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基于SDI-12总线的生态水文数据采集系统的设计与实现

作 者: 董存辉
导 师: 摆玉龙
学 校: 西北师范大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: SDI-12总线 Web 无线通信 数据采集 μC/OS-Ⅱ
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 7次
引 用: 0次
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内容摘要


随着计算机网络技术以及信息技术的发展,生态水文数据采集系统正朝着网络化、信息化、智能化、标准化的方向发展。“黑河综合遥感联合试验”(Watershed AlliedTelemetry Experimental Reserch,WATER)是由中国科学院西部行动计划项目“黑河流域遥感—地面观测同步试验与综合模拟平台建设”和国家重点基础研究发展计划项目“陆表生态环境要素主被动遥感协同反演理论与方法”在我国第二大内陆河流域——黑河流域联合开展的大型遥感试验。本文根据联合观测试验的要求完成了基于SDI-12总线的生态水文数据采集系统的设计与开发工作。本论文的主要工作概况如下:(1)完成了基于SDI-12总线的数据采集终端硬件设计。主要包括主控系统的设计、GPS模块电路、GPRS通信模块电路、液晶显示、SD卡存储电路、实时时钟等电路的设计。介绍了一种新型总线技术SDI-12总线,文中以土壤参数传感器为例详细介绍了其软硬件实现方式,着重对其通信协议进行了详细介绍并成功读取了数据,并进行了理论分析和实验验证,验证结果表明了协议实现的正确性。(2)成功搭建了嵌入式软件平台,将μC/OS-Ⅱ实时操作系统和Fatfs文件系统移植到MC9SXS128单片机,实现了采集、存储、传输显示等任务的调度,提高了系统的稳定性和效率。实现了对SD卡的文件读写与存储功能。(3)完成了无线通信模块的通信功能,实现了从采集终端采集到的生态水文数据的无线传输功能,数据通过GMS全球移动网再通过Internet传输到服务器。(4)设计了基于B/S架构的服务器端程序。服务器端接收来自采集终端的数据,并对数据进行数据库存储和管理,浏览器端可以通过登录系统来查看系统采集状况,并对历史数据进行查询,也可以绘制数据曲线图。系统以SQL Server2005为数据库采用Java来进行开发。本文设计的数据采集系统,具有实时监控、数据曲线绘制、历史数据查询等功能,经过样机实验测试,系统运行稳定可靠,具有良好的应用前景。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-14
  1.1 引言  11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 研究内容及章节安排  13-14
第2章 系统总设计  14-18
  2.1 系统整体设计  14-15
  2.2 嵌入式微控制器的选型  15-16
  2.3 嵌入式操作系统的选型  16-17
  2.4 本章小结  17-18
第3章 采集终端硬件设计  18-29
  3.1 系统硬件组成框图  18
  3.2 传感器接口电路  18-22
    3.2.1 SDI-12 总线介绍  18-19
    3.2.2 土壤参数传感器介绍  19-21
    3.2.3 传感器接口电路  21-22
  3.3 SD 卡接口电路  22-23
  3.4 GPS 定位电路  23-25
  3.5 电源模块设计  25-26
  3.6 通信模块接口电路设计  26-27
    3.6.1 通信模块的选择  26
    3.6.2 SIM3000 模块  26-27
  3.7 本章小结  27-29
第4章 采集终端软件设计  29-45
  4.1 μC/OS-Ⅱ 操作系统简介  29
  4.2 μC/OS-Ⅱ 的体系结构  29-31
  4.3 实时系统μC/OS-Ⅱ 移植  31-34
    4.3.1 OS_CPU.H 文件移植  31
    4.3.2 OS_CPU_C.C 文件移植  31-34
  4.4 传感器数据采集程序设计  34-40
    4.4.1 软件流程图  35-36
    4.4.2 通信协议具体实现  36-38
    4.4.3 数据采集测试  38-40
  4.5 GPRS 通信程序设计  40-42
  4.6 SD 卡文件系统  42-44
    4.6.1 文件系统简介  42
    4.6.2 FatFS 文件系统移植  42-44
  4.7 本章小结  44-45
第5章 WEB 服务器设计  45-52
  5.1 系统架构  45-47
  5.2 技术路线  47
  5.3 系统开发工具及运行环境  47-48
  5.4 系统功能  48
  5.5 系统测试  48-51
  5.6 本章小结  51-52
第6章 总结与展望  52-53
参考文献  53-55
附录 A UC/OS-Ⅱ 移植代码  55-61
附录 B FATFS 移植代码  61-65
攻读学位期间的研究成果  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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