50000字论文范文基于单片机的数据测控网络分析与研究
论文类型：论文范文
论文字数：50000字
论点：技术,无线通信,设计
论文概述：
无线通信测试结果无线通信分别在空旷操场和实验楼进行测试，每组10个无线数据采集器，1个无线数据接收器，测量得到空旷地无线通信距离为120米左右，实验楼隔墙通信距离为15米左右
论文正文：
第一章绪论
1.1无线通信技术概述
电磁场理论”3作为无线通信技术的理论基础，由麦克斯韦于1873年创立。然后，在1887年，赫兹通过实验验证了电磁场理论的正确性，并发现了电磁波的存在。马可尼在1895年发明了无线电，并在1901年利用800KHZ中波信号进行了世界上第一次从英国到北美纽芬兰的跨大西洋无线电波通信测试，从而为人类开创了一个无线通信的新时代。无线通信技术利用电磁波实现信息交换。它的信息传播速度等于光速。移动性、共享性和广播性的优点使得无线通信在许多应用中成为不可替代的选择，但是高干扰、强衰落和窄带宽的缺点也影响了无线通信应用的普及。随着无线通信技术和计算机网络技术的发展，第三代移动通信网络技术已经在世界范围内投入商业应用，人们开始意识到未来的无线网络不能是一种由特殊的先进无线技术组成的统一技术和统一管理网络，而是多种技术的同时、集成和综合解决方案。每种通信网络都有自己的技术特点、通信速率、覆盖区域和使用区域，相互融合可以提高互补性。
1.2短程无线通信技术的发展现状
无线通信系统因其不同的特点而有不同的分类。根据通信距离，无线通信系统可以分为短程无线通信系统和远程无线通信系统。目前，主要有以下短程无线通信技术。
1.2.1蓝牙技术蓝牙(Bluetooth)是一种支持短程通信(通常在10m以内)的无线电技术。根据IEEE802。15标准，它工作在ISM(即工业、科学和医学)频段2。4GHz，数据速率为IMbps，全双工传输模式。蓝牙技术采用高速跳频时分多址、时分多址和短分组技术实现信息交换，支持点对点和点对多点通信，可以实现低成本数字设备的网络数据传输。
1.2.2无线局域网技术无线局域网(WLAN)利用红外、微波或无线电波等媒体传输数据，实现以太网或令牌环网“2”的功能。无线局域网采用IEEE802。11协议标准，并使用射频技术来构建局域网。它工作在2.4GHz或5.3GHz频段，数据传输速率为llMbps和54Mbps，传输距离远至20公里以上。无线局域网解决了一般有线计算机网络布线困难、成本高、在某些特殊场合耗时长的缺点。
1 . 2 . 3超宽带技术超宽带(Ultra Wide Band)是一种无载波通信技术，使用非正弦波的窄脉冲来传输数据。低功耗是超宽带系统的最大优势。同时，B技术数据传输速率高，共享现有的无线通信频带。实现个人通信和无线局域网是一种理想的通信技术。
1 . 2 . 4家庭射频(HomeRF)技术家庭射频(HomeRF)技术是无绳电话技术(DECT，数字增强型无绳电话通信)和无线局域网(WLAN)技术集成和发展的产物。家庭射频采用载波侦听多点接入/冲突避免(CSMA/CA)和传统时分复用(TDMA)技术，遵循共享无线接入协议(SWAP)标准，工作在2.4千兆赫频段，采用数字调频扩频技术，数据传输速率为1兆比特(2FSK)和2兆比特(4FSK)。
1 . 2 . 5紫蜂技术紫蜂是一种低功耗、低数据速率、低成本的L6新无线通信网络技术。这项技术符合IEEE802标准。15.4由IEEE无线个人区域网工作组专门为短距离通信制定的协议标准。它在2的3个频带中工作。4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)。最高传输速率分别为250比特/秒、20比特/秒和40比特/秒。ZigBee技术可以建立一个高度可靠的无线数据传输网络，类似于清洁发展机制和全球移动通信网络。紫蜂(ZigBee)网络中的数据传输模块类似于移动网络的基站，可靠的通信距离范围从75m到数百米，支持无限扩展。
1.3无线单片机的发展现状……11
1.4本文的创新点和主要工作……11-13
1.4.1本文的创新点……11-12
1.4.2本文的主要工作是……12-13
第二章系统总体设计方案……13-17
2.1系统功能需求分析……13
2.2系统可行性计划……13-17
2.2.1基于GSM技术的数据监控网络……13-14
2.2.2基于无线传感器技术的数据监控网络........14
2.2.3基于无线单片机的数据监控网络........14-15 [/BR/] 2.2.4方案对比……15-17
第三章系统硬件设计……17-26
3.1系统硬件设计方案……17-19 [/BR/] 3.1.1无线数据采集器硬件设计方案……17 [/BR/] 3.1.2无线数据接收器硬件设计方案.........17-18
3.1.3 ARM计算内存硬件平台……18-19 [/BR/] 3.2系统硬件电路设计……19-24 [/BR/] 3.3系统硬件设计注意事项……24-26
3.3.1系统示意图设计注意事项……24[/比尔/] 3.3.2系统印刷电路板设计考虑……24-26
第4章系统通信协议……26-31
4.1无线分组协议……26-28 [/BR/] 4.1.1 CC 1110分组协议……26-27
4.1.2本白皮书数据包协议……27 [/BR/] 4.1.3无线通信流程……27-28[/比尔/] 4.2 RS-485通信协议……28-29[/比尔/] 4.3标准TCP/IP协议……29-31
4.3.1概述……29
4 . 3 . 2 TCP/IP协议的层次分析……29-30
4.3.3 TCP/IP通信流程……30-31
第五章系统软件设计……31-47
5.1无线数据采集器软件设计……31-39
5.2无线数据接收器软件设计……39-42
5.2.1无线数据接收器主编程……39-41 [/BR/] 5.2.2 RS-485通信编程……41-42 [/BR/] 5.3 ARM操作内存软件设计……42-45
5.3.1 ARM操作存储器主编程……43 [/BR/] 5.3.2 RS-485通信线程设计……43-44 [/BR/] 5.3.3网络通信线程设计……44-45
5.3.4串行通信线程设计……45
5.4软件设计考虑事项……45-47
总结和展望
6.1实验结果
无线通信测试结果无线通信在空开放操场和实验室大楼进行了测试。每组有10个无线数据采集器和1个无线数据接收器。空开放式无线通信的实测距离约为120米，实验楼隔墙的通信距离约为15米。同时，对无线数据收集器和无线数据接收器进行数据包丢失测试。分别进行单个无线网络、单个无线睡眠网络和两个无线睡眠网络的通信测试，测试期间进行600次通信，记录丢包结果的数量，绘制丢包率结果图，如图6-1所示。测试结果表明，无线通信的可靠性在90%以上，连续三次丢包率小于5%，无线网络之间没有数据交叉传输现象。
6.2展望
随着电子和通信技术的发展，无线数据监测网络将出现新的方案和实施方法，并将在理论和技术上进一步创新。未来要做的工作:
1)虽然本文设计的无线数据监测网络已经实现了基本的测量和远程观测功能，但仍有一定的距离来满足复杂环境在工程中的应用。
2)考虑到无线数据采集器的低功耗和电池供电特性，模块的功耗应在硬件和软件设计方面进一步降低。
3)单片机无线通信是本设计的核心基础，因此应进一步考虑高频电磁应用环境，增强系统的抗干扰能力。
4)目前，该设计只能实现远程观察功能，上位机软件的设计不够人性化。今后，应努力实现系统上位机软件的美观和易于操作，并增加适当的控制功能。