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基于ARM9的温湿度智能网络监控系统设计

作　者: 张维昭
导　师: 马胜前
学　校: 西北师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: 无线通信以太网模糊控制 ARM9 Linux
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

温湿度监控先后经历了人工测量、分散仪表控制、集中计算机监控、分布式监控等阶段,并且随着社会科技的不断进步,人们对温湿度监控的实时性、网络化、智能化等方面提出了新的要求。因此本文设计了基于ARM9的温湿度智能网络监控系统,在深入研究学习无线通信网络、嵌入式系统开发、模糊控制算法等知识的基础上,完成了温湿度数据采集终端、通信网络、温湿度模糊控制算法、ARM9监控中心及PC机监控软件等的设计与开发工作。温湿度数据采集终端主要实现工业现场温湿度数据的采集,主要包括数据存储电路、看门狗电路、串口通信电路、实时时钟等电路的设计。通信网络主要包括ZigBee通信网络和GSM通信网络的搭建、本地PC与远程PC的以太网通信三个方面的工作,ZigBee通信网络用于实现数据采集终端与ARM9监控中心的数据通信,GSM通信网络用于实现系统与用户手机的远距离通信,而实现本地PC与远程PC的以太网通信,为监控系统接入工厂局域网提供了方便。温湿度模糊控制算法主要包括温度模糊控制算法、湿度模糊控制算法以及温湿度解耦模糊控制算法的设计三个方面工作,温湿度解耦模糊控制算法考虑温湿度的耦合关系,尽量消除它们之间的相互影响。在ARM9监控中心主要完成了Linux内核移植、文件系统的建立、以及相关驱动程序的编写,实现基于Qt/Embedded的温湿度实时监控软件,用于温湿度数据的实时显示、存储、以及系统参数设置等多项功能。PC机监控软件包括本地PC客户端和远程PC客户端两个版本。主要实现了实时监控数据的显示、自动监控状态参数的设置、采集数据的存储与绘图、历史数据库的导出与导入等功能。本文设计的基于ARM9的温湿度智能网络监控系统,具有实时监控、智能控制、数据曲线绘制、历史数据的导入与导出等功能,样机经过长时间工业测试,系统运行稳定可靠,具有良好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 引言  8
  1.2 温湿度监控的研究现状  8-9
  1.3 嵌入式系统简介  9-10
  1.4 本文的研究内容和主要工作  10-12
第2章系统硬件的设计与实现  12-28
  2.1 系统总体结构框图  12
  2.2 数据采集终端的设计  12-19
    2.2.1 温湿度传感器的选型  12-14
    2.2.2 时钟电路  14-15
    2.2.3 看门狗电路  15-16
    2.2.4 数据存储电路  16-17
    2.2.5 显示键盘电路的设计  17-18
    2.2.6 串口通信电路的设计  18-19
  2.3 ZigBee 网络的搭建  19-20
  2.4 GSM 通信模块的设计  20-21
  2.5 ARM9 监控中心主要硬件电路设计  21-27
    2.5.1 ARM9 监控中心结构框图  21-22
    2.5.2 S3C2440 处理器结构及特点  22-23
    2.5.3 电源电路  23
    2.5.4 复位电路  23-24
    2.5.5 时钟电路  24
    2.5.6 存储系统  24-25
    2.5.7 SD 卡接口  25-26
    2.5.8 JTAG 调试接口  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章 ARM9监控中心软件设计  28-42
  3.1 嵌入式Linux 开发环境的建立  28-29
  3.2 BootLoader 的移植  29-30
  3.3 Linux 系统的移植  30-33
    3.3.1 Linux 2.6 内核特点  30-31
    3.3.2 Linux 内核的移植  31-32
    3.3.3 文件系统的构建  32-33
  3.4 QT/Embedded 开发环境的建立  33-35
    3.4.1 QT 简介  33-34
    3.4.2 QT/Embedded 开发环境的建立  34-35
  3.5 ARM9 监控中心QT 图形用户界面的开发  35-38
    3.5.1 QT 主界面的开发  35-37
    3.5.2 QT 主界面的中文化  37-38
  3.6 多线程程序的设计  38-39
  3.7 相关驱动程序的设计  39-40
  3.8 本章小结  40-42
第4章模糊控制算法的设计  42-50
  4.1 模糊控制原理  42-43
    4.1.1 模糊控制及其特点  42
    4.1.2 模糊控制系统组成  42-43
  4.2 温湿度模糊控制算法的设计  43-49
    4.2.1 温湿度模糊控制器的设计  44-46
    4.2.2 温湿度解耦模糊控制器的设计  46-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章 PC机监控中心软件的设计  50-56
  5.1 系统参数的设置  50-52
    5.1.1 通信参数的设置  50-52
    5.1.2 自动监控参数的设置  52
  5.2 实时监控数据的显示  52-53
  5.3 温湿度数据的分析  53-55
    5.3.1 温湿度数据库的建立  53
    5.3.2 温湿度数据分析模块  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第6章总结和展望  56-58
参考文献  58-61
攻读学位期间所发表的论文和申请的专利  61-62
致谢  62

基于ARM9的温湿度智能网络监控系统设计

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