基于NFC的物联网接入点设计与实现

发布时间：2017-04-26 09:13

  本文关键词：基于NFC的物联网接入点设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网自1999年由麻省理工学院首次提出后,得到了迅速发展。它的基本理念是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网结合起来,能够应用于金融、物流、零售、军事、智能城市等领域。物联网技术主要基于传感器网络技术,目前常用的传感器网络通信技术有蓝牙、红外、紫蜂协议(Zigbee)、无线保真(WIFI)等技术,但是这些技术存在成本高、功耗大、节点容量有限和数据传输不够安全等问题。因此本文提出了基于近距无线通信技术(Near Field Communication,NFC)的物联网接入点设计,实现了应用层的用户手机程序与感知层的传感器模块通过网络层的近距无线通信技术进行数据交互的功能。本文的主要工作与创新点有:1.搭建了基于近距无线通信技术的物联网接入点平台,该平台采用无源设计,系统可在休眠模式,待机模式和工作模式进行切换,实现低功耗的工作。此外,该平台有大容量、兼容性和安全性的特点,与传统物联网接入点技术不同的是,在本接入技术中,节点数量没有限制。2.该物联网接入点的数据通信方式采用近距无线通信技术,因此在通信距离外的其他物联网接入平台不会对正在通信的接入平台产生干扰,这是传统的远距离接入点技术诸如紫蜂协议技术所不能比的优势。3.本平台中的PH传感器标签模块是基于有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor,OTFT)设计制作的。PH传感器标签被设计成可抛电子设备,其具有成本低廉、环境可降解以及制造简单的特点。在本平台的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示模块中,OLED由OTFT驱动,具有低功耗、质量轻等特点。本基于近距无线通信技术的物联网接入点平台运行稳定可靠,投入成本低,安装和使用十分方便。经过实测,系统功能良好,实现了应用层的用户手机程序与感知层的传感器模块通过网络层的近距无线通信技术的数据交互,且PH传感器模块测量准确。
【关键词】：物联网 近距无线通信技术 射频识别 有机薄膜晶体管 有机发光二极管 低功耗
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 缩略语对照表7-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 应用意义16-17
• 1.3 本文主要工作17-18
• 1.4 本文章节安排18-19
• 第二章 相关技术与创新点分析19-25
• 2.1 物联网简介19-20
• 2.2 NFC技术简介20-21
• 2.3 物联网接入技术对比21-22
• 2.4 创新点分析22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 接入点平台设计25-42
• 3.1 平台系统架构与电路设计指标25-26
• 3.1.1 平台系统架构25-26
• 3.1.2 系统设计指标26
• 3.2 主控芯片选型与电路设计26-33
• 3.2.1 主控芯片选型26-27
• 3.2.2 本文使用的内外设27-31
• 3.2.3 基于MSP430F2618的平台底板设计31-33
• 3.3 电源及多路电压控制33-35
• 3.3.1 电源设计33-34
• 3.3.2 升压及多路电压控制模块34-35
• 3.4 ADC电路35-36
• 3.5 低功耗设计36-39
• 3.5.1 外围芯片选型36-37
• 3.5.2 源跟随器关断电路37
• 3.5.3 中断与休眠37-39
• 3.6 PCB及兼容性设计39-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 NFC模块42-55
• 4.1 NFC模块简介42
• 4.2 外围电路设计与引脚定义42-45
• 4.3 NFC通信模块天线设计45-48
• 4.3.1 NFC通信模块天线设计指标45
• 4.3.2 能量与数据交互45-46
• 4.3.3 天线等效模型与品质因子计算46-48
• 4.4 NFC通信模块PCB设计48-49
• 4.5 寄存器定义49-53
• 4.5.1 中断状态寄存器49-50
• 4.5.2 中断使能寄存器50
• 4.5.3 中断清除寄存器50-51
• 4.5.4 读取数据寄存器51
• 4.5.5 读取数据长度寄存器51-52
• 4.5.6 写入数据寄存器52
• 4.5.7 写入数据长度寄存器52-53
• 4.5.8 接收数据到发送数据时间间隔寄存器53
• 4.6 应用与操作53-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 传感器模块和OLED显示模块55-75
• 5.1 PH传感器模块55-69
• 5.1.1 PH传感器模块简介55-56
• 5.1.2 OTFT工作原理56-58
• 5.1.3 ISOTFT工作原理58-60
• 5.1.4 PH标签电压输出电路的设计和制作60-65
• 5.1.5 PH传感器电压输出电路校准方案65-68
• 5.1.6 PH传感器实验结果68-69
• 5.2 OLED显示模块69-73
• 5.2.1 OLED显示模块简介69-70
• 5.2.2 OLED工作原理70-72
• 5.2.3 OTFT驱动OLED工作原理72
• 5.2.4 实验结果72-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第六章 手机应用程序模块75-92
• 6.1 Android系统75-80
• 6.1.1 Android系统结构75-76
• 6.1.2 Android系统框架76-79
• 6.1.3 Android系统的平台优势和特点79-80
• 6.2 手机端的数据处理与运算80-90
• 6.2.1 Android编程开发80-84
• 6.2.2 Android系统下的TAG处理机制84-85
• 6.2.3 Android应用程序编写85-86
• 6.2.4 手机内部数据处理与算法86-90
• 6.3 本章小结90-92
• 第七章 总结与展望92-94
• 7.1 本文总结92-93
• 7.2 未来工作展望93-94
• 参考文献94-97
• 致谢97-98
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文98-100

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