基于无源传感器的数据采集传输系统设计与实现

发布时间：2017-05-30 07:12

  本文关键词：基于无源传感器的数据采集传输系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络的兴起,带来了世界信息获取方式的变革,使得传感器网络研究和应用越来越广泛。而无源无线传感器作为一种新型的传感器,具有极端环境适应力强、自主能源供电、可靠性高等特点,因此特别适合应用在现场无法提供可靠电源、对传感器节点无法进行直接供电的恶劣环境下,目前已经被广泛应用在温度、湿度、气压等领域,成为当前研究热点之一。而数据采集传输方面的应用是其中最重要的环节之一,本文结合国家863项目“无源无线多参数微纳传感器与系统”课题,研究设计基于温度、湿度、气压无源传感器的数据采集传输系统。首先,论文结合课题的应用示范场景,分析了系统功能需求,研究设计适合应用环境下的无源无线传感器数据采集传输方案。由于无源传感器具有温度湿度气压三参数混合封装输出和供电电源合二为一的特性,论文针对无源传感器系统多参数输出数字频率信号的特性,研究设计了如何分离并准确读取传感器数据的采集方案。其次,由于实际应用场景是200*200m2多金属障碍物的车间环境,使用蓝牙、WiFi甚至ZigBee设计难度较大,2.4G频段绕射能力弱的特点带来了路由多,成本高,功耗大等问题,研究设计了适用于此环境下的无线传输方案。鉴于以上要求,本文设计了基于STC89C52为主控芯片的数据采集方案和基于433M频段的无线传输方案,通过定时计数原理分离温度、湿度和气压信号,实现了传感器信息的获取以及数据的无线传输。在理论分析的基础上,进行了整个系统的软硬件设计,硬件电路设计主要包括电源电路设计、USB转TTL电路设计、数据采集电路设计以及无线传输电路设计。系统软件设计包括底层数据采集传输和上位机。整个数据采集传输系统设计简单。最后,对整个系统进行实地测试,搭建了软硬件平台,通过测试结果评估了系统的可靠性,验证了本文设计的数据采集传输系统的实用性。
【关键词】：无源传感器 多参数 无线传感器网络 数据采集
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 前言8
• 1.2 论文研究背景及意义8-12
• 1.2.1 无线传感器网络技术8-10
• 1.2.2 有源传感器网络的局限性10-11
• 1.2.3 无源传感器网络的优越性11-12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.4 论文主要内容与组织结构安排13-15
• 第二章 基于无源传感器数据采集传输系统工作原理15-25
• 2.1 无源无线多参数微纳传感器系统模型15-18
• 2.1.1 无源无线传感器工作原理15-17
• 2.1.2 无源无线传感器主系统17
• 2.1.3 无源无线传感器次系统17-18
• 2.2 数据采集传输系统工作原理18-24
• 2.2.1 适用于无源传感器信号读取技术19-21
• 2.2.2 433M频段无线组网传输工作原理21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 数据采集传输系统硬件设计25-37
• 3.1 系统硬件功能分析及方案设计25-28
• 3.1.1 结合课题背景进行硬件需求分析25-26
• 3.1.2 系统硬件方案设计及可行性分析26-28
• 3.2 系统主要硬件电路设计28-34
• 3.2.1 电源电路设计29-30
• 3.2.2 USB转TTL电路设计30-31
• 3.2.3 RS232串口电路设计31-32
• 3.2.4 STC89C52数据采集电路设计32-33
• 3.2.5 无线传输硬件设计33-34
• 3.3 系统电路PCB设计34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 数据采集传输系统软件设计37-52
• 4.1 系统总体软件设计37-38
• 4.2 数据采集下位机软件设计38-42
• 4.2.1 软件开发工具38-39
• 4.2.2 数据采集程序设计39-42
• 4.3 无线传输下位机软件设计42-48
• 4.3.1 无线传输协议42-45
• 4.3.2 无线传输软件设计45-48
• 4.4 系统上位机演示界面软件设计48-51
• 4.4.1 基于SQLserver的关系数据库连接48-49
• 4.4.2 上位机软件设计49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 数据采集传输系统测试及性能分析52-66
• 5.1 实验室环境下模块测试52-57
• 5.1.1 数据采集模块测试52-53
• 5.1.2 无线传输模块测试53-57
• 5.2 工厂演示环境中的系统测试57-62
• 5.2.1 系统软硬件平台搭建57-61
• 5.2.2 系统调试结果61-62
• 5.3 系统性能分析与评估62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 本文工作总结66
• 6.2 可进一步开展的研究66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 祝志祥;陈新;马光;陈保安;韩钰;邓元;史永明;;无源传感器的研究与应用进展[J];智能电网;2015年03期

2 张朋;范福玲;王艳霞;常静;;无源无线声表面波温度传感器及其在智能变电站中的应用[J];计算机测量与控制;2014年09期

3 杨明亮;谭秋林;熊继军;康昊;李晨;;基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计[J];传感器与微系统;2014年05期

4 武晋波;杨卫;张雪莲;;一种新型无源电容式温度传感器的制备与测试[J];传感器与微系统;2014年05期

5 王渊朝;彭斌;黄武林;;一种LC谐振无线无源温度传感器的研究[J];传感技术学报;2013年10期

6 熊建云;;基于AT89S51的程控信号发生器的设计[J];信息技术;2013年08期

7 詹建徽;张代远;;传感器应用、挑战与发展[J];计算机技术与发展;2013年08期

8 李杰;樊丁;纪仓囤;卜振鹏;;航空发动机温度传感器动态特性改善方法[J];航空动力学报;2012年03期

9 李凌;杨明;叶林;;感应式非接触角度传感器电磁耦合系统设计[J];传感器与微系统;2011年10期

10 马洪宇;黄庆安;秦明;;谐振式MEMS温度传感器设计[J];光学精密工程;2010年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 丁利琼;基于陶瓷的无线无源高温压力与温度传感器的设计、制备及测试[D];中北大学;2014年

2 李小菲;LC无源湿度传感器研究及实现[D];西安电子科技大学;2014年

3 卢小荣;无源无线声表面波温度传感器及应用方案设计[D];武汉邮电科学研究院;2012年

4 张翔;基于OPNET的数字化战场WLAN仿真及其应用研究[D];昆明理工大学;2008年

5 耿瑞芬;ZigBee无线传感器网络的研究与应用[D];山东大学;2007年

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本文编号：406633