發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 14:31

  本文關(guān)鍵詞：基于GPRS的低功耗數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： GPRS μC/OS-III 嵌入式系統(tǒng) 低功耗

【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線采集和傳輸,滿足不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集需求,本課題設(shè)計(jì)了一款基于GP RS無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸模塊。本模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)脈沖量等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集,然后利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)或者以短消息的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳,并可以選擇將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器或者是用戶手機(jī)。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理和無線傳輸工作,無需人工干預(yù)。通過對(duì)本設(shè)計(jì)的應(yīng)用,可以大大減小遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的難度和成本。通過對(duì)用戶需求的分析以及對(duì)國內(nèi)外同類型設(shè)計(jì)的研究,本課題采用電池供電。為了保證系統(tǒng)續(xù)航能力,在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了整機(jī)功耗的問題,通過低功耗技術(shù)的研究和系統(tǒng)功耗分析,對(duì)硬件系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行低功耗處理。同時(shí),利用微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件部分的電源調(diào)度以及對(duì)系統(tǒng)工作頻率動(dòng)態(tài)管理,達(dá)到最大限度降低系統(tǒng)功耗的目的。結(jié)合芯片手冊(cè)和相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn),對(duì)方案可行性進(jìn)行論證分析,給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體方案。從產(chǎn)品低功耗要求出發(fā),嵌入式微處理器選用32位的低功耗AR M作為系統(tǒng)的主控芯片,并選擇植入μC/OS-II I操作系統(tǒng),大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可控性和可操作性;無線通訊模塊選用希姆通公司的S IM800C GP RS無線收發(fā)模塊,利用GPR S網(wǎng)絡(luò),基于T CP/IP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。在軟件實(shí)現(xiàn)方面,本文給出了系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理、傳輸、檢測(cè)以及功耗調(diào)理等不同操作時(shí)的設(shè)計(jì)思路和具體實(shí)現(xiàn)流程。通過軟件對(duì)系統(tǒng)各個(gè)不同模式的實(shí)時(shí)切換以及對(duì)不同工作模式下系統(tǒng)工作頻率的動(dòng)態(tài)管理,使得系統(tǒng)整機(jī)功耗得到了更進(jìn)一步的下降。本設(shè)計(jì)在電源管理部分添加的針對(duì)鋰原電池的預(yù)警功能,是在前人設(shè)計(jì)中從未出現(xiàn)過的,該功能不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池?cái)嚯姷念A(yù)警,更可以為系統(tǒng)持續(xù)續(xù)航,減少電池更換周期造成的數(shù)據(jù)丟失。硬件平臺(tái)的搭建工作以及軟件的編譯工作完成以后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試以及功能性和技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試。通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析,證明本設(shè)計(jì)能夠滿足用戶功能上的需求,在技術(shù)上也達(dá)到了對(duì)技術(shù)指標(biāo)的預(yù)期。同時(shí),通過對(duì)系統(tǒng)功耗的測(cè)試和與之前的同類設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比,系統(tǒng)在功耗方面優(yōu)于絕大多數(shù)同類產(chǎn)品。最后,由于整個(gè)系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法,極大的增加了系統(tǒng)的通用性和可移植性,對(duì)其他類似模塊的開發(fā)具有參考意義。
【關(guān)鍵詞】：GPRS μC/OS-III 嵌入式系統(tǒng) 低功耗
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP274.2;TN929.532
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 課題研究背景與意義11
• 1.2 課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要特色12-13
• 1.4 本文主要完成工作及結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方案14-22
• 2.1 需求分析14-15
• 2.1.1 系統(tǒng)主要應(yīng)用場(chǎng)合14
• 2.1.2 系統(tǒng)功能需求分析14-15
• 2.2 系統(tǒng)終端總體概述15-16
• 2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案16-19
• 2.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)方案16-17
• 2.3.2 數(shù)據(jù)處理及控制模塊設(shè)計(jì)方案17
• 2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)方案17-18
• 2.3.4 其它功能模塊設(shè)計(jì)方案18-19
• 2.3.5 硬件總體設(shè)計(jì)方案19
• 2.4 移動(dòng)通信技術(shù)概述19-20
• 2.4.1 GPRS特點(diǎn)及其應(yīng)用19-20
• 2.4.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)中的TCP/I P流量管理20
• 2.5 系統(tǒng)方案可行性分析20-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第三章 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究22-36
• 3.1 硬件架構(gòu)分析22-25
• 3.1.1 微控制器選取22-23
• 3.1.2 GPRS無線通訊模塊選取23-25
• 3.2 系統(tǒng)功耗分析25-28
• 3.2.1 嵌入式系統(tǒng)功耗分析25-27
• 3.2.2 系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)思路27-28
• 3.3 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)28-29
• 3.3.1 系統(tǒng)抗干擾分析28-29
• 3.3.2 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)思路29
• 3.4 系統(tǒng)電源完整性設(shè)計(jì)29-35
• 3.4.1 電源噪聲分析30
• 3.4.2 電源噪聲的抑制30-32
• 3.4.3 電池耗電監(jiān)控電路設(shè)計(jì)32-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)36-59
• 4.1 引言36
• 4.2 硬件系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)36-37
• 4.3 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)37-40
• 4.3.1 電流電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)37-39
• 4.3.2 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.4 控制模塊設(shè)計(jì)40-42
• 4.4.1 控制模塊功能分析40
• 4.4.2 STM32L 152 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-41
• 4.4.3 外部存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)41-42
• 4.4.4 調(diào)試接口設(shè)計(jì)42
• 4.5 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)42-46
• 4.5.1 SIM800C外圍電路設(shè)計(jì)42-45
• 4.5.1.1 開關(guān)機(jī)電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.5.1.2 sim卡電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.5.2 RS485 電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.6 人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)46-48
• 4.6.1 屏顯電路設(shè)計(jì)47-48
• 4.6.2 按鍵及觸發(fā)電路設(shè)計(jì)48
• 4.7 傳感器電路設(shè)計(jì)48-50
• 4.7.1 濕度傳感器原理48-49
• 4.7.2 濕度傳感器電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.8 系統(tǒng)電源部分設(shè)計(jì)50-58
• 4.8.1 BOOS T電源設(shè)計(jì)52-55
• 4.8.2 BUCK電源設(shè)計(jì)55-56
• 4.8.3 LD O設(shè)計(jì)56-58
• 4.9 本章小結(jié)58-59
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)59-61
• 5.3 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計(jì)61-68
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序設(shè)計(jì)61-62
• 5.3.2 通訊服務(wù)程序設(shè)計(jì)62-65
• 5.3.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)程序設(shè)計(jì)65-67
• 5.3.4 系統(tǒng)功耗調(diào)理服務(wù)程序設(shè)計(jì)67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 系統(tǒng)測(cè)試及功能驗(yàn)證69-77
• 6.1 引言69
• 6.2 測(cè)試平臺(tái)介紹69-70
• 6.3 系統(tǒng)硬件部分測(cè)試70-73
• 6.3.1 硬件系統(tǒng)單板調(diào)試70-71
• 6.3.2 電源部分測(cè)試71-73
• 6.3.3 模擬通道測(cè)試73
• 6.3.4 采集調(diào)理電路精度73
• 6.4 系統(tǒng)功能性測(cè)試73-75
• 6.4.1 現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)試73-74
• 6.4.2 數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試74-75
• 6.4.3 系統(tǒng)功能驗(yàn)證75
• 6.5 整機(jī)功耗測(cè)試75-76
• 6.6 本章小結(jié)76-77
• 第七章 總結(jié)與展望77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-82
• 碩士期間的研究成果82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王月愛;王勃;;電源技術(shù)的應(yīng)用研究與發(fā)展趨勢(shì)[J];中國集成電路;2012年04期

2 申偉;唐萬明;王楊;;高速PCB的電源完整性分析[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年24期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 丁同浩;高速數(shù)字電路電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與噪聲抑制分析[D];西安電子科技大學(xué);2012年

2 李君;系統(tǒng)級(jí)封裝的電源完整性分析和電磁干擾研究[D];西南交通大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉曉蕓;基于GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];青島科技大學(xué);2013年

2 劉躍磊;利用GPRS實(shí)現(xiàn)水資源數(shù)據(jù)采集與傳輸[D];西安電子科技大學(xué);2012年

3 李鈺峰;高速PCB電源完整性研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

4 李蘭春;基于ARM的GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)[D];太原理工大學(xué);2012年

5 張建新;高速PCB的信號(hào)和電源完整性問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 劉國忠;基于GPRS的無線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];山東科技大學(xué);2011年

7 衛(wèi)革;基于GPRS的遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];北方工業(yè)大學(xué);2010年

8 黃麗軍;遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和傳輸終端的研究和設(shè)計(jì)[D];北京郵電大學(xué);2009年

9 王振起;基于單片機(jī)和GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2009年

10 王真真;基于GPRS嵌入式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];浙江大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1049374