无线/有线数据传输的现场多路数据采集器的研究与实现

摘要

近十几年来，对飞机强度检测在不同国家受到了高度重视，国内外研究团队多使用无线传感网络技术完成对结构强度的检测，这些研究成果的显著特点是节点数量少，多适合应用在建筑、桥梁等只需少量节点的场合。由于受到信道数量等因素的限制，短时间内无法将该技术应用到大规模节点群中。目前，强度所采用集中式数据采集的方法对飞机强度进行检测，为了改进现行检测方法，本文提出使用多路数据采集器的方法完成飞机强度检测任务。
　　本文以改进现行飞机强度检测方法为出发点，以国内外研究现状为支撑点，以现行采集节点为基础，分析了飞机强度检测系统的功能需求以及检测特点，提出一种适合应用于静力状态下检测的方法——根据飞机各部分结构的特点划分为若干区域，利用多路数据采集器对小区域内64个节点进行数据采集与存储，并可通过路由器将数据上传至上位机进行显示与异地存储。同时对各模块进行时钟同步确保各模块具有统一的时钟，使得传输至上位机带有时钟信息的数据更具研究价值。
　　系统采用STM32F107作为处理器，以16位8通道同步采样ADS8568作为模数转换器实现数据采集，以SD卡作为外设存储器结合znFAT文件系统完成数据存储，以10/100Mbps自适应以太网收发器DP83848结合STM32F107中自带MAC控制器为硬件基础，以LwIP协议栈为软件基础完成数据远程传输，基于LabView设计的上位机完成数据显示和任务发送。此外，利用IEEE1588协议完成各模块间的时钟同步。
　　经过测试，系统完成基本功能，符合基本需求设计。该方法将有效解决目前从机身引出90000根电缆线进机房的状况，也将方便测试人员对节点的安装以及对故障节点的排查。因此，该系统可以广泛应用到大规模节点数据采集场合。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3课题来源及研究意义

1.4课题主要工作及论文结构

第二章 需求分析及总体方案设计

2.1需求分析

2.2系统关键模块研究

2.3系统总体方案

第三章 硬件系统设计与实现

3.1 STM32F107最小系统介绍

3.2数据采集电路设计

3.3 SD卡接口电路设计

3.4以太网接口电路设计

3.5无线传输电路设计

3.6主时钟电路设计

3.7从时钟电路设计

3.8电源电路设计

3.9其他辅助电路设计

3.10 小结

第四章 软件系统设计与实现

4.1系统软件总体设计

4.2软件开发环境建立

4.3数据采集程序设计

4.4数据存储程序设计

4.5主从时钟时间信息获取程序设计

4.6时钟同步程序设计

4.7 LwIP协议移植

4.8上位机程序设计

4.9小结

第五章 系统功能测试

5.1测试工具

5.2测试环境

5.3 TCP/IP数据传输测试

5.4时钟同步测试

5.5数据存储测试

5.6上位机数据显示与存储测试

5.7小结

第六章 总结与展望

附录

参考文献

致谢

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