基于ARM的环境监测网络

发布时间：2020-11-03 21:18

　　 大亚湾反应堆中微子实验是由中国科学院北京高能物理研究所主持的大型国际合作项目。中微子实验的物理目标是测量sin22θ13，并且要求其测量精度达到0.01以上，实验过程中周围环境对中微子实验设备——探测器和电子学性能的影响是需要考虑的重要因素，为保证大亚湾实验的灵敏度，本课题的研究内容就是对许多影响探测器性能的参数进行长期监测和控制。 整个实验装置有三个观测点，每两个观测点之间相距两千米，并且所有的装置都处于山洞下面，要求能够采集分布装置的数据，能够实现数据之间的通信，能够本地显示与控制，也能够实现网络互联。同时监控设备分布在整个实验装置各处，需要装置微型化，具备较高的可靠性，因此本文提出了一种基于ARM的可嵌入操作系统的（Linux）的具有开放性、微型化、强功能、网络互联、构建友好人机界面（嵌入操作系统）功能的监控装置。 本监测网络主要由现场采集终端、通信控制单元和终端服务器三个部分组成。现场采集终端选用单片机作为前端的采集点设备；通信控制单元构建了基于ARM的采集装置，嵌入了linux操作系统；终端服务器基于DIM平台处理命令和服务两种数据。 整个环境监测网络的数据流向可分为两个部分：服务数据的更新和命令数据的响应。数据更新部分首先是由单片机驱动传感器，从传感器上采集到湿度、温度、气压等数据，然后通过自定义的485通信协议将数据传给通信控制单元，经过linux操作系统提取有效数据包之后，再通过TCP/IP以太网上传给终端服务器。命令响应部分是实时响应远程终端服务器发来的命令，通过web服务器更改通信控制单元的配置信息。 经测试和试运行证明，该监测网络工作稳定、可靠，精度和速度都满足项目要求。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TP274;TP368.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 研究现状与方案选择
    1.3 本课题要完成的工作
第二章 系统总体设计
    2.1 系统性能指标
    2.2 系统总体框架图
    2.3 传感器的选取
        2.3.1 温湿度传感器
        2.3.2 气压传感器
    2.4 嵌入式系统
        2.4.1 嵌入式微处理器
        2.4.2 嵌入式操作系统
    2.5 综合方案选择
    2.6 本章小结
第三章 系统硬件设计
    3.1 现场采集终端
        3.1.1 电源
        3.1.2 传感器电路设计
        3.1.3 单片机
        3.1.4 485 接口芯片
    3.2 通信控制单元
        3.2.1 电源
        3.2.2 ARM9
    3.3 本章小结
第四章 系统软件设计
    4.1 单片机通信节点软件设计
        4.1.1 流程图
        4.1.2 函数分析
        4.1.3 驱动传感器
        4.1.4 解析 485
    4.2 ARM端软件设计
        4.2.1 基于ARM & LINUX开发环境的搭建
        4.2.2 linux系统移植
        4.2.3 驱动 485 接口芯片
        4.2.4 应用程序
    4.3 本章小结
第五章 调试步骤及数据分析
    5.1 调试步骤
        5.1.1 调试前期准备工作
        5.1.2 配置采集设备端IP、DNS、客户端IP
        5.1.3 配置PC机端的DIM通信
        5.1.4 测试结果
    5.2 实验数据分析
    5.3 不足与改进
    5.4 本章小结
总结
参考文献
附录一 单片机部分代码
附录二 驱动修改代码
附录三 读取数据部分程序
附录四 设备配置程序
附录五 部分电路图、PCB图及实物图
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

【参考文献】

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本文编号：2869113