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路面隔雪抗冰智能监控系统的研究

作　者: 刘金涛
导　师: 熊健民
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 嵌入式系统 温、湿度采集 远程传输 GPRS网络 uC/OS-II
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要


雨雪天气,如果对道路的情况不能及时了解,一旦道路积雪结冰将对行车安全构成极大的威胁。长期以来,对于道路的安全监测一直以人工或者有线监测为主,不仅需要花费大量的人力财力,得到的结果也不能完全满足安全需要。据了解,当大气的温度达到0℃以下、湿度达到90%以上时就有可能结冰,因此,我们研究出了一种新的路面监控技术,通过远程监测路面的温度和湿度等变化情况,从而执行相应的加热融冰工作,这对于保证桥梁、涵洞、机场跑道等一些特殊位置的路面安全显得尤为重要。本文主要研制了路面隔雪抗冰监控系统。该系统包括五大模块,分别是数据温、湿度采集前端、数据处理与发送终端、GPRS发送模块、上位机服务器软件和页面显示客户端。数据温、湿度采集前端分别采用AT89C2051和STC12C2052AD控制器,温、湿度采集模块分别采用的是DS18B20和SY-HS-220;数据处理与发送终端的主控制器采用LPC2138,软件基于嵌入式实时操作系统uC/OS-II 2.52;GPRS模块采用ZWG23A;上位机服务器的编程软件是VC6.0;客户端的实现是采用基于RIA模型的FLEX技术来开发的Web页面。本文首先介绍了嵌入式发展和路面监控系统的相关内容,接着介绍了本系统的整体设计方案,包括系统的功能、组成和工作过程,同时也简要阐述了本系统要用到的关键技术和开发工具。然后从硬件和软件两个方面介绍了数据采集前端的研制过程,它与数据处理与发送终端通过RS485组网连接。然后介绍了数据处理与发送终端,其硬件方面包括外围电路、LCD显示电路、加热控制电路;其软件方面从LCM驱动程序、串口驱动、定时器中断程序、整个软件架构等四个方面进行阐述。接着介绍了GPRS模块以及使用协议、配置过程,并给出了关键代码,同时也介绍了GPRS接收部分即上位机服务器的设计过程。文章在最后对RIA客户端做了简要介绍,并分模块对系统进行了测试与分析,在常温下完成了整个系统的功能,在模拟大气环境中测试了采集前端的放置位置,最后提出了本系统的不足之处和未来的工作方向。文章的附录给出了采集前端和处理终端的硬件电路设计原理图。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题来源及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
    1.2.1 嵌入式的发展及现状  10
    1.2.2 国内外路面监控的发展现状  10-11
  1.3 本文主要工作及论文安排  11-13
第2章 监控系统总体方案的设计  13-21
  2.1 系统的功能  13
  2.2 系统的组成  13-14
  2.3 系统的工作过程  14-15
  2.4 系统开发过程中使用的技术和开发工具  15-20
    2.4.1 串行通讯简述  15-17
    2.4.2 GPRS 技术介绍  17-18
    2.4.3 嵌入式ARM 处理器介绍  18-19
    2.4.4 开发工具与应用环境  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 数据温、湿度采集前端的设计  21-31
  3.1 数据温、湿度采集模块的硬件选择  21-23
    3.1.1 温度采集模块 DS18B20  21-22
    3.1.2 湿度采集模块SY-HS-220  22-23
    3.1.3 采集端处理器芯片的介绍  23
  3.2 数据温、湿度采集前端的硬件设计  23-26
    3.2.1 温度采集的硬件设计  23-24
    3.2.2 湿度采集的硬件设计  24-25
    3.2.3 PCB 设计  25-26
  3.3 数据温、湿度采集前端的软件设计  26-30
    3.3.1 温度采集的软件设计  26-28
    3.3.2 湿度采集的软件设计  28-30
  3.4 本章小结  30-31
第4章 数据处理与发送终端的设计  31-47
  4.1 芯片介绍  31-32
    4.1.1 主控制器LPC2138  31
    4.1.2 LCM（LCD Module）液晶显示模块OCM12864-3  31-32
  4.2 硬件设计  32-37
    4.2.1 LPC2138 外围接口电路的设计  32-33
    4.2.2 LCM 液晶显示部分的电路设计  33-34
    4.2.3 加热控制部分的电路设计  34-36
    4.2.4 PCB 设计  36-37
  4.3 软件设计  37-46
    4.3.1 发送与处理终端的软件架构  37-41
    4.3.2 LCM 显示驱动层的设计  41-44
    4.3.3 串口通信的驱动程序设计  44-45
    4.3.4 定时器中断程序  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章 基于GPRS 的远程无线传输  47-68
  5.1 GPRS 模块(DTU)ZWG-23A 简介  47
  5.2 GPRS 模块与ARM 之间的连接  47-49
  5.3 设备配置过程  49-52
    5.3.1 本地配置  49
    5.3.2 参数配置协议  49-52
  5.4 通过GPRS 模块传输数据的实现  52-55
    5.4.1 无线传输中的数据分析  52-53
    5.4.2 数据传输的实现  53-55
  5.5 基于VC 的服务器（上位机）的实现  55-60
    5.5.1 Socket 套接字  55-56
    5.5.2 上位机软件架构  56-60
  5.6 调试与实现  60-67
    5.6.1 采集前端的软硬件调试  60-62
    5.6.2 采集终端的软硬件调试  62-63
    5.6.3 整体网络通讯试验  63-67
  5.7 本章小结  67-68
第6章 全文总结与展望  68-71
  6.1 全文总结  68-69
  6.2 存在问题  69
  6.3 展望  69-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
附录  74-76
硕士期间公开发表的论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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