基于Arduino的物联网数据采集器设计与实现

发布时间：2017-10-25 18:37

  本文关键词：基于Arduino的物联网数据采集器设计与实现

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【摘要】：随着信息化时代的发展,物联网技术扮演着越来越重要的角色。物联网是一种新兴的网络技术,是当今信息化时代的重要组成部分。物联网相关的主要技术包括信息采集、信息传输和信息处理这三方面的技术,其中信息采集是物联网的基础,是整个物联网实现的基本前提。物联网采集器是对需要的数据进行实时采集,实时存储,自动处理并自动发送的设备,传统的采集器有通用性差,成本较高,使用场景单一等缺陷,因此本文设计实现了一个新型的物联网数据采集器,具备可以在不同使用场景方便自如的调整传感器的搭配,在无法提供持续电源的工作场景中能长时间运行以及成本较低等优势。本文选用新颖的Arduino开发平台,利用Arduino开发平台的扩展性强、开发方便以及成本较低等优势完成物联网采集器的设计与实现。论文首先对物联网采集器的需求进行分析,根据分析的结果完成对物联网采集器的整体设计,并确定了采集器需要采集的数据类型和技术指标。然后分别对物联网采集器的软硬件进行了系统设计。硬件设计包括处理核心模块、传感器模块、数据输出模块以及电源模块;软件系统设计包括传感器的软件、采集器初始化、数据采集与处理以及数据输出。并通过使用Arduino最小系统、继电器开关以及Arduino休眠功能降低采集器系统功耗。最后通过对物联网采集器系统的采集功能和功耗进行测试,测试结果表明,物联网采集器实现了数据采集和输出的基本功能、实现了灵活性并降低了功耗,达到了设计目标。
【关键词】：Arduino 物联网采集器 传感器 功耗
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 物联网技术9-10
• 1.1.2 传感器技术10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 物联网国内外研究现状11-12
• 1.2.2 物联网数据采集器的研究现状12-13
• 1.3 开发平台分析13-14
• 1.3.1 FPGA平台13
• 1.3.2 Arduino平台13
• 1.3.3 开发平台对比13-14
• 1.4 本文研究的内容与组织结构14-17
• 1.4.1 本文研究的内容14
• 1.4.2 本文的组织结构14-17
• 第2章 物联网采集器的相关技术17-29
• 2.1 Arduino平台概述17-22
• 2.1.1 Arduino简介17
• 2.1.2 Arduino的优势17-18
• 2.1.3 Arduino平台硬件18-20
• 2.1.4 Arduino开发环境20-22
• 2.1.5 Arduino应用举例22
• 2.2 Arduino库文件与相关技术22-26
• 2.2.1 Arduino的库文件分析22-23
• 2.2.2 库文件的使用方法23-24
• 2.2.3 本文应用的相关技术及库文件24-26
• 2.3 物联网采集器功耗技术研究26-27
• 2.3.1 采集器硬件系统的功耗研究26-27
• 2.3.2 采集器软件系统的功耗研究27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 物联网采集器的系统分析与总体设计29-37
• 3.1 物联网采集器需求分析29-31
• 3.1.1 物联网采集器的基本功能分析29-30
• 3.1.2 物联网采集器的特性分析30-31
• 3.1.3 物联网采集器的整体需求31
• 3.2 物联网采集器的总体设计31-35
• 3.2.1 物联网采集器系统设计31-32
• 3.2.2 采集器采集数据类型分析32-34
• 3.2.3 物联网采集器的技术指标34-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第4章 物联网采集器的硬件设计37-55
• 4.1 采集器的硬件整体设计37
• 4.2 采集器的控制器选择37-39
• 4.3 传感器选择与连接电路设计39-47
• 4.3.1 温湿度传感器39-40
• 4.3.2 大气压强传感器40-41
• 4.3.3 光照强度传感器41-43
• 4.3.4 时间传感器43-44
• 4.3.5 可燃气体浓度传感器44-45
• 4.3.6 土壤湿度传感器45-46
• 4.3.7 雨量传感器46-47
• 4.4 数据输出模块47-49
• 4.4.1 串口发送47-48
• 4.4.2 SD卡存储48-49
• 4.5 供电设计49
• 4.6 功耗控制49-53
• 4.6.1 传感器的功耗控制50-51
• 4.6.2 Arduino开发板的功耗控制51-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第5章 物联网采集器的软件设计与实现55-69
• 5.1 传感器的软件设计与实现55-60
• 5.1.1 温湿度传感器55-56
• 5.1.2 大气压强传感器56-58
• 5.1.3 光照强度传感器58-59
• 5.1.4 时间传感器59-60
• 5.1.5 可燃气体浓度传感器60
• 5.1.6 土壤湿度传感器60
• 5.1.7 雨量传感器60
• 5.2 采集器初始化的软件设计与实现60-62
• 5.3 采集器采集过程的软件设计与实现62-63
• 5.4 采集器的数据输出软件设计与实现63-65
• 5.4.1 串口发送64
• 5.4.2 SD卡存储64-65
• 5.5 功耗控制65-67
• 5.6 本章小结67-69
• 第6章 物联网采集器测试69-77
• 6.1 物联网采集器的基本功能测试69-72
• 6.1.1 有线串口方式69-70
• 6.1.2 无线串口方式70-71
• 6.1.3 SD卡存储71-72
• 6.2 物联网采集器初始化测试72-73
• 6.3 物联网采集器功耗测试73-75
• 6.4 本章小结75-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-85
• 致谢85

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本文编号：1095013