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一种制造车间无线信息交互终端硬件平台研究与开发

作　者: 宋辉
导　师: 鄢萍
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 车间 无线 信息交互终端 Wi-Fi 3G
分类号: TH186
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 13次
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内容摘要


制造车间是产品生产过程中信息流和物流的交汇处,通过现有的信息交互终端实现信息的查询,存储和发布,实现生产状态,物料信息,人员状态和工艺图纸的查询和管理。然而,目前用于车间的信息终端大部分都是基于有线网络的PC机或工控机组成的终端,其造价高,重量大,可操作性差,不方便移动和携带,制约着车间信息化技术的推广和应用。针对这些问题,本文提出了一种应用于制造车间信息管理的无线信息交互终端,通过基于Wi-Fi和3G无线通讯网络实现异构设备之间的跨平台访问,满足车间对轻便灵活,操作方便的无线终端的需要,改善车间层与企业控制层、设计层等上层信息交互困难的局面。本文着重对该无线信息交互终端的硬件平台的实现进行研究。本文首先在研究了国内外信息交互终端现状的基础上,对系统存在的问题进行了总结,并对无线信息交互终端硬件平台的功能需求进行了分析,提出了一种适用于制造车间的无线信息交互终端设备的硬件系统设计方案。然后针对提出的需求,对硬件系统各个功能模块进行详细的设计,包括了CPU选型,外围器件选型、各接口功能模块设计、无线通讯模块设计、电源管理和分配模块的设计等。接着阐述了该终端硬件电路的工程实现,按照高速数字电路对电路信号完整性和电磁兼容性要求,文中给出了保证系统能够可靠稳定运行的布局布线方法和PCB叠层结构。最后对主要功能模块进行了调试和性能测试,达到了预期的设计目的。系统调试和测试结果证明,该电路各个功能均能正常工作,满足功能需求,运行稳定,可靠性高。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题研究的背景及意义  8-12
    1.1.1 课题研究的背景  8
    1.1.2 嵌入式系统发展背景  8-9
    1.1.3 嵌入式信息终端在工业领域的应用  9-12
  1.2 国内外无线信息交互终端的现状及发展趋势  12-13
  1.3 制造车间信息交互终端的发展趋势  13-14
  1.4 本文解决的关键问题  14
  1.5 论文的主要研究内容和安排  14
  1.6 本章小结  14-16
2 制造车间无线信息交互终端的硬件体系结构  16-21
  2.1 现有车间信息交互终端的不适应性  16
  2.2 无线信息交互终端的需求分析  16-17
  2.3 无线信息交互终端的硬件功能指标  17
  2.4 基于WI-FI 和3G 通讯模块的移动终端的通讯方式  17-18
  2.5 无线信息交互终端的硬件体系结构  18-19
  2.6 本章小结  19-21
3 无线信息交互终端硬件设计  21-51
  3.1 嵌入式处理器的选型  21-24
  3.2 内存的设计  24-27
  3.3 存储器的设计  27-30
  3.4 时钟和复位电路的设计  30-32
  3.5 通讯模块的设计  32-39
    3.5.1 有线通讯模块的设计  32-34
    3.5.2 Wi-Fi 无线通讯模块的设计  34-37
    3.5.3 3G 无线通讯模块的设计  37-39
  3.6 主要外围模块设计  39-44
    3.6.1 USB 接口的设计  39-40
    3.6.2 SD 接口的设计  40-41
    3.6.3 RS-232/RS-485 接口设计  41-42
    3.6.4 人机接口的设计  42-44
    3.6.5 JTAG 接口设计  44
  3.7 电源模块的设计  44-50
    3.7.1 系统电源需求分析  45-48
    3.7.2 电池充电设计  48-50
  3.8 本章小结  50-51
4 制造车间无线信息交互终端硬件平台的工程实现  51-60
  4.1 高速数字电路中遇到的问题及其对策  51-53
    4.1.1 信号完整性问题  51
    4.1.2 信号完整性的对策  51-53
  4.2 无线信息交互终端硬件电路的PCB 设计  53-55
    4.2.1 PCB 的叠层设计  53-54
    4.2.2 系统的布局布线设计  54-55
  4.3 无线信息交互终端硬件电路的可靠性设计  55
    4.3.1 接口的ESD 防护  55
    4.3.2 减少电磁辐射  55
  4.4 系统调试  55-57
    4.4.1 调试步骤  56
    4.4.2 各部分调试  56-57
  4.5 系统性能和稳定性测试  57-59
  4.6 本章小结  59-60
5 结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
附录  64
  A. 作者在攻读学位期间发表或录用的论文目录  64
  B. 作者在攻读硕士学位期间从事的主要科研工作  64
  C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励  64

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械工厂（车间） > 生产技术管理
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