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基于ARM和Zigbee的无线环境监测系统

作　者: 曹超
导　师: 赵建华
学　校: 西安工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 环境监测 ARM Linux Zigbee技术图形界面
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着电子技术的飞速发展,也带动了监测技术的不断发展。现代环境监测已经不仅仅局限于用单一的传感器和数据处理器,而是结合了多种技术的智能检测系统。我国工业化程度在不断提高,随之带来的环境污染也越来越严重,人们对环境的变化也变的越来越敏感,但是环境监测的技术相对滞后,监测手段单一、范围小,对于分散的监测点难以实现数据的统一管理,无线传感器网络的应用还处在初级阶段。针对以上问题本文设计了一个基于ARM和Zigbee的无线环境监测系统,实现多点采集环境中的温度、湿度、粉尘数据,并通过传感器网络对数据进行无线传输。本文以环境中温度、湿度、粉尘数据的采集,无线传输,实时显示并存储为主线。首先从理论角度研究了Zigbee技术、ARM技术、嵌入式Linux技术,在对无线监测系统进行了功能分析后设计了系统的总体构架。该系统采用模块化的设计,主要包括3部分：数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块。数据采集模块负责对环境中的温度、湿度、粉尘进行采集,采集模块使用了传感器技术；数据传输模块主要负责网络的建立和接收来自数据采集模块传感器节点所采集的数据,传输模块使用了Zigbee技术；数据处理模块用于数据的存储和显示,处理模块使用了ARM技术和嵌入式Linux技术。按照系统的总体构架设计了各个模块的硬件电路和软件程序。其次,本文构建了嵌入式开发平台,并移植了Linux操作系统,编写了硬件的驱动程序,并利用QT和SQLite设计了监测中心的图形界面,该图形界面具备节点数据显示、历史数据查看、数据存储的功能。最后,对该系统的可行性进行了多次的实验,实验结果表明该系统达到了实时、无线、准确监测环境巾温度、湿度、粉尘的目的,且系统稳定可靠,提供了一个将不同监测区域组成一个无线网络并将监测数据进行集中管理的方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外的研究现状  9
  1.3 论文的结构安排和所做的工作  9-11
2 无线环境监测系统关键技术  11-17
  2.1 Zigbee技术  11-13
    2.1.1 Zigbee网络体系结构  11-12
    2.1.2 Zigbee网络拓扑  12-13
  2.2 ARM处理器及嵌入式Linux  13-16
    2.2.1 ARM处理器  13-14
    2.2.2 嵌入式Linux操作系统  14-16
  2.3 小结  16-17
3 无线环境监测系统的硬件设计  17-30
  3.1 监测系统整体框图  17-18
  3.2 采集模块及数据传输模块硬件设计  18-23
    3.2.1 硬件选型  18-22
    3.2.2 硬件接口连接图  22-23
  3.3 数据处理模块硬件设计  23-29
    3.3.1 硬件选型  24-25
    3.3.2 ARM处理器底板电源电路设计  25
    3.3.3 USB电路设计  25-26
    3.3.4 SD卡接口电路设计  26-27
    3.3.5 串口电路设计  27-28
    3.3.6 LCD接口电路设计  28-29
  3.4 小结  29-30
4 无线环境监测系统的软件设计  30-37
  4.1 无线环境监测系统软件结构图  30
  4.2 数据采集模块软件设计  30-34
    4.2.1 软件开发平台介绍  31-32
    4.2.2 监测系统采集节点软件设计  32-34
  4.3 数据传输模块软件设计  34-36
  4.4 小结  36-37
5 无线环境监测系统图形用户界面设计与开发  37-50
  5.1 嵌入式开发平台的建立  37-39
  5.2 Linux下的数据库  39-41
    5.2.1 嵌入式SQLite数据库  40
    5.2.2 SQLite数据库的安装  40-41
  5.3 建立QT图形界面开发平台  41-46
    5.3.1 QT介绍  41-43
    5.3.2 QT信号与槽机制  43-44
    5.3.3 Linux下安装QT  44-46
  5.4 监测系统图形界面设计  46-49
  5.5 小结  49-50
6 应用程序向ARM上的移植  50-72
  6.1 Linux文件系统的构建  50-52
  6.2 Linux设备驱动程序  52-60
    6.2.1 串口驱动  53-56
    6.2.2 触摸屏驱动程序  56-60
  6.3 Linux向ARM上的移植  60-67
    6.3.1 Boot Loader的移植  60-61
    6.3.2 内核的移植  61-64
    6.3.3 应用程序的移植  64-67
  6.4 实验结果分析  67-71
  6.5 小结  71-72
7 结论  72-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77-78
致谢  78-80

基于ARM和Zigbee的无线环境监测系统

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