本文關(guān)鍵詞：基于Wi-Fi的無線傳感器采集傳輸模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：無線傳輸是目前通信領(lǐng)域內(nèi)使用最為頻繁的通信手段,本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用,設(shè)計(jì)了一種基于Wi-Fi的無線傳感器采集傳輸模塊。無線傳感器采集傳輸模塊的設(shè)計(jì),主要是將傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)通過濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)字處理單元進(jìn)行處理后,通過無線模塊以Wi-Fi通信方式發(fā)送到接收方,其目的是提高傳感器的使用靈活性,并降低因布線引起的飛行器設(shè)計(jì)復(fù)雜度,同時(shí)提升飛行器的有效載荷比。本設(shè)計(jì)中的Wi-Fi無線采集傳輸模塊采用ADS8365作為AD轉(zhuǎn)換模塊,FPGA是主要的控制單元,CC3200負(fù)責(zé)模塊的無線通信工作。設(shè)計(jì)中將傳感器的0~5V的模擬量輸出信號(hào)通過二階有源低通濾波器進(jìn)行初步濾波,利用FPGA控制ADS8365對(duì)模擬量信號(hào)以10K的采樣率進(jìn)行采樣,量化為16位的二進(jìn)制數(shù)據(jù),通過FIR濾波器對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行精確濾波處理,再將處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼并存儲(chǔ)于FPGA內(nèi)部開辟的異步FIFO中。最后CC3200讀取FPGA內(nèi)部異步FIFO中的數(shù)據(jù),進(jìn)行解碼校驗(yàn),提取有效數(shù)據(jù),進(jìn)行重新組合并編碼,并通過內(nèi)部Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線通信,有效數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到60KB/s�；赪i-Fi的無線采集傳輸模塊的實(shí)際測(cè)試,分信號(hào)發(fā)生器模擬試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)室實(shí)際測(cè)試兩種方式。模擬試驗(yàn)中將標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號(hào)與噪聲信號(hào)混合作為模塊的模擬量輸入,振動(dòng)試驗(yàn)室實(shí)際測(cè)試?yán)弥斜贝髮W(xué)研制的三向振動(dòng)傳感器作為實(shí)際的信號(hào)輸入,對(duì)兩種測(cè)試方式下的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析,表明所設(shè)計(jì)模塊的AD采集的采集精度高,采樣率滿足項(xiàng)目要求。FPGA的FIR濾波實(shí)時(shí)性好,濾波效果符合模塊的實(shí)際工作環(huán)境需求。無線通信距離遠(yuǎn),誤碼率低滿足實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：Wi-Fi通信 無線傳感器 AD采集 FIR濾波
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 引言8-16
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 無線傳感器研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)9-12
• 1.3 典型短距無線通信技術(shù)概述12-15
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容及工作15-16
• 2 無線通信相關(guān)技術(shù)16-23
• 2.1 IEEE802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)16-18
• 2.2 無線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)18-21
• 2.2.1 物理層關(guān)鍵技術(shù)18-20
• 2.2.2 MAC層關(guān)鍵技術(shù)20-21
• 2.2.3 信息安全技術(shù)21
• 2.3 Wi-Fi通信設(shè)計(jì)原則21-23
• 3 模塊硬件電路設(shè)計(jì)23-36
• 3.1 模塊整體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介23-24
• 3.2 傳感器模塊簡(jiǎn)介24-25
• 3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)25-30
• 3.3.1 芯片選型簡(jiǎn)介26-27
• 3.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)27-30
• 3.4 數(shù)字信號(hào)處理單元30-31
• 3.5 Wi-Fi無線通信模塊設(shè)計(jì)31-36
• 3.5.1 Wi-Fi通信芯片選型介紹31-33
• 3.5.2 CC3200外圍電路設(shè)計(jì)33-36
• 4 模塊軟件實(shí)現(xiàn)36-50
• 4.1 ADS8365時(shí)序控制36-38
• 4.2 FIR的FPGA實(shí)現(xiàn)38-42
• 4.2.1 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)38-40
• 4.2.2 FPGA的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)40-42
• 4.3 數(shù)據(jù)編碼與FIFO緩沖設(shè)計(jì)42-44
• 4.4 CC3200的軟件編寫44-50
• 4.4.1 TI-RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介44-46
• 4.4.2 CC3200的Wi-Fi通信功能實(shí)現(xiàn)46-50
• 5 系統(tǒng)試驗(yàn)分析50-60
• 5.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備50
• 5.2 傳感器信號(hào)的FIR濾波實(shí)現(xiàn)分析50-54
• 5.3 CC3200的Wi-Fi通信驗(yàn)證54-60
• 5.3.1 WiFi傳輸速率及可靠性分析54-56
• 5.3.2 振動(dòng)試驗(yàn)室實(shí)際測(cè)試分析56-60
• 6 總結(jié)和展望60-62
• 6.1 全文工作總結(jié)60-61
• 6.2 下一步工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及所取得的研究成果66-67
• 致謝67-68

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本文編號(hào)：781507