无线通信技术及其在流速仪检定系统中的应用研究

摘要

随着通信技术和计算机技术的不断发展,人们对通信的要求越来越高,作为目前非常流行的无线通信技术得到了广泛的关注。在许多工业领域中,利用无线技术来实现通信的功能将会是未来的一个发展方向。本人研究的是无线通信技术及其在流速仪检定系统中的应用。通过对无线通信技术进行研究,实现工业控制检测中对不同传输速率和通信距离的无线数据传输,并且结合具体的工程实践项目米对无线通信技术在实际工程中应心中的可靠性和实时性进行研究,使系统能满足具体工业控制的通信要求。 论文对短距离无线通信技术进行了研究,包括系统的组成、性能指标以及影响无线传输的主要因素；另外对数字调制技术、差错控制和通信协议等无线数据传输的关键技术进行了讨论。然后从蓝牙技术入手,分析了蓝牙的核心协议与串行电缆替代方案,采用英国CSR公司的BlueCore2芯片模块与AT89S52设计了蓝牙数据传输系统,设计的通信系统经过实验证明能广泛的应用于替代工业控制领域10米范围内的串行电缆,并可以用于流速仪检定车功能模块扩展时的通信补充。 论文结合流速仪检定系统具体工程需求,采用nRF9E5无线微功率芯片来解决流速仪检定小车与控制室的通信,详细地介绍了硬件电路、软件设计和通信协议,以及如何采用跳频通信技术来抗干扰设计。通过试验表明此设计的系统可以较好的完成通信任务,通信距离和通信速率实时性都能够满足要求。 根据流速仪检定系统的实际工程需求,论文中介绍了为水槽设计一套无线视频监控系统,详细地阐述了器件的选型和安装调试。在视频监控系统安装后对nRF9E5无线微功率通信系统造成干扰的情况下,介绍了使用串口服务器与无线网桥来实现流速仪检测数据的传输,把流速仪检定系统的数据通信与视频监控系统完美的结合在一起,并对系统的抗干扰措施进行了说明。 经过实验证明,本论文中设计的三个无线通信系统可以根据实际工业数据传输的要求分别应用在不同的工业控制检测领域,性能可靠,对于扩展无线通信技术在工业中的麻用具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文研究背景及现状

1.2论文研究意义

1.3论文研究的内容及创新点

1.4论文的结构安排

第2章短距离无线通信技术

2.1无线通信系统组成

2.2无线通信系统的性能指标

2.3影响无线传输的因素

2.3.1传播损耗

2.3.2 衰落

2.3.3噪声

2.4数字调制技术

2.4.1幅度键控(ASK)

2.4.2移频键控(FSK)

2.4.3移相键控(PSK)

2.5差错控制

2.5.1差错控制方式

2.5.2常用的差错控制码

2.6扩频技术

2.7通信协议

第3章蓝牙通信技术及其应用研究

3.1蓝牙技术简介

3.1.1蓝牙技术的标准和技术参数

3.1.2蓝牙通信原理

3.1.3蓝牙组网模式

3.2蓝牙协议分析研究

3.2.1蓝牙射频规范

3.2.2蓝牙核心协议

3.2.3电缆替代协议和电话控制协议

3.2.4选用协议

3.3蓝牙串口操作模式(SPP)

3.4蓝牙开发解决方案

3.4.1双处理器解决方案

3.4.2单处理器解决方案

3.5蓝牙数据传输系统设计

3.5.1蓝牙模块

3.5.2接口电路设计

3.5.3软件设计

3.6实验结果分析

3.6.1系统实物图

3.6.2系统性能分析

3.7本章小结

第4章基于nRF9E5的流速仪检定通信系统设计

4.1流速仪检定系统的基本构成

4.2流速仪检定通信系统总体方案设计

4.2.1系统设计要求分析

4.2.2器件选型

4.3系统硬件设计

4.3.1 nRF9E5射频芯片的简介

4.3.2 nRF9E5射频模块

4.3.3 nRF9E5模块与外部接口电路

4.4基于跳频技术的抗干扰设计

4.4.1跳频无线通信

4.4.2 nRF9E5跳频软件实现

4.5系统软件设计

4.5.1通信协议组成

4.5.2 CRC校验误码率分析

4.5.3无线收发程序设计

4.6实验与系统分析

4.6.1系统实时性分析

4.6.2系统性能测试

4.6.3系统实物图

4.7本章小结

第5章无线微波视频监控及数传系统设计

5.1视频监控系统的分析

5.1.1系统要求

5.1.2视频监控系统的架构组成

5.1.3视频监控系统的一般功能

5.2水槽视频监控系统设计

5.2.1前端视频采集系统设计

5.2.2无线视频监控传输网络设计

5.2.3硬件选型

5.3硬件设备的安装

5.4监控中心网络视频服务器集中管理软件

5.5基于无线视频监控通道的串口数据传输技术

5.5.1串口服务器

5.5.2串口服务器工作模式

5.5.3串口服务器组网设置

5.6系统抗干扰措施

5.6.1硬件抗干扰

5.6.2软件抗干扰

5.7本章小结

第6章结论与展望

6.1工作总结

6.2论文的改进方向与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文