物联网通用采集和执行单元设计与实现

发布时间：2017-06-04 16:01

  本文关键词：物联网通用采集和执行单元设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物联网的发展,应用方面已延伸到多行业、多领域。由于传感器种类、应用环境的多样性,使得感知网络中数据采集方式较多,增加了开发难度及重复开发所带来的资源浪费,因此,本论文开发了一种基于物联网的通用采集和执行单元,综合常用传感器信号输出类型,完成对不同信号输入接口采集信息的自动识别与处理,对缩短物联网行业建设周期及共享资源具有一定的现实意义。系统主要分为主控模块、信号采集模块、控制执行模块、互联网接入模块和电源供电模块五部分。主控模块以Cortex-M3架构的低功耗ARM芯片为核心,外接有时钟电路、复位电路、JTAG调试接口、BOOT启动电路等；信号采集模块分为模拟信号、数字信号和开关信号三部分,其中模拟信号模块分为电压和电流信号采集电路,分别对0～5V模拟电压信号以及4～20mA模拟电流信号进行采集,数字信号模块分为单总线、脉冲、CAN、RS232、RS485、ⅡC、SPI及Zigbee等数字信号接口,分别读取对应数字信号类型输出的传感器或者传感单元的数据,开关信号模块可读取逻辑高电平及逻辑低电平的开关信号；控制执行模块分为DAC模拟信号输出、PWM数字信号输出和继电器开关信号输出三部分,分别输出动作执行的模拟电压信号、PWM信号和开关信号；互联网接入模块分为以太网有线接入和GPRS无线接入模块,实现系统接入互联网的功能；电源供电模块分为直流电源供电和锂电池组供电两种方式。系统通过从服务器获取的配置信息完成采集端口的初始化,采用轮询方法定时扫描相应端口,自动采集端口数据,根据配置信息中输出端口的相应触发条件对采集数据进行处理输出控制信号,并将相应接口采集数据传输到物联网服务器。通过在智能农业和工业矿井场景下的系统测试,达到了预期效果,实现了不同信号输入接口采集信息的自动识别与处理功能,达到了缩短物联网行业建设周期的目的。该系统在物联网中起到了承上启下的作用,可以完成多行业、多领域不同信号类型的数据采集、处理及上传功能,同时接收服务器的控制信息,完成物联网控制执行单元功能。测试结果表明,系统具有通用性、灵活性和可操作性,避免重复开发,为快速搭建行业检测、监测、控制的物联网系统提供一定的技术支撑。
【关键词】：物联网 通用采集 透明传输 TCP/IP协议栈 GPRS
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外相关研究现状12
• 1.2.2 国内相关研究现状12-13
• 1.3 论文研究目标与研究内容13-14
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.4 论文的组织及章节安排14-15
• 第2章 系统设计思想15-20
• 2.1 设计思想15-16
• 2.2 系统可行性研究16-17
• 2.2.1 技术可行性16-17
• 2.2.2 管理可行性17
• 2.2.3 经济可行性17
• 2.2.4 可行性总结17
• 2.3 系统需求分析17-19
• 2.3.1 功能需求分析18
• 2.3.2 性能需求分析18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 系统总体设计20-26
• 3.1 总体方案设计20-21
• 3.2 软硬件结构设计21-22
• 3.2.1 硬件结构设计21-22
• 3.2.2 软件结构设计22
• 3.3 系统设计流程22-23
• 3.4 系统关键技术23-25
• 3.4.1 输入信号自动采集技术23
• 3.4.2 透明传输技术23-24
• 3.4.3 互联网接入技术24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第4章 系统详细设计26-62
• 4.1 硬件详细设计26-45
• 4.1.1 硬件子模块设计26-27
• 4.1.2 元器件选型27-30
• 4.1.3 硬件接口定义30-35
• 4.1.4 硬件电路设计35-45
• 4.2 软件详细设计45-61
• 4.2.1 软件平台选型45
• 4.2.2 各模块驱动程序45-55
• 4.2.3 移植TCP/IP协议栈55-57
• 4.2.4 定义统一的数据格式57-59
• 4.2.5 主程序设计59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 系统调试62-69
• 5.1 软硬件模块测试62-67
• 5.1.1 电源模块测试62-63
• 5.1.2 主控模块测试63-64
• 5.1.3 信号采集模块测试64-66
• 5.1.4 控制执行模块测试66
• 5.1.5 互联网接入模块测试66-67
• 5.2 系统联合调试67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论与展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢成山,陈家松,廉同黎;网络协议体系结构—OSI/RM和TCP/IP及其比较[J];电讯技术;2003年04期

2 ;Architecture of Power Internet of Things[J];Electricity;2011年05期

3 董明明;;基于通信领域的物联网应用与前景研究[J];经营管理者;2010年21期

4 张毅;兰丽慧;;物联网传感模块的通信接口研究与应用实现[J];电子技术应用;2013年02期

5 李朝英;;国外物联网产业发展经验及启示[J];硅谷;2014年09期

6 ;Pico-satellite Autonomous Navigation with Magnetometer and Sun Sensor Data[J];Chinese Journal of Aeronautics;2011年01期

7 陈柳钦;;物联网:国内外发展动态及亟待解决的关键问题[J];决策咨询通讯;2010年05期

8 徐敏;诸葛振荣;宋加仁;;基于1-Wire技术的数字温度仪[J];机电工程;2007年04期

9 高志国;;基于RS-485总线信号的可靠性研究[J];石油化工自动化;2011年02期

10 Xiaoping CHE;Stephane MAAG;;Testing protocols in Internet of Things by a formal passive technique[J];Science China(Information Sciences);2014年03期

  本文关键词：物联网通用采集和执行单元设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：421419