基于RFID与WSN的奶牛信息采集手持终端研究与开发

论文摘要

随着奶牛养殖业的迅速发展,很多大规模的奶牛养殖场都采用管理系统软件进行养殖数据管理,这在很大程度上提升了奶牛养殖管理的现代化水平,但是其数据采集和录入方式,相比传统的纯手工记录和汇总方式并没有太大改进,数据采集与录入效率很低,存在数据记录丢失和存储更新滞后等问题。本文在实际应用需求分析的基础上,提出将嵌入式技术、射频识别技术和无线传感器网络技术相结合,设计开发一种便携式手持终端设备,用来进行牛只身份识别和养殖数据采集与传输,并在实地进行测试。主要研究内容和结论如下。（1）分析国内外先进技术在养殖管理中的应用现状,结合实际应用需求,将嵌入式技术、射频识别技术和无线传感器网络技术相结合,采用嵌入式与模块化设计方法,完成手持终端整体设计方案。（2）手持终端模块化设计,包括核心板模块、底板模块、键盘模块、RFID射频模块和Zigbee无线模块5个组成部分。硬件设计与实现,包括电源电路、复位电路、USB接口电路、LCD接口电路、JTAG接口电路、键盘接口电路、射频接口电路和CC2430应用电路的设计,PCB板图绘制,元器件焊接制作,组装及调试等工作。（3）手持终端软件设计与实现,包括嵌入式u-boot移植、Linux内核配置与编译、Yaffs文件系统构建、键盘驱动程序开发、RFID驱动程序开发、RFID通信指令设计、Zigbee通信程序开发、Qt接口程序开发和奶牛信息采集软件开发等工作。（4）手持终端设计实现后,在实验室和奶牛养殖场对其性能进行系统化测试,设计测试项目包括射频读写测试、数据采集测试、无线传输测试和系统整体测试。测试结果表明,基于RFID与WSN技术的手持终端系统运行稳定、可靠,数据采集便捷、高效,各项指标达到预期的设计要求,能够满足奶牛养殖管理的实际需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 整体设计方案及技术分析
• 2.1 整体方案分析与设计
• 2.1.1 功能需求分析
• 2.1.2 工作流程分析
• 2.1.3 整体方案设计
• 2.2 主要技术分析
• 2.2.1 嵌入式系统
• 2.2.1.1 嵌入式体系结构
• 2.2.1.2 嵌入式系统特点
• 2.2.1.3 嵌入式处理器
• 2.2.1.4 嵌入式操作系统
• 2.2.2 射频识别技术
• 2.2.2.1 RFID 系统组成
• 2.2.2.2 RFID 系统分类
• 2.2.2.3 RFID 通信协议
• 2.2.3 无线传感器网络技术
• 2.2.3.1 Zigbee 通信协议
• 2.2.3.2 Zigbee 协议栈体系结构
• 2.2.3.3 Zigbee 网络拓扑结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 手持终端硬件设计与实现
• 3.1 硬件设计方案
• 3.2 核心板及底板
• 3.2.1 ARM9 核心板选型
• 3.2.2 底板设计与实现
• 3.3 键盘模块
• 3.4 RFID 射频模块
• 3.5 Zigbee 无线模块
• 3.6 硬件制作及测试
• 3.7 本章小结
• 第四章 手持终端软件设计与实现
• 4.1 软件设计方案
• 4.2 嵌入式Linux 系统构建
• 4.2.1 交叉编译工具
• 4.2.2 u-boot 移植
• 4.2.3 Linux 内核移植
• 4.2.4 文件系统移植
• 4.3 键盘模块软件开发
• 4.3.1 Linux 字符设备驱动程序
• 4.3.2 键盘驱动程序开发
• 4.3.3 驱动程序编译及测试
• 4.4 RFID 模块软件开发
• 4.4.1 数据通信协议
• 4.4.2 通信指令设计
• 4.4.3 RFID 通信程序开发
• 4.5 Zigbee 模块软件开发
• 4.5.1 Zigbee2006 协议栈
• 4.5.2 IAR 集成开发环境
• 4.5.3 ZigBee 通信帧格式
• 4.5.4 ZigBee 通信程序开发
• 4.6 终端应用程序开发
• 4.6.1 Qt 分析及移植
• 4.6.2 Qt/E 接口程序
• 4.6.3 奶牛信息采集软件
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统测试及结果分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试内容
• 5.2.1 射频读写测试
• 5.2.2 数据采集测试
• 5.2.3 无线传输测试
• 5.2.4 系统整体测试
• 5.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介