基于nRF401的井下人员定位系统

论文摘要

为适应煤矿安全生产的要求,结合煤矿生产实际,开发了一种井下人员射频识别定位管理系统、该系统具有性能稳定,人员识别率高,误码率小,使用方便,成本低等优点,对于煤矿安全生产,具有很大的现实意义。本文首先介绍了射频识别的概念,简述了射频识别的发展历程和工作原理。结合我国井下人员工作现状阐述了井下人员定位系统对于现实煤矿生产的重要意义及开发井下人员定位系统的紧迫性。说明了本人所从事的主要研究工作:井下人员定位系统硬件电路设计(包括井下人员应答器、井下射频识别阅读基站、远程数据传输光接口),通信协议制定及相关底层单片机程序的编写;数据库的设计,查询方式的编写;在井下人员应答器与井下射频识别阅读基站间的数据交换确认机制方面提出了自己的创新思路并在实际工作中实现了自己的设计方案。接着,本文概述了井下人员定位系统的工作框图,分析了该硬件系统的主要功能,并且讨论比较了各种数据校验方法、射频调制方式、数据的确认重发机制、射频识别常用芯片及数据的远程传输等问题,最后得出了系统的选型结论。第三,本文从硬件电路设计的角度详细分析了井下人员应答器、井下射频识别阅读基站、远程数据传输接口三个独立电路的硬件电路设计原理及实现,并将电路中所用关键芯片nRF401,进行了详细介绍。第四,本文详细介绍了井下人员定位系统的整体通信协议,并结合实际系统详细分析了井下人员应答器、井下射频识别阅读基站、及远程数据传输接口中的三个独立单片机软件程序设计原理及实现框图。最后,就自己所从事的井下人员定位系统的前景及工作中的不足进行了总结,提出了自己的一些意见和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 射频识别的概念
• 1.2 射频识别技术的发展
• 1.3 射频识别技术的系统构成
• 1.3.1 电子标签
• 1.3.2 阅读器
• 1.3.3 射频识别的工作原理
• 1.4 本课题的背景及意义
• 1.5 国内外井下人员定位系统的现状
• 第2章 系统总体功能介绍
• 2.1 系统框图
• 2.2 井下人员定位硬件采集系统
• 2.2.1 数据的调制方式
• 2.2.2 数据的校验
• 2.2.3 数据的重发机制
• 2.3 射频芯片比较与选择
• 2.3.1 选择的主要原则
• 2.3.2 常见单片射频集成电路对比
• 2.3.3 nRF401芯片详细的功能结构和参数
• 2.4 CPU选型
• 2.5 单片机编译器Keil
• 2.6 井下网络拓扑结构选择
• 2.7 井下数据的远程传输
• 2.7.1 RS-485接口
• 2.7.2 光收发模块及接口电路
• 2.8 本章小结
• 第3章 射频硬件系统模块介绍
• 3.1 应答器
• 3.2 阅读器
• 3.3 无线通信模块的硬件实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统通信协议及底层软件设计
• 4.1 无线数字多址通信技术
• 4.1.1 多路存取的方式
• 4.1.2 现场无线软件协议
• 4.2 无线数据传输协议
• 4.3 无线数传协议的内容
• 4.4 无线收发器的软件设计
• 4.4.1 无线编码应答器的程序设计
• 4.4.2 井下数据阅读器的程序设计
• 4.4.3 数据链路层协议的设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 数据库软件设计
• 5.1 ODBC的简介
• 5.2 SQL语言简介
• 5.3 ASP简介
• 5.4 ADO
• 5.5 人员定位系统数据库的建立和操作
• 5.5.1 数据库和数据表设计
• 5.5.2 对ODBC数据源的配置
• 5.5.3 ASP与SQL结合操作数据库
• 5.6 本章小结
• 第6章 实验与结论
• 6.1 无线收发模块的调试
• 6.2 传送距离的测试
• 6.3 系统的抗干扰
• 6.4 软件调试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录