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物联网智能传感器节点系统方案

时间:2022-09-13 14:16:34来源:成都科大胜英科技有限公司

导语:​物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。

  一、项目概述

  1.1 引言

  物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。 物联网的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

  1.2 项目背景/选题动机

  物联网技术已经作为第三次信息革命的产物迅速发展起来,工业现场乃至家庭生活等各个领域都有物联网的影子,第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。为此,我们设计相关作品。

  二、需求分析

  2.1 功能要求

  本设计智能传感器节点完成如下任务:

  1、具有多种传感器输入接口(如检测环境温度、湿度、光照等参数);

  2、同时实现多路传感器的信号采集;

  3、节点具有网络接口,可以以网页的形式远程登录节点,对节点进行观测;

  4、可以实现节点参数的设定,如传感器校准、标度变换、冗余传感器切换等;

  5、可以实现某些控制功能,输出信号为电压、电流、PWM,控制相应的执行器完成闭环控制,并可进行PID控制参数的选择。

  2.2 性能要求

  1、传感器接口电路的设计;

  2、计算机网络技术,TCP/IP协议分析,嵌入式web服务器的实现;

  3、传感器的校准、标度变换、冗余备份技术;

  4、电压、电流、PWM等控制信号的输出接口;

  5、闭环控制系统的实现方法与算法;

  6、数字PID算法的实现及参数整定等。

  三、方案设计

  3.1 系统功能实现原理

  1、具有多种传感器输入接口(如检测环境温度、湿度、光照等参数);

  2、同时实现多路传感器的信号采集;

  3、节点具有网络接口,可以以网页的形式远程登录节点,对节点进行观测;

  4、可以实现节点参数的设定,如传感器校准、标度变换、冗余传感器切换等;

  5、可以实现某些控制功能,输出信号为电压、电流、PWM,控制相应的执行器完成闭环控制,并可进行PID控制参数的选择。

  3.2 硬件平台选用及资源配置

  选用基于AVR32 AT32UC3A单片机控制器的评估套件和开发系统EVK1100。

  1、使用板载的部分传感器做测试;

  2、使用板载的以太网口与以太网进行连接;

  3、SPI扩展SD卡接口,以便扩展大容量存储器,存储历史数据;

  4、硬件其他资源的使用情况:

  A、USART作为调试辅助以及另外一种参数设定或数据显示的手段

  B、处理器的PWM信号输出方式

  C、处理器内部AD转换器作为模拟信号输入通道

  D、处理器内部计数器作为外部频率信号的输入通道

  E、处理器内部定时器作为任务切换的分配器

  F、处理器内部或外扩EEPROM存储设定信息以及网络地址信息

  3.3系统软件架构

  1、模块化程序设计;

  2、主程序根据定时器时间片轮询系统中的任务(无OS);

  3、以太网通信模块,移植uIP网络协议包;

  4、传感器参数设定及信息采集模块(包含多个子模块);

  5、控制参数设定及控制输出模块(包含多个子模块);

  6、串口通信模块;

  7、SD卡读写模块;

  8、键盘及显示模块;

  9、基本信息参数设定模块

  3.4 系统软件流程

  说明:任务中有些任务在某个状态可能是不需要的,轮询跳过该任务。

  3.4 系统预计实现结果

  实现该作品的软硬件,能够通过本地或远程的计算机通过网络的方式访问到该作品,设定传感器输入输出关系(标度变换公式),在网页中显示传感器正常的物理量,如当前的温湿度和光照等信息,能够显示这些参数的历史曲线,并能通过网络获取历史数据并保存;能够使设计的作品实现一定的控制功能,如在没有人参与的情况下进行温度、水位的控制,控制参数通过网络网页方式对作品进行设计,系统具有简易的人际交互接口。


标签: 物联网

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