、低功耗、低成本的ZigBee技术无线通信模块作为系统的数据传输终端。然后根据系统的应用特点,设计了一组用于传感器数据无线接入的专用设备,并绘制了硬件电路图,移植了系统的嵌入式操作系统软件平台,编写了硬件电路的驱动程序和适用于水情自动测报系统传感器无线接入的应用软件。最后在实验室搭建一套模拟水文站点的实验系统,对设计的无线设备进行检测。试验结果显示,系统的技术方案可行,低功耗特点明显,无线传输可靠性高,自动数据采集和准实时远程响应的多任务调度合理,适用于微区域内多个传感器的无线接入.该系统也可用于RTU与控制终端、RTU与显示设备等进行数据传输的场合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题的研究意义
• 1.3 课题的研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 嵌入式系统综述
• 2.1 概述
• 2.2 嵌入式系统
• 2.3 嵌入式处理器
• 2.3.1 嵌入式处理器特点
• 2.3.2 系统选择的嵌入式处理器
• 2.4 嵌入式实时操作系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线通信方式与ZigBee 技术
• 3.1 概述
• 3.2 智能微区域无线数据采集系统通信方式的选择
• 3.3 ZigBee 模块
• 3.4 无线数据采集系统中选用的ZigBee 模块
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统的硬件电路设计
• 4.1 概述
• 4.2 SDI-12 总线
• 4.3 SSC 的硬件设计
• 4.4 SST 的硬件设计
• 4.4.1 SST 的电源模块
• 4.4.2 SST 的单片机控制模块
• 4.4.3 SST 的SDI-12 总线主从电路/RS485 总线电路模块
• 4.4.4 SST 的模拟量模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 嵌入式Linux 操作系统的移植和SSC 驱动程序的开发
• 5.1 概述
• 5.2 嵌入式Linux 操作系统平台设计与实现
• 5.2.1 嵌入式Linux 平台软件设计过程
• 5.2.2 AT91RM9200 的引导过程
• 5.2.3 立交叉编译环境
• 5.2.4 Bootloader 的编译与移植
• 5.2.5 嵌入式Linux 内核的配置和移植
• 5.2.6 根文件系统的制作
• 5.2.7 多文件系统的实现
• 5.2.8 映像文件的下载和烧写
• 5.3 SSC 设备驱动程序的设计
• 5.3.1 Linux 设备驱动的开发
• 5.3.2 字符设备驱动的设计
• 5.3.3 SSC 设备驱动的设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统在水情自动测报系统中的应用
• 6.1 概述
• 6.2 无线通信设备的应用软件开发
• 6.2.1 SSC 的应用软件设计
• 6.2.2 SST 的应用软件设计
• 6.3 无线通信设备在水文站中的应用
• 6.3.1 根据系统模型搭建数据采集系统
• 6.3.2 根据系统模型设置运行参数
• 6.3.3 平台采集到的水文站数据
• 6.4 实验结果分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论语
• 致谢
• 参考文献