基于ARM9和Linux的路灯智能集中器设计与实现

发布时间：2017-09-09 07:45

  本文关键词：基于ARM9和Linux的路灯智能集中器设计与实现

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【摘要】：随着国内智慧城市的快速发展,智慧路灯作为智慧城市的一部分,也是方兴未艾,智慧路灯是指通过应用先进、高效、可靠的电力线载波通信技术和无线GPRS/CDMA等通信技术,实现对路灯的远程集中控制与管理,具有根据车流量自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能,能够大幅节省电力资源,提升公共照明管理水平,节省维护成本。本论文首先讲述了智慧路灯在国内外的发展历史及现状,指出路灯智能集中器的研发是智慧路灯控制系统重要的一个环节,并提出了路灯智能集中器的总体方案设计,包括微处理器的选型,FLASH和RAM的选型,无线通讯GPRS模块和电力载波芯片的选型。其次,讲述了智慧路灯智能集中器的硬件电路设计,包括电源设计,存储电路设计,无线通讯电路设计,以太网接口电路设计和USB接口电路设计等,在硬件电路设计完成之后确定整机采用三块板的结构设计,底层为电源板和路由模块,中间板为微处理器核心板和控制中枢,最上层为触摸屏板,各板间采用排线接插件的连接方式。在完成硬件设计之后,搭建了基于虚拟机的Ubuntu嵌入式Linux开发环境。具体包括Ubuntu环境下Eclipse集成环境的安装配置,GDB调试器的交叉编译,触摸屏程序开发环境Qt的搭建等。按照嵌入式Linux开发的一般步骤,先是调通了各个硬件功能模块,然后设计了路灯智能集中器的软件编程框架,使用Linux多线程编程完成了主程序的开发,使用Qt开发完成了触摸屏程序,并使用基于TCP SOCKET的本机通信方法,实现了两个进程的通讯。最后,在济南高新区舜华路选取路灯控制箱变,安装一台样机,安装50个单灯控制器,通过一个月的测试,效果良好,完成预期的设计和实现。
【关键词】：智慧路灯 路灯智能集中器 ARM9 Linux Qt
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU113.666;TP316.81
【目录】：

• 摘要10-11
• Abstract11-13
• 第1章 绪论13-17
• 1.1 选题背景及意义13
• 1.2 国内外发展概述13-15
• 1.3 本文研究内容15-17
• 第2章 智慧路灯系统概述17-18
• 第3章 智能集中器方案设计18-22
• 3.1 微处理器选型18-19
• 3.2 无线通讯模块选型19-20
• 3.2.1 西门子公司19-20
• 3.2.2 华为20
• 3.2.3 希姆通20
• 3.2.4 移远通信20
• 3.3 电力载波芯片选型20-21
• 3.4 本章小结21-22
• 第4章 智能集中器硬件设计22-37
• 4.1 结构设计22-24
• 4.2 电源电路设计24
• 4.3 存储电路设计24-26
• 4.4 无线通讯电路设计26-28
• 4.4.1 供电部分设计26-27
• 4.4.2 开关机电路设计27-28
• 4.5 以太网接口电路设计28-29
• 4.6 触摸屏电路设计29-31
• 4.7 实时时钟电路设计31-32
• 4.8 蜂鸣器电路设计32
• 4.9 USB接口电路设计32-35
• 4.9.1 USB OTG电路设计33-34
• 4.9.2 USB Host电路设计34-35
• 4.10 原理图和PCB设计35-36
• 4.11 本章小结36-37
• 第5章 嵌入式Linux软件模块编程37-52
• 5.1 嵌入式Linux开发环境搭建38-45
• 5.1.1 VMware虚拟机软件配置38
• 5.1.2 Ubuntu系统配置38-39
• 5.1.3 Eclipse开发环境配置39-42
• 5.1.4 GDB调试器安装42-43
• 5.1.5 Eclipse和GDBServer的联合调试43-45
• 5.2 嵌入式Linux模块程序开发45-51
• 5.2.1 GPIO模块编程46-47
• 5.2.2 串口模块编程47
• 5.2.3 EEPROM模块编程47-49
• 5.2.4 GPRS模块编程49-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第6章 嵌入式Linux多线程编程52-65
• 6.1 Linux多线程创建52-54
• 6.2 路灯智能集中器线程划分54-60
• 6.2.1 串口IO的多线程设计54-57
• 6.2.2 EEPROM存储的多线程设计57-60
• 6.2.3 触摸屏通信线程60
• 6.3 嵌入式Qt触摸屏开发60-63
• 6.3.1 Qt开发环境配置60-62
• 6.3.2 集中器触摸屏Qt编程62-63
• 6.3.3 触摸屏与主程序通信63
• 6.4 工程样机测试63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第7章 结论65-66
• 7.1 结论65
• 7.2 工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

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本文编号：819183