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基于IEEE1451.2智能传感器研究与设计

作　者: 刘建园
导　师: 王玉田；唐旭晖
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 智能传感器网络适配器传感器独立接口网络通信数据校正
分类号: TP212.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 151次
引　用: 1次
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内容摘要

为了解决智能传感器产品互不兼容问题,实现在网络条件下智能传感器接口的标准化,国际标准技术协会(NIST)和国际电子电气工程师协会(IEEE)于上个世纪90年代开始陆续颁布了一套IEEE1451智能传感器接口标准。该标准的提出,为通用智能传感器提供了一个可以共同遵循的基础,实现了传感器与网络之间的互通以及接口的标准化。本文对IEEE1451标准,特别是对IEEE1451.2标准定义的智能传感器接口模型与变送器数据表单作了深入研究,基于该标准,选择合适的软硬件开发平台设计了一种网络智能传感器测量系统。该系统主要包括三方面:第一,智能变送器接口模块STIM。STIM模块微处理器用来实现对ADC(DAC)的控制以及与NCAP通信;EEPROM作为STIM和NCAP的缓冲区以及实现智能传感器的电子数据表单TEDS存储、传感器基本信息配置等功能。第二,网络适配处理器NCAP。NCAP端采用DSP为主处理器,通过网络控制模块以及精简TCP/IP协议栈,实现以太网的无缝接入;配置DSP的同步串行口,实现与PC的异步数据传输;软硬件扩展DSP I/O口,设计了基于SPI传输格式的TII总线接口;无线网络测试单元,采用无线网络模块,基于Socket技术开发了远程测控平台。第三,数据校正引擎与网络通信软件。数据校正引擎采用最小二乘实现智能传感器线性化校正与敏感参量补偿。网络通信软件开发了HTM风格的嵌入式Web服务器,使用Visual C++、SQL等开发了基于PC机的无线网络通信软件。设计的该系统能够实现智能传感器的节点信息配置,参数自校正;应用于输油管道泄漏检测,可以实现远程数据传输、动态存储与实时波形显示等功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 传感器的发展  9-12
  1.2 本课题的提出  12-13
  1.3 IEEE1451 标准智能传感器国内外研究现状  13-15
  1.4 网络化智能传感器的应用前景  15-16
  1.5 课题研究的目的与意义  16-17
  1.6 本文的主要内容  17-19
第2章 IEEE1451 标准网络智能传感器模型  19-33
  2.1 IEEE1451 标准概述  19-24
  2.2 IEEE1451.2 标准  24-32
    2.2.1 智能传感器接口模型  24-30
    2.2.2 传感器独立接口  30-31
    2.2.3 网络适配处理器  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章网络智能传感器接口模块STIM 设计  33-49
  3.1 智能传感器接口模块总体设计  33-34
  3.2 STIM 硬件构成与功能执行  34-42
    3.2.1 核心处理芯片PIC16F877  34-36
    3.2.2 PIC16F877 扩展存储器  36-38
    3.2.3 智能传感器独立接口  38-41
    3.2.4 智能传感器电子数据表单  41-42
  3.3 STIM 主控程序  42-43
  3.4 STIM 访问TEDS  43-45
  3.5 TII 读写操作  45-47
  3.6 本章小结  47-49
第4章网络适配处理器NCAP 设计  49-73
  4.1 网络适配处理器总体设计  49-50
  4.2 系统硬件电路设计  50-58
    4.2.1 TMS320 C5402 芯片及其功能特点  50-52
    4.2.2 C5402 外扩芯片SRAM 与FLASH 及接口电路  52-53
    4.2.3 网络控制器及接口电路设计  53-57
    4.2.4 TMS320 C5402 与PC 通信接口设计  57-58
  4.3 无线通信模块MC55  58-61
  4.4 智能传感器独立接口TII 设计  61-66
    4.4.1 TII 接口配置  61-62
    4.4.2 TII 接口驱动设计  62-66
  4.5 精简TCP/IP 的应用  66-69
    4.5.1 精简TCP/IP 概述  66-67
    4.5.2 精简TCP/IP 协议在系统上的实现  67-69
  4.6 DSP 软件开发  69-72
    4.6.1 DSP 软件设计概述  69-70
    4.6.2 DSP C54X 程序结构  70-71
    4.6.3 集成开发环境CCS  71-72
  4.7 本章小结  72-73
第5章智能传感器网络通信软件与数据校正  73-93
  5.1 嵌入式Web 服务器的实现  73-76
    5.1.1 嵌入式Web 服务器与HTTP 协议  73-75
    5.1.2 嵌入式Web 服务器测试  75-76
  5.2 无线网络通信软件  76-85
    5.2.1 Winsock 技术与无线网络通信软件  76-82
    5.2.2 SQL Server 2000 数据库技术  82-85
  5.3 智能传感器数据校正  85-92
    5.3.1 数据校正的必要性  85-88
    5.3.2 一维最小二乘法数据校正模型  88-90
    5.3.3 二维最小二乘法曲面拟合  90-92
  5.4 本章小结  92-93
结论  93-95
参考文献  95-100
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  100-101
致谢  101-102
作者简介  102

基于IEEE1451.2智能传感器研究与设计

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