55009字硕士毕业论文基于单片机和无线通信技术的实时积雪信息检测链路的开发与应用

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：55009字

论点：数据,采集,系统

论文概述：

本文是单片机论文，主要论述了文利用单片机控制技术、传感器技术、串口通信等技术，通过系统分析、系统总体设计和系统各模块的实现，完成了基于 MC56F8013 的影响积雪变化参数的数据采集

论文正文：

第一章引言

1.1主题背景
回顾人类社会的历史，无线通信技术无疑是人类智慧最耀眼的结晶之一。目前，资源环境数据和生活的许多方面的采集都需要在一些偏远、恶劣的地区定期采集数据，以便及时了解现场情况，进行实时监控。无线通信技术凭借自身的优势，可以避免环境恶劣、地域偏远、采集点分散等问题。因此，远程数据监测和传输在环境监测领域具有重要意义。

1.2研究目的和意义
本文的研究主要是基于MC56F8013芯片作为微控制器控制数据采集，利用UTC-4432B1微功耗短程无线通信模块将采集节点采集的数据发送到数据接收中继节点。中继节点使用动力UTC-4432-T500E中的短程无线通信模块进行通信。最后，中继节点将接收到的数据通过GPRS网络进行远程无线数据传输，并利用互联网接入功能实现与监控中心的数据通信。该监测系统的建立不仅可以解决以往人工监测的缺点和不足，更重要的是可以实现季节性融雪的动态变化监测，为融雪洪水预警模型的建立和验证提供数据支持，从而降低人们生命财产安全受到威胁的风险。
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第二章系统总体规划分析与设计

2.1应用区域概述
确定设计主要应用于雪环境，因此选择胡军堂河流域作为设计的应用区域。唐骏湖是新疆呼图壁县的一条小河，位于天山西部。它发源于天山北坡特尔斯卡娅南缘山达马昌以西的泰利卡班(Tellicadaban)。除了海拔3400米以外，大部分海拔在1000米到1500米之间。这座山很平缓。盆地平均海拔1503米，总面积834平方公里。九月中旬，盆地的高山地区将出现积雪。随着气温和地温的下降，它将在次年1月达到峰值。积雪的平均厚度大多在20~30cm之间。二月底，气温将开始上升，积雪将开始融化，三月份积雪将大面积融化。

2.2系统功能需求分析
本设计主要有四个功能，一是实现影响融雪参数的采集，二是实现数据的无线传输，三是控制多路数据传输，四是实现上位机接收数据的软件设计和数据的数据库存储设计。以下四个方面重点分析了系统的需求。(1)获取影响融雪的参数。本研究将设计1条道路的风速、风向和太阳辐射数据采集，4条道路的土壤温度数据采集和4条道路的土壤湿度数据采集。需要一个微控制器来负责系统的信号采集和控制，并将采集的数据传输到中继节点。(2)数据的无线传输。数据的无线传输包括短程无线传输和远程无线传输。采集节点和中继节点之间的无线传输采用短程无线传输。中继节点与主机之间的无线传输采用远程无线传输。每个采集节点都有一个单片机控制信号的采集，并控制无线模块传输信号。(3)多通道数据传输的控制。数据传输的控制可以由通信控制器控制，也可以由上位机(通常是PC机)直接控制。为了减轻主机负担，简化数据处理，本研究采用单片机作为通信控制器，负责系统的通信控制。(4)上位机接收数据的软件设计和数据的数据库存储设计。PC机软件完成系统数据的收集和存储。接收软件可以实时显示采集的数据并设置采集时间间隔。

第三章下位机硬件实现.......................................................................17
3.1主控制模块-MC56F8013..........................................................17

3.1.1主要性能.........................................17 [/BR/] 3.1.2引脚描述......................................................18
第四章无线通信模块............................................................29 [/BR/] 4.1微功耗短程无线通信模块UTC-4432B1..............................29

4.1.1世界协调时-4432B1介绍............................................................29
第五章系统方案实施..........................................................39
5.1系统主程序...............................................39
5.2数据采集子程序....................................................................41

第6章系统功能测试

根据系统要求完成系统后，需要测试整个系统的功能和性能，包括硬件和软件。集成电路测试(Integrated circuit testing)是测试集成电路或模块，并通过测量集成电路的输出响应和比较预期输出来确定或评估集成电路组件的功能和性能的过程。这是验证设计、监控生产、确保质量、分析故障和指导应用的重要手段[33]。

6.1硬件零件测试
对于每一个数据采集传感器，都由正规制造商在质量检查后制造，并规定了测量范围和精度。因此，系统仅测试传感器在连接到电路后是否正常工作，即正极和负极是否正确连接。通信部分测试主要测试数据采集端采集的数据能否正确无线传输到上位机以及传输距离。我们使用杭州威布科技有限公司提供的串口调试工具V4.3调试数据接收模块的串口，如图23所示。从图23可以看出，无线传输的波特率空被设置为9600比特/秒，数据传输比特被设置为8比特。间隔接收的数据在显示界面中给出。该系统规定，A是阳坡数据，B是阴坡数据。从显示窗口可以看出，阴阳坡数据交替接收，每个传感器收集的数据用“#”隔开。

6.2软件部分测试
软件部分测试主要针对主机数据接收软件能否根据用户设定的采集时间接收数据并将数据存储在数据库中。系统组装完成后，通过一个月全天候运行测试了六种采集时间间隔模式。系统可以根据用户的设置运行，没有发现计算机和软件崩溃。图24示出了安装软件后自建数据库的存储位置。图25示出了雪数据采集系统的存储方式。多边开发银行。
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第七章结论与展望

本文利用单片机控制技术、传感器技术、串口通信等技术，通过系统分析、整体系统设计和系统各模块的实现，完成了基于MC56F8013的影响积雪变化参数的数据采集和无线传输系统。通过对研究内容和过程的总结，得出以下结论:(1)通过测试和应用，该系统可以取代以往人工监测雪参数，实现各种参数数据的自动采集。(2)对于自动采集的各传感器数据，采用“传输式”传输方式，可以实现数据的无线远程传输，保证复杂环境下数据的可靠性和稳定性。(3)系统上位机的数据接收软件能够完成数据接收和存储，具有良好的稳定性、可靠性、通用性等特点，实现监控数据的实时记录。
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参考文献(省略)