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基于ARM9的环境监测平台设计

作 者: 王传秒
导 师: 王太宏; 陈立宝; 龚岳平
学 校: 湖南大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 物联网 ARM9 传感器 监控 BOA服务器
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 36次
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内容摘要


随着信息技术的高速发展,智能化与物联网技术已经成为新一代信息技术研究的热点。智能化环境监测系统将无线通讯技术、嵌入式技术和物联网技术有机结合起来,智能化控制和管理各类传感器的数据采集、传输与分析,满足人工对环境监测平台操作的简单化、智能化的需求;另一方面智能化环境监测系统能够方便地应用于实验室、家居、工厂等环境监测、安全防卫,以及抢险救灾现场的环境监测与分析,具有广泛的发展前景与应用需求。本文研究分析了物联网的发展现状与趋势,详细分析了嵌入式技术、无线通讯技术、传感器技术的应用情况,结合当前环境监测系统的发展情况,设计出一种稳定、可靠、实用的智能化环境监测系统实现方案。文中主要完成以下几方面的工作:首先,系统设计方案的选择论证。系统将采用ARM9微处理器为核心,控制多点传感器和视频图像的数据采集与传输,并通过PC机实现实时数据分析与反馈控制、视频监控、数据存储等功能。还采用小车为载体,实现系统的可移动性。其次,系统平台的搭建。系统硬件部分包括小车系统的设计、linux系统的搭建、交叉编译环境的配置、传感器模块和无线模块及USB摄像头模块的连接。软件部分包括动态网页代码、小车智能控制程序、BOA服务器和CGI的裁剪和移植、传感器和视频图像数据采集与传输的控制程序。最后,系统的联调运行。系统成功地运行在本实验室的环境监控领域,实现了对环境数据的智能化检测与显示控制,达到了预期的监测和控制功能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第1章 绪论  13-19
  1.1 课题背景与意义  13
  1.2 国内外发展现状与趋势  13-15
  1.3 相关应用技术介绍  15-17
    1.3.1 传感器技术  15-16
    1.3.2 无线通讯技术  16
    1.3.3 嵌入式技术  16-17
  1.4 论文主要内容  17-19
第2章 环境监测系统平台总体方案设计  19-27
  2.1 ARM 微处理器的介绍  19-21
    2.1.1 ARM 微处理器特点  19-20
    2.1.2 ARM 微处理器的体系结构  20-21
  2.2 ZigBee 结构介绍  21-24
    2.2.1 ZigBee 网络的体系结构  21-22
    2.2.2 ZigBee 协议中的节点  22
    2.2.3 ZigBee 网络的拓扑结构  22-24
  2.3 系统平台整体方案设计  24-26
    2.3.1 便捷式环境检测系统  25-26
    2.3.2 终端监控系统  26
    2.3.3 ZigBee 无线传输系统  26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 系统平台的硬件设计  27-44
  3.1 便捷式环境检测系统的硬件设计  27-34
    3.1.1 气体传感器模块  28-30
    3.1.2 氧气传感器模块  30-31
    3.1.3 温度传感器模块  31-33
    3.1.4 湿度传感器模块  33-34
  3.2 ARM9 中央处理系统的硬件设计  34-38
    3.2.1 S3C2440 微处理器  34-36
    3.2.2 电源模块  36-37
    3.2.3 复位电路  37
    3.2.4 USB 接口  37-38
  3.3 ZigBee 无线通讯模块外围电路设计  38-40
  3.4 终端监控系统的硬件设计  40-41
    3.4.1 网络接口  40-41
    3.4.2 串口 UART 接口  41
  3.5 小车系统  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 系统平台的软件设计  44-59
  4.1 系统主控 ARM9 上的开发环境搭建  44-48
    4.1.1 linux 交叉编译环境的建立  44-45
    4.1.2 内核的配置、编译与移植  45-47
    4.1.3 根文件系统的制作  47-48
  4.2 ZigBee 无线通讯模块程序设计  48-51
    4.2.1 协调器部分程序设计  48-50
    4.2.2 终端节点部分程序设计  50-51
    4.2.3 串口通信程序设计  51
  4.3 终端监控系统的软件设计  51-54
    4.3.1 BOA 服务器的移植  52-53
    4.3.2 网页代码的开发与设计  53-54
    4.3.3 视频图像程序的开发与移植  54
  4.4 便携式检测系统的软件设计  54-58
    4.4.1 小车控制程序设计  55-56
    4.4.2 环境数据检测程序设计  56-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 系统平台的联调与测试分析  59-65
  5.1 启动脚本的配置  59-60
  5.2 系统联调运行测试效果与分析  60-63
  5.3 系统实物展示及工作效果  63-64
  5.4 本章小结  64-65
结论与展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
附录 A 部分程序代码  72-75
附录 B 部分模块实物图  75-76

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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
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