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高速公路路面结冰检测系统的研究

作　者: 冯金龙
导　师: 唐慧强
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 结冰检测 道路交通 ZigBee 无线传感器网络 CC2530
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 194次
引　用: 1次
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内容摘要


人们对道路交通气象信息的需求日益增长,而道路结冰是道路交通气象要素中最为重要的要素之一,与人们的日常生活、生产密不可分。因此,道路结冰的测量有着重要的意义。本文在大量查阅了国内外结冰探测方法的基础上,设计了基于ZigBee协议的高速公路路面结冰检测系统。该系统利用温度、路面阻值、振动信息三个参数来综合判断路面结冰状况。针对高速公路中采集的终端节点数目多,分布范围广等特点,利用ZigBee无线传感器网络技术来进行数据的传输。本文首先阐述了论文研究背景、意义和价值,接着对ZigBee协议进行了研究并详细介绍了检测系统的总体设计方案,然后对系统的终端节点与协调器节点部分进行了详细的理论分析和设计。同时,本文根据高速公路的特点设计了符合实际情况的无线传感器网络,实现了数据的收发与系统的监测。并在最后给出了数据采集的方案、数据处理的方法与实验结果。本文利用CC2530无线单片机作为现场智能检测仪表的终端节点、路由器节点、协调器节点(用于现场监控以及远程通信)。在基于CC2530无线芯片的基础上,根据实际道路路面状况的区别,利用ZigBee协议组成了多种网络,实现了对温度、路面阻值等常规参数的检测。经过测试,本系统工作稳定可靠,具有一定的市场价值和良好的发展前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 论文的研究背景  7
  1.2 论文的研究意义  7-8
  1.3 国内外研究现状  8-12
    1.3.1 国外研究现状  8-10
    1.3.2 国内研究现状  10-12
  1.4 论文的主要内容  12-14
第二章 无线传感器网络及检测系统集成研究  14-27
  2.1 无线传感器网络概述  14-16
    2.1.1 ZigBee的技术标准  14
    2.1.2 ZigBee的技术优势  14-16
  2.2 ZIGBEE协议框架  16-20
    2.2.1 物理层  17-18
    2.2.2 应用层  18-19
    2.2.3 网络层  19
    2.2.4 MAC层  19-20
  2.3 无线芯片CC2530  20-22
    2.3.1 CC2530芯片概述  20
    2.3.2 CC2530内部的一些重要单元  20-22
  2.4 检测系统集成研究  22-27
    2.4.1 检测系统设计要求  23
    2.4.2 高速公路路面结冰检测系统的研究  23-24
    2.4.3 检测系统的整体方案设计  24-26
    2.4.4 检测系统的无线组网设计  26-27
第三章 系统电路设计  27-44
  3.1 系统设计概述  27-28
  3.2 终端节点设计  28-33
    3.2.1 温度模块设计  28-31
    3.2.2 路面阻值模块设计  31-32
    3.2.3 振动模块设计  32-33
  3.3 协调器节点设计  33-40
    3.3.1 外扩存储器模块设计  33-34
    3.3.2 LCD显示模块  34-35
    3.3.3 通讯电路设计  35-38
    3.3.4 键盘控制电路设计  38-39
    3.3.5 时钟电路  39-40
  3.4 电源电路设计  40-42
    3.4.1 稳压电路设计  40-41
    3.4.2 基准电压电路设计  41
    3.4.3 电池电压检测电路  41-42
  3.5 复位、晶振及CC2530外围电路设计  42-43
  3.6 硬件抗干扰设计  43-44
第四章 无线传感网络及上位机设计  44-58
  4.1 高速公路路面结冰系统网络的实际应用  44-52
    4.1.1 星型网络拓扑设计  44-47
    4.1.2 簇树状网络拓扑设计  47-52
  4.2 两模块间的通信  52-54
    4.2.1 终端节点数据的发送  52
    4.2.2 主节点数据的接收  52
    4.2.3 两模块通信实验结果  52-54
  4.3 上位机设计  54-58
    4.3.1 VB串行通信原理  54-55
    4.3.2 VB上位机软件设计  55-58
第五章 数据采集、数据处理与实验结果  58-63
  5.1 数据采集  58-59
  5.2 数据处理  59-61
  5.3 实验结果  61-63
第六章 总结  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录  68-69
论文发表及专利  69

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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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