基于ARM的智能无线信号变送器的研制

摘要

近年来，无线通信及网络技术得到快速发展，给随时随地的信息交流提供了条件，使得作为远程监控系统中重要环节的智能变送器发生了巨大变化，以往繁琐复杂的连线逐渐被高效、自动化的无线通信方式所替代。而具有无线通信和网络功能的智能变送器部署方便，不易受到目标环境的影响，特别适合布置在无人值守的地方，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都具有巨大的实用价值和广阔的市场前景。 在此背景下，受实验室委托，作者在学位论文工作期间负责设计和研制通用型、能对主流变送器和典型传感器的输出信号进行采集、模数转换、处理并通过 GPRS 无线网络发送到监控中心或Internet上的指定节点的智能无线信号变送器样机。 目前，样机的研制工作已经结束。该样机以 32 位微控制器 LPC2136 为核心，采用了先进的检测技术和网络通信技术，是集现代检测技术、微控制器技术、无线通信技术、Internet网络技术、信息处理技术为一体的廉价、高效、应用范围广泛的检测系统。该系统根据不同应用环境和用户需求，可灵活选择不同的信号调理电路和无线通信方式，具有覆盖范围广、可靠性高、组网灵活和扩容升级方便的特点，为现代化的工业现场监控提供了便捷、有效的控制和管理途径，基本达到了设计指标提出的要求。本学位论文的主要内容为该样机系统的总体方案设计与论证、硬件设计、底层软件设计、专用网络通信软件开发移植、上位机控制平台软件开发和系统的软硬件调试方案，对样机的整个研制过程进行了详细地剖析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的内容和目标

第二章系统总体方案设计

2.1系统需求分析及总体技术指标

2.1.1系统需求分析

2.1.2系统主要功能及总体技术指标

2.2系统总体方案设计与论证

2.2.1设计原则

2.2.2微控制器的选择

2.2.3信号调理及A/D转换模块

2.2.4译码控制模块

2.2.5串行通信模块

2.2.6无线通信模块

2.2.7直流稳压电源模块

2.2.8系统软件

第三章系统硬件设计与实现

3.1概述

3.2信号接口与调理电路

3.2.1传感器信号及接口分析

3.2.2 4～20mA电流信号

3.2.3 mV级电压信号

3.2.4多路开关

3.3 A/D转换电路

3.4 MCU硬件资源分配

3.5通用通信接口电路

3.6无线通信模块

3.6.1无线通信解决方案

3.6.2无线通信接口设计

3.6.3无线通信电源解决方案

3.7直流稳压电源模块

3.7.1电源需求分析

3.7.2电源电路设计

3.7.3电源监控和复位电路设计

第四章下位机软件设计

4.1软件功能及总体架构

4.2系统初始化程序

4.3A/D模块软件设计

4.4串行通信模块软件设计

第五章无线通信软件设计

5.1无线数据传输解决方案

5.2GSM短消息传输设计

5.2.1AT指令简介

5.2.2短消息功能设计

5.3GPRS的INTERNET接入设计

5.3.1软件系统的层次结构与协议转换

5.3.2底层驱动软件设计

5.3.3 PPP层软件设计

5.3.4基于PPP的UDP传输软件设计

5.3.5基于PPP的TCP/IP传输软件设计

5.4GPRS内部网络TCP数据传输的实现

第六章上位机软件设计

6.1上位机软件设计概述

6.2常规控制模块软件设计

6.2.1设计需求

6.2.2通信协议设计

6.2.3程序设计

6.3无线数据传输软件设计

6.3.1无线数据传输简便方式平台设计

6.3.2无线数据传输TCP方式平台设计

第七章系统开发与调试

7.1 ARM开发系统简介

7.1.1ADS集成开发环境简介

7.1.2 EasyJTAG仿真器简介

7.2印刷电路板的抗干扰设计

7.2.1印刷电路板整体布局与连线

7.2.2电源和地线设计

7.2.3其他抗干扰设计

7.3系统调试

7.3.1硬件调试过程中遇到的问题和解决方法

7.3.2软件调试过程中遇到的问题和解决办法

结束语

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位论文期间所发表论文