基于物联网的数据采集系统的硬件设计与实现

发布时间：2017-08-10 07:47

  本文关键词：基于物联网的数据采集系统的硬件设计与实现

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【摘要】：目前,物联网的发展成为信息化时代的重要标志。在物联网系统中,数据的采集是一项重要的基础性工作,随着物联网地飞速发展,对前端数据采集的需求与日俱增。由于数据采集系统工作环境复杂多变,为保证数据实时稳定地采集与传输,对系统的可靠性和稳定性也提出了一定的要求。因此,对数据采集系统的设计与研究,具有重要意义。本文介绍了国内外数据采集系统的发展现状,分析了国内数据采集系统的特点与不足,针对性地设计了一套数据采集终端。该终端由数据采集系统和数据处理系统两部分组成,集数据采集、存储,网络传输,液晶显示,报警预警功能以及操作人员身份验证为一体。终端对传感器输出的多种模拟信号、数字信号进行实时采集、处理和显示,利用Zigbee无线传输模块实现了终端之间数据的交互与参数的配置,并通过网络将数据上传到系统服务器,便于数据的在线分析和管理。对于危险操作和紧急情况,提供语音预警报警功能,并配置了指纹采集模块,方便人员和设备的管理。本文介绍了数据采集终端的整体设计方案,完成了终端的硬件电路设计和调试,数据采集系统的软件设计,最后对系统进行了测试。同时,为适应复杂的工作环境和电磁等干扰条件,系统还专门设计了防浪涌干扰等保护电路。为保证系统稳定可靠地工作,本课题还对系统的电磁兼容性问题进行了实验测试和仿真分析。对于雷击、大功率设备的启停、线路故障引起的浪涌干扰,电路上进行了防干扰设计,保证了系统的可靠性;对于数据处理系统中液晶背光驱动电路的干扰,进行了电磁兼容性分析与测试,并提出了电路的改进方案,通过仿真验证了方案的可行性;对于网络传输中的串扰现象进行了仿真分析,为系统的PCB设计提供了参考。
【关键词】：物联网 数据采集 可靠性 电磁兼容
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274.2;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外发展现状10-11
• 1.2.2 国内发展现状11-12
• 1.3 物联网数据采集系统市场需求12-14
• 1.4 本论文章节安排14-15
• 第二章 物联网数据采集终端的硬件设计15-30
• 2.1 物联网数据采集系统结构15-16
• 2.2 物联网数据采集终端的硬件设计方案16-20
• 2.2.1 数据采集终端硬件设计16-17
• 2.2.2 数据采集系统硬件方案设计17-18
• 2.2.3 数据处理系统硬件方案设计18-20
• 2.3 功能模块详细设计20-29
• 2.3.1 数据采集电路设计20-22
• 2.3.2 网络通信及数据传输设计22-25
• 2.3.3 液晶显示电路设计25-26
• 2.3.4 电容触摸屏电路设计26-27
• 2.3.5 语音电路设计27-28
• 2.3.6 指纹识别及SD卡接.电路28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 系统硬件调试与软件设计30-50
• 3.1 数据采集系统硬件调试30-38
• 3.1.1 供电系统调试30
• 3.1.2 串.及系统内部数据通信调试30-31
• 3.1.3 数字电路调试31-35
• 3.1.4 模拟电路调试35-38
• 3.2 数据采集系统软件设计38-41
• 3.2.1 软件整体方案设计38-39
• 3.2.2 系统通信协议介绍与测试39-41
• 3.3 数据处理系统硬件调试41-49
• 3.3.1 电源及核心板系统调试41
• 3.3.2 液晶显示电路调试41-43
• 3.3.3 触摸屏电路调试43-48
• 3.3.4 网络通信电路调试48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 系统干扰分析与可靠性设计50-73
• 4.1 数据采集系统干扰分析50-53
• 4.1.1 系统干扰来源50-51
• 4.1.2 干扰的耦合途径51-53
• 4.2 数据处理系统干扰分析53-61
• 4.2.1 系统干扰测试与仿真分析53-59
• 4.2.2 干扰电路原理分析59-61
• 4.3 系统改进方案与可靠性设计61-72
• 4.3.1 浪涌干扰与抑制61-64
• 4.3.2 背光驱动电路干扰抑制64-68
• 4.3.3 网络传输电路可靠性设计68-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 本文的主要贡献73
• 5.2 工作展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 附录80-82

【参考文献】

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1 李森;高可靠性电路结构设计与应用[D];西安电子科技大学;2013年

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本文编号：649507