發(fā)布時間：2018-01-09 13:31

  本文關(guān)鍵詞：基于ARM的顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)研究　出處：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 環(huán)境監(jiān)測 4G無線通訊模塊 Dust Sensor灰塵傳感器 自適應(yīng)算法RLS S3C2440A

【摘要】：當今社會,環(huán)境問題已越來越影響人們的生活和國民經(jīng)濟的發(fā)展,尤其大氣中的PM2.5和PM10,醫(yī)學(xué)研究表明人體生理結(jié)構(gòu)對PM2.5幾乎沒有任何過濾和阻攔作用,主要對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害。目前迫切需要一個能夠?qū)M2.5和PM10濃度進行實時采集和傳輸?shù)沫h(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)實時監(jiān)測。本文提出一種基于ARM的顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng),與市場上的產(chǎn)品相比,本系統(tǒng)主控芯片采用Samsung公司的S3C2440A微控器取代單片機,傳感器采用Dust Sensor灰層傳感器,并且新加入當前非常成熟的4G無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)替代GPRS移動網(wǎng)絡(luò)提高傳輸速率和自適應(yīng)RLS算法提高采集精度,以此實現(xiàn)對可吸入顆粒物的實時采集與傳輸。本文主要研究如下:一、對顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)的無線通信技術(shù)和自適應(yīng)算法進行研究本系統(tǒng)采用4G無線通訊技術(shù),對LET的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)進行研究,主要研究了用戶面和控制面協(xié)議棧,并對LMS、NLMS和RLS三種自適應(yīng)濾波算法進行深入研究,以及對三種自適應(yīng)濾波算法進行MATLAB仿真對比,結(jié)果表明RLS濾波算法對去噪聲效果最優(yōu)。二、對基于ARM的顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和硬件設(shè)計本課題根據(jù)顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)的設(shè)計要求,提出一種顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu),并且根據(jù)提出的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu),搭建了基于S3C2440A微處理器的硬件結(jié)構(gòu),主要包括S3C2440A其外圍電路、接口電路、供電模塊、采集模塊、4G無線通訊模塊和A/D模塊。同時根據(jù)PCB制版原則,完成顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)控制電路PCB制作。三、對顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)的軟件設(shè)計在對顆粒物采集及遠傳系統(tǒng)的硬件分析和設(shè)計基礎(chǔ)上,在KeilμVision5的開發(fā)環(huán)境下,采用C語言編程,完成對顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)的軟件設(shè)計,主要包括:嵌入式Linux系統(tǒng)的搭建、應(yīng)用程序和驅(qū)動程序的設(shè)計,且在軟件中對顆粒物濃度采集及遠傳系統(tǒng)進行模塊化調(diào)試。同時采用C/S架構(gòu)設(shè)計了系統(tǒng)上位機。四、對顆粒物采集及遠傳系統(tǒng)的測試與分析在顆粒物采集及遠傳系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計完成后,對系統(tǒng)進行測試,測試項目主要包括通信功能測試、數(shù)據(jù)采集測試、USB-4G誤碼率測試和系統(tǒng)整體測試。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)4G無線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量強,下載速度快,采集模塊采集到的數(shù)據(jù)準確等,并且整個系統(tǒng)小巧輕便、功耗低、易于安裝等。
[Abstract]:Nowadays, environmental problems have more and more influence on people's life and the development of national economy, especially PM2.5 and PM10 in the atmosphere. Medical studies have shown that human physiological structure has little effect on filtering and blocking PM2.5. There is an urgent need for an environmental monitoring system that can collect and transmit PM2.5 and PM10 concentrations in real time. In this paper, a particle concentration collection and remote transmission system based on ARM is proposed, which is compared with the products in the market. The S3C2440A microcontroller of Samsung Company is used to replace the single chip microcomputer, and the Dust Sensor grey layer sensor is used in the main control chip of the system. And the new 4G wireless mobile communication network to replace the GPRS mobile network to improve the transmission rate and adaptive RLS algorithm to improve the acquisition accuracy. In order to achieve the real-time acquisition and transmission of respirable particulates. The main research in this paper is as follows: 1. Research on Wireless Communication Technology and Adaptive algorithm of Particle concentration acquisition and remote Transmission system this system adopts 4G wireless communication technology to study the network architecture and network protocol stack architecture of LET. The user surface and control surface protocol stack are studied, and three adaptive filtering algorithms, LMS NLMS and RLS, are studied in detail. Three adaptive filtering algorithms are compared by MATLAB simulation. The results show that the RLS filtering algorithm is the best to remove noise. 2. The whole structure design and hardware design of the particle concentration collection and remote transmission system based on ARM this subject is based on the design requirements of the particle concentration collection and remote transmission system. A whole structure of particle concentration acquisition and remote transmission system is proposed, and the hardware structure based on S3C2440A microprocessor is built according to the overall structure of the proposed system. S3C2440A includes its peripheral circuit, interface circuit, power supply module, acquisition module, 4G wireless communication module and Ar / D module. At the same time, according to the PCB plate-making principle. Finish the concentration acquisition and remote transmission system control circuit PCB. Third, the software design of the particle concentration acquisition and remote transmission system based on the hardware analysis and design of the particle collection and remote transmission system. In the development environment of Keil 渭 Vision5, using C language programming, the software design of the concentration collection and remote transmission system of particulate matter is completed, including: the construction of embedded Linux system. Application program and driver design, and in the software to collect the concentration of particulate matter and remote transmission system modularization debugging. At the same time, the system using C / S architecture to design the upper computer. 4. The test and analysis of the particle acquisition and remote transmission system after the completion of the hardware and software design of the particle acquisition and remote transmission system, the system is tested. The test items mainly include communication function test and data acquisition test. The test results show that the 4G wireless network communication quality is strong, the download speed is fast, the data collected by the acquisition module is accurate and so on. And the whole system is small and light, low power consumption, easy to install and so on.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP274;TN929.5

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本文編號：1401615