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基于ZigBee技术的奶牛活动量监测系统的研究与设计

作　者: 赵读俊
导　师: 鲍鸿
学　校: 广东工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 奶牛活动量 计步器 奶牛发情 ZigBee CC2430
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 61次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在奶牛养殖业中,奶牛的发情检测在奶牛繁殖管理中具有重要地位,及时发现奶牛发情有利于提高奶牛的繁殖率和产奶量,增加经济效益。因此,奶牛发情及时和准确鉴定变得举足轻重,传统的人工观察奶牛发情方法已不适应现代奶牛养殖业的发展要求。ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线传感器网络技术。它依据IEEE802.15.4标准能在成千上万个微小的传感器之间相互协调实现通信,可完成数据的采集、处理、融合及传输。它特别适合用于数据吞吐量小、不便远距离现场布线,网络覆盖面积大,不便频繁更换电池或充电的环境监测控制系统中。本文将无线传感器网络技术和计算机技术应用到奶牛养殖业,针对奶牛养殖场的特殊环境和及时判别奶牛发情的要求,设计了一种基于ZigBee技术的奶牛活动量监测系统。系统设计依据低成本、低功耗、高可靠性和远距离的原则,以无线射频芯片CC2430为硬件核心,利用ZigBee无线传感器网络技术在奶牛养殖场组建一个无线网络,通过无线网络定时地采集奶牛的活动量数据,并进行数据的处理分析,以判别奶牛是否发情。本文首先分析了ZigBee协议的层次结构,研究了协议各层的主要功能。在对ZigBee协议研究的基础上,针对奶牛活动量监测系统的设计要求和功能需求,提出了总体设计方案,给出了系统的软硬件框架。然后,完成了系统的软硬件的设计和实现,接着利用LabVIEW开发环境开发了上位机上的监测软件。最后,对整个系统进行了组网测试和结果分析,并对论文进行总结,提出今后工作的研究方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
Contents  10-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 研究意义  14-15
  1.3 国内外研究现状及分析  15-17
    1.3.1 国内研究现状  15-16
    1.3.2 国外研究现状  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-19
第二章 ZigBee无线通信技术  19-31
  2.1 ZigBee技术概述  19-20
  2.2 ZigBee技术的特点  20-21
  2.3 ZigBee协议的体系结构  21-27
    2.3.1 物理层  22-24
    2.3.2 MAC层  24-25
    2.3.3 网络层  25-26
    2.3.4 应用层  26-27
  2.4 ZigBee网络设备类型和网络结构  27-29
    2.4.1 ZigBee网络设备类型  27-28
    2.4.2 ZigBee网络扑拓结构  28-29
  2.5 几种无线通信技术比较  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章 奶牛活动量监测系统的总体设计  31-37
  3.1 奶牛发情的状态及发情判别方法  31-32
  3.2 牛舍环境和系统需求的分析  32-33
    3.2.1 牛舍环境的分析  32-33
    3.2.2 系统需求的分析  33
  3.3 系统总体设计方案  33-36
    3.3.1 系统整体结构设计  33-35
    3.3.2 系统工作过程  35-36
    3.3.3 软件开发平台  36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 系统硬件的设计与实现  37-50
  4.1 无线芯片的选择  37-38
  4.2 CC2430芯片概述  38-40
  4.3 协调节点的硬件设计  40-44
    4.3.1 电源电路  41-42
    4.3.2 串口通信电路  42-44
  4.4 路由节点的硬件设计  44-45
  4.5 终端节点的硬件设计  45-49
    4.5.1 振动传感器  46-47
    4.5.2 调理电路  47-49
  4.6 本章小结  49-50
第五章 系统软件的设计与实现  50-66
  5.1 软件总体结构及开发环境  50-51
  5.2 协调节点的软件设计  51-55
  5.3 终端节点的软件设计  55-59
  5.4 路由节点的软件设计  59-60
  5.5 建立网络  60-62
  5.6 监控中心监测软件的设计  62-65
  5.7 本章小结  65-66
第六章 系统测试及结果分析  66-72
  6.1 两点间通信距离测试  66-68
  6.2 功耗测试  68-69
  6.3 组网模拟测试  69-71
  6.4 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-76
攻读学位期间发表的论文  76-78
致谢  78

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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 > 数据处理、数据处理系统
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