基于物联网的无线测温系统设计

发布时间：2017-06-03 17:18

  本文关键词：基于物联网的无线测温系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：温度参数在工业、农业以及很多生活场合具有重要的意义。如高压变电站中触头的温度升高可能造成火灾,致使大面积电网设备烧毁,造成重大经济损失；粮仓中温度、湿度影响粮食的保存,大棚温度的变化影响植物的生长等。因此,在这些场合实行对温度的实时监控显得尤为重要。 物作为一门新的技术,联网技术的研究和应用方兴未艾。物联网就是指通过信息传感设备,如射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等,按照约定好的通信协议,把任何物品与互联网进行连接,用以实现物体的智能化识别、监控、跟踪、定位和管理的一种网络。物联网技术的发展为实时测温技术提供了另一种途径,利用无线传感器网络技术进行无线温度采集。 本文提出的无线测温系统分为测温工作站、测温终端和测温节点三层。测温节点采集温度数据通过无线方式传送给测温终端,测温终端通过RS485接口传给测温工作站上的监测软件。上位机监测软件将数据保存,并提供实时、历史温度曲线的绘制以及温度数据的查询,并对异常温度进行报警等功能。由于测温节点采用电池供电,在保证系统正常、稳定的前提下,降低测温节点的功耗就能延长测温节点的寿命,减少电池更换次数,节约人力的消耗。根据低功耗的要求,文中从硬件和软件两方面考虑。硬件设计方面,文中对几种常见的短距离无线通信技术进行比较,根据其优缺点最终选用无线射频芯片技术来进行无线通信。本系统的测温节点采用超低功耗MSP430单片机、射频芯片nRF905和DS18B20数字温度传感器。软件设计方面,从硬件结构出发,重新设计了通信协议,减少了通信的次数和数据长度,能够完成自动组网、信道选择、温度数据的定时采集、通信链路的自愈等功能。文中从系统硬件和软件两个方面,详细介绍了系统设计的思路、原理、硬件电路结构以及各个部分的软件设计流程。 基于物联网的无线测温系统具有结构简单、测温精度高、响应速度快、体积小、易安装、抗干扰能力强、功耗小、成本低等特点,能够较好的完成温度采集监控的任务。
【关键词】：物联网 无线测温 MSP430 节能
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5;TP391.44;TH811
【目录】：

• 目录4-7
• CONTENTS7-9
• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 课题研究的技术背景与意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 1.4 论文章节的安排14-15
• 第二章 基于物联网的无线测温系统的总体设计15-26
• 2.1 物联网技术简介15-17
• 2.1.1 物联网定义15-16
• 2.1.2 国内外物联网应用发展情况16-17
• 2.2 物联网的关键技术17-20
• 2.2.1 无线传感网络技术17-18
• 2.2.2 RFID技术18-19
• 2.2.3 纳米技术19
• 2.2.4 智能嵌入技术19-20
• 2.3 无线传感器网络关键技术20-22
• 2.4 无线测温系统简介22-25
• 2.4.1 系统的设计要求22
• 2.4.2 系统的功能结构图22-23
• 2.4.3 无线通信技术的选择23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 系统硬件设计26-43
• 3.1 测温终端硬件电路设计26-36
• 3.1.1 测温终端功能框图26
• 3.1.2 微处理器的选择26-27
• 3.1.3 微处理器和无线射频芯片接口电路设计27-31
• 3.1.3.1 无线射频芯片选型27-28
• 3.1.3.2 无线射频芯片nRF905简介28-31
• 3.1.3.3 STC89C52与nRF905接口电路31
• 3.1.4 外部存储器AT24C0831-33
• 3.1.4.1 AT24C08简介32-33
• 3.1.4.2 AT24C08与STC89C52单片机接口设计33
• 3.1.5 串口通信设计33-35
• 3.1.6 供电方式设计35-36
• 3.2 测温节点硬件电路设计36-42
• 3.2.1 测温节点结构功能框图36-37
• 3.2.2 微处理器的选择37-39
• 3.2.3 MSP430F2131和nRF905接口电路39-40
• 3.2.4 温度传感器40-42
• 3.3 测温工作站42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 系统软件设计43-52
• 4.1 通信协议设计43-48
• 4.1.1 无线通信协议43-44
• 4.1.2 无线通信协议44-48
• 4.1.2.1 通信数据包格式44-45
• 4.1.2.2 通信流程45-48
• 4.2 通信协议中的低功耗设计48
• 4.3 上位机监测软件设计48-51
• 4.3.1 上位机界面简介49-51
• 4.3.2 数据库的设计与实现51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 系统调试和总结52-56
• 5.1 开发工具与环境52
• 5.2 系统运行与调试52-54
• 5.3 总结和展望54-56
• 附录56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士研究生期间研究成果62-63
• 学位论文评阅及答辩情况表63

【参考文献】

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本文编号：418771