本文關(guān)鍵詞：新型光譜組件的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)是物品間通過(guò)信息傳感技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息處理、交換的一種網(wǎng)絡(luò)概念。近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)、食品安全等領(lǐng)域?qū)ξ镔|(zhì)成分分析的需求不斷增加。近紅外光譜分析作為一種常用的物質(zhì)成分分析技術(shù),具有快速、無(wú)損、可多組分同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)研制具有近紅外光譜分析能力的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),可以給物聯(lián)網(wǎng)增加物質(zhì)成分感知能力,進(jìn)一步增加物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍。相比傳統(tǒng)的大型光譜分析設(shè)備,物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)所具有的微型化、低功耗和便攜性,有助于將近紅外光譜分析推入一個(gè)新的發(fā)展階段。本文首先結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r、近紅外光譜分析的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),闡述了光譜傳感物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要意義和廣闊前景。然后分析了多種光譜分析設(shè)備的常用技術(shù),確定了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,解釋了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的工作流程。光譜節(jié)點(diǎn)的光譜感知功能由上海技術(shù)物理研究所研制的新型光譜組件完成(發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105371951A,2016.03.02),該組件內(nèi)包括集成分光片、感知芯片、專(zhuān)用電路芯片,其波長(zhǎng)范圍為1350nm到1538nm。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了光譜節(jié)點(diǎn)的研制過(guò)程,主要有利用Spartan-6系列FPGA設(shè)計(jì)光譜組件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的控制信號(hào),光譜數(shù)據(jù)采集和無(wú)線傳輸電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),FPGA和MSP430單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)、編譯和下載。本論文完成了整個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試,并利用一款峰值波長(zhǎng)為1526.2nm的LD和氙燈進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)工作狀況穩(wěn)定,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。得益于光譜組件的集成化設(shè)計(jì),節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)具有微型化和低功耗的特點(diǎn),其外形尺寸約為9.0cm×8.5cm×5.0cm,工作電流小于60mA,有效光譜傳輸距離大于150米。
【關(guān)鍵詞】：物聯(lián)網(wǎng) 新型光譜組件 光譜分析 FPGA
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 前言11-19
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 近紅外光譜分析在成分感知領(lǐng)域的應(yīng)用14
• 1.2.3 光譜分析設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)14-17
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 光譜感知節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案19-23
• 2.1 感知節(jié)點(diǎn)的整體設(shè)計(jì)方案19-21
• 2.2 光譜感知組件21-22
• 2.3 感知節(jié)點(diǎn)的工作原理22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 光譜感知節(jié)點(diǎn)的硬件電路23-35
• 3.1 光譜組件的驅(qū)動(dòng)電路23-24
• 3.2 FPGA芯片的外圍電路24-29
• 3.2.1 電源和退耦電路25-26
• 3.2.2 FPGA的配置電路26-27
• 3.2.3 FPGA的晶振電路27-28
• 3.2.4 FPGA接口及電平轉(zhuǎn)換電路28-29
• 3.3 光譜數(shù)據(jù)采集電路29-31
• 3.4 MSP430外圍電路31-33
• 3.5 電源和參考電壓設(shè)計(jì)33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 光譜感知節(jié)點(diǎn)的軟件編程35-46
• 4.1 FPGA程序設(shè)計(jì)35-42
• 4.1.1 光譜組件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)36-39
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集電路的控制信號(hào)設(shè)計(jì)39-42
• 4.2 MSP430系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)42-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 第五章 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)46-52
• 5.1 系統(tǒng)調(diào)試46-49
• 5.2 光譜感知節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)49-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 第六章 總結(jié)52-54
• 附錄：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的PCB電路板54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄63
• 攻讀碩士學(xué)位期間技術(shù)成果63-64
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表64

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