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无线通信技术在地震数据采集系统中的应用研究

作　者: 杜晶晶
导　师: 王怀秀
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线通信 地震数据采集 nRF905 无线路由 通信协议 低功耗
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


地震数据采集系统是指用于检波器所检测到的地震波信号进行放大滤波处理和数字转换的系统，是集地震数据传感、采集、传输、处理和控制于一体的高精度数据采集系统。地震勘探技术作为勘察工程地质和探测隐伏不良结构体的一种有效手段，现阶段已经被应用到工程勘探和地质勘察中。但现实中，工程勘探现场地形比较复杂、环境恶劣，有线地震仪器存在着不易布线或者布线时容易出现电缆接口故障等缺点。而且有线地震仪器的专用传输电缆比较笨重，这给工程勘探和地质勘察带来了很多不便。近年来，无线通信的飞速发展为实现地震数据采集系统的无线采集创造了有利的条件。无线地震仪器可以解决复杂环境下有线仪器出现的布线麻烦、出现故障检查困难的缺点，从而提高地震仪器的便携性和适应性。基于上述原因，本文提出了一种利用无线通信技术来实现地震数据采集的设计方案，分别从硬件和软件对系统设计方案做了详细的介绍。本方案是以MSP430系列16位超低功耗单片机和低功耗无线收发芯片nRF905为核心设计的无线地震数据采集系统。本文首先阐述了系统的各部分组成、原理和功能实现；接着详细介绍了无线路由模块和无线数字检波器的硬件设计，其中着重介绍了微控制器MSP430、基于nRF905芯片的无线通信模块以及数字检波器电路的硬件设计。然后分别介绍了无线路由的软件设计、数字检波器的软件设计以及上位机软件设计及其操作流程，并给出了整个系统的无线通信协议。此外，本文还分别从硬件和软件方面提出了一些提高系统抗干扰性的措施和策略。最后对系统进行了相关实验和测试，达到了预期的效果。本系统具有低功耗、性能稳定、数据采集快、抗干扰能力强等特点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-12
  1.1 引言  7-8
  1.2 课题内容及研究意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-10
  1.4 本文主要工作  10-12
第2章 系统总体方案设计  12-20
  2.1 引言  12
  2.2 系统方案概述  12-13
    2.2.1 系统设计要求  12
    2.2.2 系统方案确定  12-13
  2.3 系统相关器件选型  13-16
    2.3.1 无线通信方式的选择  13-15
    2.3.2 控制器模块的选型  15-16
  2.4 无线控制主机的设计方案  16-18
  2.5 无线数字检波器（从机）的设计  18
  2.6 本系统的开发方法及环境  18-19
  2.7 本章小结  19-20
第3章 系统的硬件设计  20-35
  3.1 引言  20
  3.2 无线路由的硬件设计  20-27
    3.2.1 微控制器 MSP430F2132  21
    3.2.2 nRF905 通信模块的设计  21-24
    3.2.3 MSP430 与 nRF905 的接口设计  24-25
    3.2.4 存储器 FM25L256 芯片  25-26
    3.2.5 MSP430 与 FM25L256 芯片的接口  26-27
  3.3 无线数字检波器的硬件设计  27-32
    3.3.1 信号调理电路的设计  28-29
    3.3.2 数据采集电路的设计  29-30
    3.3.3 ADS1274 介绍  30-32
    3.3.4 ADS1274 与 MSP430F2232 的连接图接口电路  32
  3.4 系统硬件的抗干扰措施  32-34
  3.5 本章小结  34-35
第4章 系统的软件实现  35-47
  4.1 引言  35
  4.2 无线路由的软件设计  35-38
    4.2.1 nRF905 的收发控制流程  35-38
  4.3 无线数字检波器的软件设计  38-43
    4.3.1 采集控制模块的程序设计  38-39
    4.3.2 无线通信模块的程序设计  39-41
    4.3.3 漂移校准模块的程序设计  41-42
    4.3.4 低功耗管理模块的设计  42-43
  4.4 网络通信协议  43-44
  4.5 上位机软件简介  44-45
  4.6 系统的抗干扰软件设计  45-46
  4.7 本章小结  46-47
第5章 系统测试及结论  47-52
  5.1 引言  47-48
  5.2 系统性能测试  48-50
    5.2.1 空旷地带传输效果测试结果及分析  48-50
    5.2.2 有阻挡环境传输效果测试结果及分析  50
  5.3 结论  50-52
总结与展望  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
攻读学位期间发表的学术论文  56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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