桥梁无线检测系统Zigbee-WiFi转换器研制

论文摘要

桥梁是现代化交通的重要组成部分,对国民经济的发展起着积极的推动作用,为了保障桥梁的正常运行,必须对桥梁的健康状态进行定期检测。目前国内桥梁健康状态的检测主要采用有线方式,存在布线繁琐、费时长等缺点。无线通信技术的发展,使采用无线方式成为可能,但通信距离受到限制。所以研究既能延长无线通信距离,又能方便进行数据的接收处理是桥梁无线检测系统的关键技术之一。通过对常见的短距离无线通信技术在通信距离、频率资源、传输速率、功耗等方面的分析比较,并结合桥梁检测项目的具体功能需求,研究了一种基于ZigBee和WiFi技术的中继转换系统,来实现检测信息的无线传输。转换器的设计基于ARM的硬件平台、嵌入式Linux软件平台和ZigBee、WiFi技术,软硬件具体设计过程,包括:基于ARM9的三星S3C2440核心处理器选择、无线模块的选择和各主要接口电路的设计;嵌入式Linux操作系统软件平台的定制和移植;Embedded Visual C++集成开发环境下应用软件开发设计。针对设计过程中可能遇到的子信道干扰,运用相关的技术和应用软件设计,给出具体的解决方案。为验证所设计的转换器的有效通信距离,对其进行实际测试。测试结果表明,桥梁无线检测系统ZigBee-WiFi转换器实现了健康状况信息的接收与存储转发,最后提出了系统设计的不足与需要改进的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 桥梁无线检测系统概述
• 1.4 课题研究内容及论文内容安排
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 论文内容结构
• 2 ZIGBEE-WIFI转换器功能与性能设计
• 2.1 ZIGBEE-WIFI转换器功能及指标
• 2.1.1 ZigBee-WiFi转换器硬件基本功能
• 2.1.2 ZigBee-WiFi转换器软件基本功能
• 2.1.3 ZigBee-WiFi转换器设计指标
• 2.2 本章小结
• 3 ZIGBEE-WIFI转换器硬件设计
• 3.1 硬件系统组成设计
• 3.1.1 微处理器选择
• 3.1.2 存储器模块
• 3.1.3 无线通信模块
• 3.1.4 电源模块
• 3.1.5 串口
• 3.2 主要接口电路设计
• 3.2.1 微处理器及其周边电路
• 3.2.2 电源电路设计
• 3.2.3 串口电路设计
• 3.2.4 USB接口电路设计
• 3.2.5 ZigBee模块原理图
• 3.2.6 WiFi模块原理图
• 3.3 其他接口电路设计
• 3.3.1 时钟电路
• 3.3.2 JTAG调试模块
• 3.4 ZIGBEE-WIFI转换器设计注意事项
• 3.5 硬件设计实物图
• 3.6 本章小结
• 4 ZIGBEE-WIFI转换器软件设计
• 4.1 操作系统移植与驱动开发
• 4.1.1 常用的嵌入式操作系统
• 4.1.2 BOOTLOADER移植
• 4.1.3 嵌入式Linux内核的移植
• 4.1.4 嵌入式根文件系统的构建
• 4.1.5 Linux字符设备驱动程序开发
• 4.2 软件总体设计
• 4.2.1 ZigBee组网设计
• 4.2.2 通信协议设计
• 4.2.3 应用软件设计
• 4.3 本章小结
• 5 ZIGBEE-WIFI转换器测试与分析
• 5.1 现场实际测试
• 5.2 测试结果总结与分析
• 5.3 本章小节
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献