浅析传感器基于以太网分布式智能测控单元研制

论文导读：
摘要：嵌入式技术是一种将底层硬件设计，运用软件设计，传输通信设计等融为一体的技术，嵌入式技术的进展为经济社会的进展和人们生活质量水平的提升给予了很大的帮助，在安全监测方面显得尤为突出。随着安全监测范围的不断扩大，监测设备的逐渐增加，数据传输通信要求不断提升，传统的监测技术已满足不了设计要求，基于此，本论文以大坝安全自动化监测系统为背景提出一种基于以太网的分布式智能测控单元的研制策略。在充分浅析了大坝安全自动化监测系统设计要求的基础上，选择监测系统利用最为广泛的振弦式系列传感器作为测控单元前端传感器，振弦式传感器种类繁多，可测量包括水位、位移、变形、断层等物理信息。基于以太网的智能测控单元把以太网技术引入到终端监测设备与上位机通信设计中，终端设备用的32位处理器功能强大，为终端设备与上位机之间实现以太网通信提供了硬件基础。测控单元采取基于Cortex-M3的LM3S6965处理器作为整个测控单元的主制约器，制约测量通道的切换、前端振弦式传感器信号的采集、温度信号的采集、数据处理和传输。测控单元在以太网通信设计上，以LM3S6965及电路作为硬件平台，移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统作为系统软件平台，优化TCP/IP协议，构建了一个实时性、简单性、灵活性的监测系统。关键词：振弦式传感器论文LM3S6965论文μC/OS-Ⅱ论文TCP/IP协议论文
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ABSTRACT3-6
1 绪论6-10

1.1 课题的来源与背景6

1.2 课题探讨目的和作用6-7

1.3 国内外探讨近况7

1.4 本课题主要探讨内容7-10

2 系统总体构成10-18

2.1 系统设计原则及功能要求10

2.2 分布式网络拓扑结构10-11

2.3 振弦式传感器的探讨11-16

2.3.1 振弦式传感器的特点12

2.3.2 振弦式传感器的工作原理12-13

2.3.3 振弦式传感器的数学模型13-16

2.4 本章小结16-18

3 智能测控单元硬件设计18-38

3.1 智能测控单元总体设计18-19

3.2 振弦式传感器数据采集模块设计19-29

3.

2.1 扫频激振设计19-20

3.

2.2 拾振设计20-23

3.

2.3 等精度测量设计23-25

3.

2.4 温度测量设计25-29

3.3 通道选择模块设计29-31

3.4 电源模块设计31-33

3.5 处理器接口设计33-36

3.5.1 时钟电路设计33

3.5.2 复位电路设计33

3.5.3 JTAG接口电路设计33-34

3.5.4 I2C接口设计34-35

3.5.5 RS232/485接口设计35

3.5.6 以太网接口设计35-36

3.6 系统抗干扰设计36-37

3.7 本章小结37-38

4 智能测控单元软件设计38-48

4.1 上位机软件设计38-41

4.2 下位机软件设计41-45

4.

2.1 激振设计模块42-43

4.

2.2 拾振设计模块43-44

4.

2.3 温度测量模块44

4.

2.4 数据存储模块44-45

4.

2.5 实时时钟模块45

4.3 数据传输45-47

4.4 本章小结47-48

5 以太网通信设计48-60

5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统48-54

5.

1.1 μC/OS-Ⅱ的特点48-49

5.

1.2 μC/OS-Ⅱ内核结构49-50

5.

1.3 μC/OS-Ⅱ的移植50-52

5.

1.4 μC/OS-Ⅱ操作平台对各个模块的管理52-54

5.2 以太网通信54-58
5.

2.1 TCP/IP协议54-55

5.

2.2 嵌入式TCP/IP裁减55-56

5.

2.3 嵌入式TCP/IP具体实现56-58

5.3 本章小结58-60
6 总结与展望60-65

6.1 总结60

6.2 主要完成的工作60-63

6.3 展望63-65

参考文献65-69
附录69-88
攻读学位期间发表文章88-91
致谢91