基于嵌入式技术的智能监控系统传感模块驱动应用开发

JIUJIANGUNIVERSITY毕业论文题目基于嵌入式技术的智能监控系统传感模块驱动应用开发英文题目BaseonEmbeddedIntelligentMonitoringSystemSensingModuleDriverApplication院系信息科学与技术学院专业计算机科学与技术姓名江军洪年级A081138指导教师刘涛二○一二年五月I信息科学与技术学院学士学位论文摘要新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和特定环境领域中信息的主要途径与手段。在目前正蓬勃发展的物联网中尤其要用到各种传感器来监视和控制被控区域的各种参数，比如采集被控区域的温度、湿度和光亮强度等。该论文首先是对基于嵌入式技术的智能监控系统传感模块驱动应用开发的硬件平台和软件平台做了简单的陈述，并在现有的条件下，讲述了基于嵌入式智能监控系统传感模块的驱动应用开发，其中重点讲述了温湿度传感器和光亮传感器模块驱动的编写，Zigbee组网实现以及研究编写相关应用程序以实现对单板数据的采集和控制。关键词：嵌入式，温湿度传感器，光亮传感器，数据采集II信息科学与技术学院学士学位论文AbstractThearrivalofthenewtechnologicalrevolution,theworldbegantoentertheinformationage.Intheprocessoftheuseofinformation,wemustfirstsolveistoobtainaccurateandreliableinformation,thesensorsarethemainwaysandmeansofaccesstonaturalandspecificenvironmentalareas.Ofthingsisbooming,inparticular,tousevarioussensorstomonitorandcontrolthevariousparametersofthecontrolledarea,suchascollectingthechargedregionoftemperature,humidityandlightintensity.Thepaperfirstembeddedtechnology-basedintelligentmonitoringsystemsensormoduledrivenapplicationdevelopment,hardwareplatformsandsoftwareplatformtodoasimplestatement,andabouttheexistingconditions,basedonembeddedintelligentmonitoringsystemsensormoduledriveapplicationdevelopment,whichfocusesonthepreparationoftemperatureandhumiditysensorandlightsensormoduledriver,theZigbeenetworkimplementationaswellasresearchtowritetheapplicationinordertoachievetheveneerofdataacquisitionandcontrol.Keywords:Embedded，TemperatureAndHumiditySensor，LightSensor，DataAcquisition信息科学与技术学院学士学位论文目录摘要.........................................................IAbstract......................................................II1绪论1.1嵌入式传感器概述.........................................(1)1.2国内外发展现状与趋势.....................................(2)1.3课题来源.................................................(3)1.4研究的意义和目的.........................................(4)1.5本章小结.................................................(5)2系统需求分析2.1系统功能需求分析.........................................(6)2.2系统硬件需求分析.........................................(6)2.3系统软件需求分析.........................................(7)2.4本章小结.................................................(9)3系统设计3.1软件的运行环境..........................................(10)3.2系统概要设计............................................(11)3.3系统详细设计............................................(14)3.4本章小结................................................(19)4嵌入式ARM-Linux环境建立4.1基于Arm-Linux系统的总体设计............................(20)4.2Arm-Linux交叉编译工具链的建立..........................(21)信息科学与技术学院学士学位论文4.3Linux内核的裁剪与移植..................................(21)4.4NFS网络文件系统与BOA服务器的制作......................(22)4.5构建嵌入式Linux目标平台................................(24)4.6本章小结................................................(25)5系统实现5.1数据源端的实现..........................................(26)5.2服务器端的实现..........................................(32)5.3远程客户端的实现........................................(33)5.4本章小结................................................(35)6系统测试及维护6.1系统测试................................................(36)6.2本章小结................................................(41)总结致谢......................................................(43)参考文献....................................................(44)1信息科学与技术学院学士学位论文1绪论1.1嵌入式传感器概述嵌入式系统[1]是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）和应用程序编程[2]。而嵌入式传感器正是在嵌入式技术基础上发展起来的，其具有各类特有的功能。比如新型的传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等功能。新型传感器的发展不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。24GHZ雷达传感器为图1-1所示。图1-124GHZ雷达传感器根据传感器的工作原理，传感器可以分为物理传感器[3]和化学传感器。物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导2信息科学与技术学院学士学位论文纤维传感器等。作为例子，让我们看看比较常用的光电式传感器。这种传感器把光信号转换成为电信号，它直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其他物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应：当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。显然，能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件，比如说光敏电阻。这样，我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射，通过类似光敏电阻[4]这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声的处理，就得到了所需要的输出的电信号。这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系，通常是接近线性的关系，这样计算原始的光信号就不是很复杂了。其他的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。化学传感器是能将各种化学物质的特性（如气体、离子、电解质浓度、空气湿度等）的变化定性或定量地转换成电信号的传感器。由于化学物质种类繁多，因此化学传感器的种类和数量也很多，各种转换器件的转换原理也各不相同，并且由于转换机理相对比较复杂，因而化学传感器远不如物理传感器那样成熟和普及。但是，随着科学技术的发展，尤其是人类对环保的需要，人们对化学传感器的需求日益增多，化学传感器也就显得日益重要。1.2国内外发展现状与趋势现代科学技术的发展，传感器应用进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。随着芯片、网络技术的进步，现在出现了基于嵌入式技术的物联网系统[5]以及嵌入式传感器。嵌入式系统也由于软硬件可裁剪、本身体积小、实时性高、稳定性好、支持网络等优点，成为工控领域的新热点。基于嵌入式技术的物联网应用系统有效的将嵌入3信息科学与技术学院学士学位论文式技术和数据采集技术结合在一起，可以很好的解决基于PC的监控系统中存在的设备体积庞大、便携性差、实时性差等问题。在监控现场利用嵌入式传感器，采用专用芯片和嵌入式操作系统，把单板采集到的数据进行编码然后传输到客户端实现实时监控，有效地提高了系统的实时性和稳定性。传感器的发展主要得益于物联网的发展，而物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。（1）