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太阳能能量管理系统环境监测与通信系统研制

作　者: 张昕
导　师: 李德骏
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 物理电子学
关键词: 环境监测系统 SD存储 Linux AT91SAM9260 ZigBee
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 104次
引　用: 2次
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内容摘要


在国家大力提倡创建环保、节约型社会前提下,太阳能光伏发电系统成为国家投资的重点。太阳能能量管理系统是光伏发电系统的重要组成部分,它能够完成系统参数的采集与监控以及整个光伏发电系统的控制。而环境监测技术作为太阳能能量管理系统研究的部分之一,在整个系统中占有重要地位。本文结合国内外先进的环境监测技术,提出并实现了一种环境监测系统。该系统可以实现天气环境监测数据的实时、自动获取,而在整个采集监测系统中,控制系统是核心单元。本文的主要工作是太阳能能量管理系统中环境监测控制子系统的设计与实现。文章从环境监测系统总体设计、环境监测装置硬件设计及ARM-Linux系统建立、软件设计、系统调试等几部分对环境监测控制系统进行阐述。环境监测与通信系统设计是太阳能能量管理系统的子系统。该监控系统可以分为监测数据采集子系统和环境监测电子与通信子系统两部分。环境监测平台通过多个测量传感器(温度、湿度、光照度、风力风向等)获取天气环境数据。然后将采集的数据保存到大容量的SD卡和USB存储设备中。环境监测电子与通信系统通过串口(RS232)获得采集到的数据,通过A/D采样读取电池电压值。采集到的数据存储后在预定时间通过ZigBee模块发送给监控中心。整个监控系统工作周期为24小时。通信平台采用太阳能电池和蓄电池组合供电,这样提高了整个系统的可靠性。环境监测控制系统采用接口资源丰富的AT91SAM9260作为核心芯片,该芯片包括性能高达200 MIPS的ARM926EJ-S内核,1个SSC,4个USART,2个2线制的UARTs,多个自带的串口不需要外扩,降低了系统的整体功耗,自带4个10-bit的ADC,以满足多种数据的采集、存储以及通信需求。同时选用Linux作为操作系统。软件设计上采用模块化设计,包括多串口数据采集模块、读写文件模块、ZigBee通信模块等,监测平台的上位机界面采用VB来编写。实验表明,环境监测电子与通信系统功能完善,运行稳定,天气环境数据能按时采集、准确的传送到监测中心,达到了设计要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题背景  9-10
  1.3 太阳能能量管理系统的研究现状  10-13
  1.4 课题研究内容  13-14
  1.5 论文的组织结构  14-15
2 环境监测与通信系统总体设计  15-23
  2.1 环境监测系统总体设计的基本原则  15-16
  2.2 设计方案论证  16-21
    2.2.1 嵌入式系统概述  16-17
    2.2.2 嵌入式处理器选择  17-19
    2.2.3 操作系统选择  19-20
    2.2.4 通讯方式选择  20-21
  2.3 环境监测与通信系统的总体设计  21-22
  2.4 小结  22-23
3 环境监测装置硬件设计  23-40
  3.1 环境监测系统整体设计  23-25
    3.1.1 数据采集模块  23-24
    3.1.2 数据转发模块  24-25
  3.2 AT91SAM9260 介绍  25-26
  3.3 核心板设计  26-28
  3.4 底板电路设计  28-35
    3.4.1 电源部分  28
    3.4.2 GPIO 电路  28-29
    3.4.3 USB 接口电路  29
    3.4.4 SD 卡接口电路  29-33
    3.4.5 以太网接口电路  33-34
    3.4.6 USART 接口电路  34-35
  3.5 通信系统设计  35-39
    3.5.1 ZigBee CC2430 模块介绍  36-37
    3.5.2 CC2430 通信模块设计  37-39
  3.6 低功耗设计  39-40
  3.7 小结  40
4 环境监测装置的ARM-Linux 系统的建立  40-49
  4.1 Linux 概述  40-42
    4.1.1 Linux 系统历史和特点  40-42
    4.1.2 Linux 系统组成  42
  4.2 Linux 的开发过程  42-49
    4.2.1 交叉编译环境介绍  42-43
    4.2.2 Linux 移植概述  43-44
    4.2.3 根文件系统介绍  44-46
    4.2.4 Bootloader 的移植  46-48
    4.2.5 Linux 开发环境配置  48-49
  4.3 小结  49
5 系统软件设计  49-60
  5.1 主程序设计  49-50
  5.2 串口读写程序  50-54
  5.3 文件读写程序  54-55
  5.4 ZigBee 组网  55-57
  5.5 数据格式介绍  57-58
  5.6 通信协议制定  58
  5.7 数据监测平台上位机界面设计  58-59
  5.8 小结  59-60
6 系统调试  60-62
  6.1 硬件调试  60
  6.2 软件调试  60
  6.3 综合测试  60-61
  6.4 小结  61-62
7 总结与展望  62-63
  7.1 工作总结  62
  7.2 系统改进与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-68
附录  68

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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 > 集中检测与巡回检测系统
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