基于嵌入式技术的地下水位监测智能终端设计与实现

发布时间：2017-05-23 11:16

  本文关键词：基于嵌入式技术的地下水位监测智能终端设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水资源短缺是我国面临的重大问题,地下水的过采、超采问题日益严重,实现地下水位监测迫在眉睫。传统人工水位监测的方式不论从技术手段上还是从监测精度上都很难满足大范围高准确性监测的要求。采用嵌入式技术开发监测设备,不仅节省了大量的人力物力,而且可以实现水位数据的实时监控,为水文事业提供大量准确而可靠的分析数据。 目前的地下水监测存在着以下问题：野外环境取电困难,农村电网稳定性差,工作环境恶劣,传感器发生过早损坏,普通的监测终端数据传输距离短,数据存储量小。针对上述问题本终端使用蓄电池作为供电电源,通过采用双CPU主从模式,实现双向监控,通过设备硬复位,降低了工作过程中终端设备的死机概率；采用SD卡存储数据,解决大量数据存储问题；通过定时器控制电路上电复位设备,解决设备死机现象；设计传感器电源控制电路,保护终端设备,延长传感器寿命；设计有线和无线两种传输方式,根据现场选择合适的数据传输方式。本文研究了WinCE操作系统的内核定制和移植,实现了控制系统模块的基于WinCE操作系统的软件编程,采集模块基于ATMEGA8的单片机程序。整个系统采用模块化设计,分为三个模块：控制系统模块、采集模块、通讯模块。控制系统模块主要实现采集模块的控制,串口接受水位数据,并控制通讯模块实现GPRS无线通讯。采集模块主要实现水位传感器的数据采集并在接收到控制指令后发送给控制系统模块。通讯模块主要实现SIM900的硬件电路,实现与控制系统模块的串口通讯,并实现数据的无线传输。 本文的创新性在于采用主从式双CPU架构,双CPU双向监控,在出现死机状况时硬件复位；设计了传感器电源控制电路,延长传感器使用寿命；可实现以太网和无线GPRS传输两种方式。 通过对系统功耗,数据采集精度及稳定性、数据传输稳定性和传感器电源控制电路进行测试,稳定性和精度均能满足要求,无线通讯效果良好,证明系统方案可行。
【关键词】：嵌入式技术 双CPU 主从模式 WinCE 无线通讯
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP368.1;TH764
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 嵌入式技术的发展及其在地下水位监测系统中的应用11-14
• 1.3 国内外采用的无线监测通信方式14-15
• 1.4 研究内容15-16
• 2 嵌入式技术16-22
• 2.1 嵌入式系统特点16-17
• 2.2 嵌入式系统的组成17-20
• 2.2.1 常见的嵌入式处理器18
• 2.2.2 常见的嵌入式操作系统18-20
• 2.3 嵌入式系统的开发流程和优势20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 地下水位监测智能终端总体设计22-31
• 3.1 地下水位监测智能终端的总体结构图22-23
• 3.2 地下水位监测硬件方案的微处理器选择23-26
• 3.3 地下水位监测软件方案26-30
• 3.3.1 WinCE操作系统体系结构和功能27-28
• 3.3.2 Platform Builder开发环境28-29
• 3.3.3 VS2008编程工具29
• 3.3.4 地下水位监测软件组成29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 地下水位监测硬件平台设计31-47
• 4.1 地下水位监测智能终端硬件实物图32
• 4.2 控制系统模块电路32-38
• 4.2.1 核心板电路模块32-34
• 4.2.2 底板电路模块34-38
• 4.3 采集模块电路38-40
• 4.3.1 I/V转换电路39
• 4.3.2 AD转换电路39-40
• 4.3.3 串口通讯电路40
• 4.4 通讯模块电路40-42
• 4.4.1 SIM900接口电路41
• 4.4.2 串口通讯电路41-42
• 4.4.3 SIM卡接口电路42
• 4.5 电源电路42-44
• 4.6 分时控制电路44-45
• 4.6.1 定时器控制45
• 4.6.2 传感器电源控制电路45
• 4.7 硬件电路的抗干扰设计45-46
• 4.8 本章小结46-47
• 5 地下水位监测终端的软件设计47-60
• 5.1 Windows CE在地下水位监测智能终端硬件平台上的移植与定制47-48
• 5.2 控制系统模块的软件设计48-50
• 5.2.1 串口通讯的软件设计49-50
• 5.2.2 文件存储的软件设计50
• 5.3 采集模块的软件设计50-53
• 5.4 网络通信53-54
• 5.4.1 GPRS简介53-54
• 5.4.2 通讯程序设计54
• 5.5 系统运行测试54-60
• 结论及展望60-61
• 参考文献61-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫静杰;刘晓文;朱哓颖;阎波杰;;基于无线传感器网络的井下水位监测监控系统设计[J];传感器与微系统;2008年12期

2 姜晓玉;花再军;;基于图像处理的水位自动读取[J];电子设计工程;2011年23期

3 宋延昭;嵌入式操作系统介绍及选型原则[J];工业控制计算机;2005年07期

4 汤小娇;雷振山;;基于嵌入式技术远程终端设备的开发与应用[J];河北工业大学学报;2010年05期

5 陈滟涛,杨俊起,万钧力;实时无线水位监测系统设计[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2005年02期

6 周伟;徐方;;基于Wince的机器人示教盒的设计与开发[J];机械设计与制造;2012年03期

7 王昆;阚涛;;基于GPRS的光发射机远程监控系统的实现[J];计算机测量与控制;2010年01期

8 王昆;陈昕志;;基于GPRS的地下水动态水位监测系统研究[J];计算机测量与控制;2011年02期

9 王朝华;王占峰;;电子水尺在水文站中的应用[J];气象水文海洋仪器;2011年02期

10 顾浩;蔡阳;;以水利信息化带动水利现代化——“十五”期间的水利信息化建设[J];中国水利;2006年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 朱若峰;基于ARM9的图像采集和无线传输系统的设计[D];大连理工大学;2010年

2 吕盛林;基于ARM9的嵌入式监控终端设计与实现[D];华南理工大学;2011年

3 邓浩;基于EM8510的便携式媒体播放器的设计[D];哈尔滨理工大学;2007年

4 熊嘉琪;数据采集传输终端的研究及在环境监测中的应用[D];浙江大学;2007年

5 赖武刚;嵌入式linux IP播放器的硬件设计及驱动设计[D];成都理工大学;2008年

6 王璐;基于GPRS技术的远程数据传输系统的研究[D];山东大学;2008年

7 王晨营;基于ARM9的嵌入式远程监测系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2009年

8 蔡卫明;ARM9+WinCE嵌入式图像采集系统开发技术研究与实现[D];重庆理工大学;2009年

9 李民;基于ARM与嵌入式Linux的GPRS通讯系统[D];吉林大学;2009年

  本文关键词：基于嵌入式技术的地下水位监测智能终端设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：387783