无线传输技术论文精选(九篇)

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第1篇：无线传输技术论文范文

本文以常用的车载物流过程为研究对象，在货柜中部署传感器节点，来实时监测货物运输过程的相关环境参数，WSN中的汇聚节点通过蓝牙传输协议将数据传给作为网关的智能手机，智能手机通过GPS卫星定位将位置信息加入到参数数据中，再通过移动通信网络将数据传输到后台系统中。本论文研究主体为车载部分，其架构如图2所示。

1.1传感器节点的设计本系统中，传感器节点的主要任务是实时监测相关环境参数，并对其他节点转发来的数据进行存储和转发，使数据通过WSN传输到汇聚节点处，其处理能力、存储能力和通信能力要求不高，因此采用简单节约的设计方案。如图3所示，传感器节点由传感器模块、处理器模块、射频模块、电源模块和电路等部分组成。传感器模块负责对所需参数进行采集和模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理传感器模块采集的以及射频模块发送过来的数据。射频模块负责与其他节点之间的通信，对数据进行发送或接收。电源模块负责为整个节点提供运行所需的能量，是决定节点寿命的关键因素之一。电路则包括声光电路、复位电路及接口电路等。（1）处理器模块。处理器模块是传感器节点的核心部分，本设计方案中，处理器选用德州仪器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，该处理器采用1.8V-3.6V的低电压供电，可以在低电压下以超低功耗状态工作，非常适合应用在对功耗控制要求甚高的无线传感器网络。该处理器同时拥有较强的处理能力和较丰富的片内资源，拥有16kB闪存、512BRAM、2个16位的定时器、1个通用同步异步接口（USART）、12位的模数转换器（ADC）和6个8位并行接口。（2）射频模块。在无线传感器网络实际应用中，传感器节点既需要发射又需要接收数据，因此本设计方案中的射频模块采用收发一体的无线收发机。射频模块采用Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420，它的工作电压位于2.1~3.6V之间，收发电流不超过20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要较少的电路就可工作，天线设计采用PCB天线，进一步减小模块体积。CC2420工作在2.4GHz频段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee协议；采用O-QPSK调制方式，抗邻道干扰能力强；128B接收和128B发射用的数据缓存空间，数据传输速率高达250kb-ps。（3）传感器模块。传感器节点的数据采集部分根据实际需要选择相应的传感器，如温度、湿度、振动、光敏、压力等传感器。本文的研究重点不在传感器上，因此仅以温湿度传感器作为例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15温湿度传感器，该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一起，输出完全标定的数字信号[3]。其工作温度范围在-40℃-123.8℃之间，其在-20℃-70℃范围内，温度测量精度在±1℃以内；湿度范围在0%-100%之间，在10%-90%范围内，湿度测量精度在±2%以内。

1.2汇聚节点的设计在本系统中，汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，进行存储和处理后传输到网关节点处，同时，接收来自网关节点的信息，向传感器节点监测任务。汇聚节点是连接WSN和外部网络的接口，实现两种协议间的转换，使用户能够访问、获取和配置WSN的资源，对其处理能力、存储能力和通信能力要求较高。而为了与传感器节点匹配，汇聚节点的硬件结构与传感器节点基本相似，如图4所示，汇聚节点没有传感器模块，增加了存储器模块和蓝牙通信模块。（1）处理器模块。同样的，处理器模块也是汇聚节点的核心部分，主要负责控制整个汇聚节点的操作，存储和处理来自射频模块或者蓝牙通信模块的数据，再将处理结果交给射频模块或者蓝牙通信模块发送出去。本设计方案中，处理器选用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，该处理器和MSP430F135一样，可以在1.8V~3.6V的低电压下以超低功耗状态工作，但其拥有更强的处理能力和更丰富的片内资源，48kB闪存和10KBRAM、2个16位定时器、1个快速12位ADC、双12位DAC、2个USART接口和6个8位并行I/O接口。（2）存储器模块。考虑到物流运输过程中环境多变，容易带来一些不确定因素，这些不确定因素可能引起处理器自带的存储器中的数据丢失，因此汇聚节点需要存储一些重要的数据。本设计方案中，汇聚节点的外部存储器芯片选用由Mi-crochip公司生产的24AA64，工作电压低至1.8V，它采用低功耗CMOS技术，工作时电流仅为1mA，而且可以在恶劣的环境下稳定工作。由于汇聚节点对存储容量要求不高，而且24AA64芯片的存储容量为64KB，擦写次数可达到百万次，因此一块芯片即可满足本系统的存储要求。（3）蓝牙通信模块。本系统采用智能手机作为后台系统和WSN之间的网关，来实现远距离的数据传输。为了使汇聚节点与智能手机能够进行通信，采用蓝牙通信协议。而在汇聚节点使用蓝牙通信方式需要增加一个蓝牙通信模块。本设计方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模块，其工作电压为3.3V-6V，工作电流最大为25mA，功耗较低；其最大传输距离为100m，通信速率最高可达115200bps；其天线为PCB天线，所需器件很少，故模块的体积很小，可以通过串行接口直接与处理器模块相连。

1.3网关节点的设计本系统要求在后台系统和WSN部署点间进行双向通信，为了实现远距离的数据传输功能，有两种方案，一是汇聚节点增加移动通信模块，如GPRS模块[4]；二是采用智能手机作为后台系统和汇聚节点之间的网关。方案一对汇聚节点的要求进一步提高，不仅处理过程更加复杂，其能量消耗也大大提高；另一方面要实现物流过程的跟踪，还需有定位功能，一般采用GPS模块[5]，这样成本也将大大提高。相比之下，方案二优势明显，采用智能手机可以进行各种复杂的数据处理，进行大量数据的存储，使用移动通信网络与后台系统进行通信，使用内置的GPS定位功能，后台用户可以在紧急事件发生时直接联系货车司机等。因此，本系统采用智能手机作为网关节点。本设计方案中，采用中国移动M811手机作为测试对象，其支持4G/3G/GPRS等移动网络，可以方便地使用移动网络与后台系统进行通信；其具有GPS定位功能，可以实现货车定位；具有蓝牙通信功能，可与汇聚节点间采用蓝牙通信；使用An-droid4.0操作系统，拥有丰富的开源资源，方便软件的设计。

2系统软件部分设计

本系统使用WSN中的传感器节点检测物流过程中相关环境参数并发送到汇聚节点处，由其将数据通过蓝牙连接传输到智能手机，智能手机通过移动通信网络将加入GPS信息的数据传输到后台服务器。系统各部分的工作任务不一，硬件条件也有很大差别，因此系统的软件设计也十分关键。

2.1传感器节点程序设计传感器节点主要承担数据采集和发送的工作，由于其能量及处理资源有限，因此需要采取节能和减少数据处理的设计方案。本设计方案中，传感器节点采取按需求唤醒的工作方式，检测等待时间（等待时间可由后台设置）未到或者没有收到汇聚节点命令时节点处于休眠状态；当等待时间一到或者收到命令时，立刻开始工作，进行采集数据并发送，或者根据命令完成相应操作，完成后又进入休眠状态，等待下一次激活，其程序流程如图5所示。

2.2汇聚节点程序设计汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，处理后通过蓝牙传输到网关节点处，同时接收来自网关的命令，完成相应的操作。相比于传感器节点，汇聚节点的工作更加复杂，而且其能量和处理资源也不多，因此采取与传感器节点相似的节能设计方案，将复杂的数据处理工作交予网关节点，其程序流程如图6所示。

2.3智能手机APP设计智能手机作为本系统的网关节点，承担协议转换、数据传输、数据处理等复杂工作，因此开发相应的应用程序（Applica-tionProgram，简称APP）来实现上述功能，其流程图如图7所示。该APP实现对智能手机内部蓝牙模块的调用，通过蓝牙连接与汇聚节点通信；利用智能手机的GPS模块获取位置信息，加入到接收到的传感器数据中，再通过移动通信网络传输到后台系统；接收后台系统的命令，完成相应的操作；同时通过智能手机对应的界面提供数据显示、告警提醒以及日志功能。

3结语

第2篇：无线传输技术论文范文

关键词：UML，建模，检测系统，实时系统

Abstract： This paper builds model for subway running state Measuring system based on UML-RT. Real-time analysis and design process of the system is illustrated by modeling system from an overall point by UML diagram such as use case diagram， class diagram， activity diagram and sequence diagram. The paper provides the basis for system development.

Key words： UML； modeling； Measuring system； real-time system

1.引言

地铁性能动态调试是列车调试过程中的重要环节，动态调试主要检测地铁车辆的牵引、动力、制动系统[1]。而现有的地铁动态调试测试手段主要是基于列车本身牵引网络系统自带测试软件，即利用列车通信网络中的列车诊断系统接收列车子系统（包括微机控制与非微机控制系统）的状态信息、故障信息，并进行评估、储存，在司机室的显示屏上进行显示[2]。因此其测量准确性无法衡量。为此开发地铁动态试验性能检测及数据分析装置对于列车的安全正常运行具有重要意义。

2.地铁运行状态检测系统建模

地铁动态试验性能检测及数据分析系统对列车运行过程中的速度、加速度、冲击率、闸瓦温度进行检测和分析。通过测速雷达、压力传感器、红外辐射温度等传感器分别测量地铁行驶过程中的速度、制动管路压力、制动器温度等特征量，然后利用无线传输装置将数据发送给由笔记本电脑和系统控制软件构成的系统控制终端，系统分析软件根据采集的数据进行牵引加速度、制动距离、制动减速度、冲击率、静态制动响应时间等状态量的计算，然后进行数据分析，由此完成对车辆运行状态的监测。

2.1用例模型

用例是模型中结构实体的指定功能，它描述了系统的功能需求，将系统看作黑盒，从外部执行者的角度来理解系统[3]。绘制用例图的第一步是确定系统的参与者。分析可知，系统共有三个参与者，即检测人员、管理人员及地铁。检测人员负责对地铁运行状态进行检测，包括速度、加速度、温度、压力的检测，得出检测结果后，在系统初步分析结果的基础上做出检测报告。管理人员负责进行用户管理和设备管理，以保证检测工作的正常进行。地铁是被检测对象的承载体，由各传感器对检测量进行检测。根据系统要实现的目的和任务，建立系统的用例图如图1所示。

系统中的关键用例有：

（1） 自检模块

系统启动时首先进行系统自检以确认检测设备是否有效，自检包括：测试数据采集命令、数据分析命令、数据导出命令能否正确输出，测试DMI（即人机界面，在本系统即为笔记本电脑）显示等。系统自检完成后能够在DMI上显示自检结果。

（2） 数据采集

根据要求选择各种传感器，将其安装在合适的位置。通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。当FIFO中存放的数据到了一定数目时，由ARM7从FIFO中读出，从而达到利用各传感器对相应的特征量进行测量的目的。

（3） 数据传输

监控或控制设备无线网络通信，目前主要采用IEEE802.11 a/b/g WLAN或者Zigbee技术。鉴于Zigbee是一种低耗、低成本且能满足要求的无线串行网络通信技术，本系统采用Zigbee无线传输技术，以CC1110无线soc为核心的无线通信装置进行数据传输。无线传输模块与传感器模块通过串口通信，无线传输模块取得传感器数据后以无线方式将采集到的监测数据发送到数据采集接入点（AP），然后数据采集接入点通过串行方式把数据传输到系统监测终端。

（4） 数据导出

将传感器检测到的数据导出，数据保存为通用格式，可以用EXCEL等第三方软件打开，方便数据分析阶段进行图表分析。

（5） 数据分析

对接收到的检测数据进行计算，根据预先设置好的监测数据阈值，对比采集到的监测数据，做出初步的分析判断，并可根据需要在数据导入EXCEL等第三方软件后进行图表分析。MATLAB在图像处理领域中，功能强大，使用简单，可用于对DMI界面的图像处理；C#可以快速开发可视化界面，数据读取等，用于检测设备测试结果分析界面的搭建[4][5]。在获取检测设备测试的数据之后，需要进行结果的分析与评估时，在C#主程序里通过匿名管道调用MATLAB可执行程序来对数据进行分析和评估。

（6） 数据库

对检测的数据及数据分析过程产生的图表行储存；对测试特征量的阀值进行设定；对用户进行管理等。

2.2类图分析

类图反映了系统中类的静态结构。类图不仅定义系统中的类，还表示类之间的联系，如关联、依赖、聚合等，同时也包括类的内部结构（类的属性和操作）。

检测系统提供显示和操作界面DMI，检测员通过对系统界面进行一系列操作完成检测过程，在此过程中DMI也会为检测员提供检测过程的参考信息。因此围绕DMI进行深入分析具有重要意义，其类图如图2所示。

1.控制的内容包括：

1） 数据采集的启动与停止：包括对速度、加速度、温度、压力等信息的采集进行控制，并将采集到的信息通过无线传输装置发送给控制终端并显示出来。

2） 数据分析的启动与停止：包括将采集的数据导入到EXCEL等第三方软件，并做图表分析。

2.显示的内容包括：

1） 采集数据显示：显示速度值、加速度值、压力值、温度值。

2） 警示信息显示：速度异常显示、加速度异常显示、压力异常显示、温度异常显示。

3） 数据分析结果显示：速度、加速度、温度、压力的分析图表显示。

4） 设备状态信息显示：控制模式、工作模式等信息显示。

2.3检测过程活动图

活动图在用例分析中主要用来描述用户当前完成的工作以及用例实例或对象中的活动[6]，为了更详细地描述用户使用系统的工作过程，我们给出本系统的用户活动图。检测过程建模的主要业务有登录、数据采集、数据分析和数据存储。其活动图如图3所示。

事件流程可以描述如下：

检测人员使用用户名和密码登录系统；

检测人员发出数据采集指令，传感器进行数据采集；

无线传输装置将传感器采集到的数据发送到控制终端进行存储；

控制终端对数据进行计算，并作图表分析；

检测人员根据分析结果整理出检测报告；

检测人员也可再次登陆系统查看上次检测结果。

2.4检测过程序列图

为防止活动图变得过于复杂，数据采集、数据分析等过程都分别被压缩在了一个超级活动里，为了更详尽的描述实例间的消息，现在使用交互图[7]。序列图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示对象之间的交互，检测过程序列图如图4所示。在活动图中已经详细表达清楚的内容在下面的序列图中不再进行赘述，仅从登录成功角度进行描述。

3.结论

本文利用实时UML，通过用例图、类图、活动图、序列图建立了地铁运行状态检测系统的模型，研究表明，为地铁运行状态检测系统构建UML 模型，能够规范系统开发流程、优化软件结构、提高系统开发效率，增强程序可读性和可维护性。该项工作的完成为地铁运行状态检测系统的开发提供了依据。

参考文献

[1]王磊，列车网络控制系统的分析与研究[D]，西南交通大学硕士学位论文，2008，01

[2]李春璞，记者试乘长沙地铁提速停车都“温柔”[N]，长沙晚报，2013-04-11（A8）

[3]GB/T 7928-2003，地铁车辆通用技术条件[S]

[4]李伟，CTCS-3级列控系统车载设备测试平台关键问题研究[D]，北京交通大学硕士学位论文，2008，06

[5陈建球，CTCS级车载设备自动测试方法研究[D]，北京交通大学硕士学位论文，2009，05

第3篇：无线传输技术论文范文

关键词 单片机；无线传感器；WiFi

中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0213-02

1 基于WiFi的无线传感器网络

1.1 无线传感器网络概述

无线传感器网络（WSN）技术是指将传感器技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息技术。无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的面向任务型的自组织网络，主要由存储器、处理器、传感器、无线通讯和电池等硬件组成。

1.2WiFi无线传感器网络

WiFi（Wireless Fidelity）是类似Zigbee的一种WLAN的技术标准，是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。

事实上WiFi是比Zigbee更早出现的一种技术标准，技术比较成熟，覆盖范围广于Zigbee。另外Zigbee传输速率通常在250Kbps以下，而WiFi速率则可达11Mbps，这是WiFi功耗更大需要外接电源的原因，从而限制了其发展。但是近年来这一缺点利用休眠-唤醒或是能量捕获技术得到了有效解决，所以基于WiFi技术的无线传感器网络正在重新快速发展起来。

2 基于WiFi的无线传感器网络的构建

无线传感器网络的构建主要是指无线网络传感器节点的构建，传感器部分主要负责信息的采集并将其他信号转变为电信号并送给微控制器；微控制器需要接受传感器的信号并进行相应的处理；射频模块负责发送数据，电源模块则为系统的工作提供稳定可靠的能源。

基于单片机的无线传感器产品最大特点即是将微处理模块和RF收发模块集成，一般可通过内部的单片机实现无线射频传输。比如GainSpan公司的GS1010芯片，它内部集成了两块ARM，其中一片用于数据处理，另外一片用于无线传输。GS1010 的APP CPU 对采集到的数据进行处理，随后再将数据进行打包，再通过WLAN CPU 将数据打包成符合IEEE802.11 协议的数据无线发送出去；接收端用符合IEEE802.11b/g 协议的接入点接收无线载波发送过来的数据。

3 基于单片机技术的WiFi产品

嵌入式WiFi产品形式各异，基于单片机设计的WiFi无线产品主要有NPE公司的 WiFi-IT!，GainSpan公司的GS1010，RFM公司的WSN802G等。下面我们将选择这几个具有代表性的产品进行介绍，并对部分产品进行性能测试。

3.1 GS1010芯片简介

3.1.1 GS1010结构

GS1010是一个高度集成、超低功耗WiFi无线片上系统，它包含一个802.11射频前端、媒体控制器（MAC）和基带处理器，片上FLASH 和片上SRAM，两个ARM7 处理器，和丰富的IO 外设。

3.1.2 产品的主要特点

1）体积小：所有资源都集中在一个体积是10mm×10mm×0.85mm的芯片内，极大的节约了PCB的面积；

2）极低功耗：采用休眠-唤醒技术极大降低了传输功耗；

3）高传输速率：数据最高传输速率可达11Mbps；

4）开发简单：使得从有线到无线的技术过渡中，将不再需要重新学习和熟悉ARM单片机的结构/指令系统/编译开发工具和实时操作系统。

3.1.3 GEPS

GS1010所特有的开发环境GEPS使得第三方公司或是用户能够更加系统地开发自己需要实现的功能，为了帮助客户缩短开 发周期， GainSpan还提供了一整套包括SDK、评估平台、开发平台在内的软硬件工具。其软件栈包括了各种I/O驱动和WLAN固件、RTOS、网络栈、系统服务、WLAN和I/O服务模块、各种应用编程接口以及应用软件。GS1010的SDK能够帮助工程师节省大量的时间。 而硬件开发平台则能够支持温度、湿度、光敏、压力、加速度等各种传感器，并预留了客户自选的传感器接口和调试以及程序烧录接口。

3.2 NPE WiFi-IT!

WiFi-IT! 802.11 WLAN module具有自己的开发语言WiFi-IT! Basic，这一开发语言是基于其他基础语言而专门为无线通讯设计的。另外与之配套的开发环境IDE类似于其他普通单片机的开发环境，安装过程简单，用户自己可通过创建工程、编写代码、编译程序和下载调试程序等过程完成软件的设计。

3.3 RFM WSN802G

WSN802G 是由RFM公司在采用GainSpan公司GS1010系列芯片的基础上开发的功能比较具有针对性的产品。其仅有两个可以采集信号的输入接口DIN0和DIN1，一个主要是用于测试，另外一个可供用户直接测量信号。下文将使用DIN1来测试环境温度，用户需要做的即是将温度传感器输出的信号数字化后送入DIN1中，通过本产品自带测试软件WSNConfig.exe配置好无线路由以及芯片的IP地址即可实现测试。

本产品的不足之处是所能同时采集的信号种类较少，因其仅有两个输入接口，另外内部集成的两个ARM并没有物尽其用，因为用户不能自主地开发这一功能。被产品适用对象较为固定，一般不适合欲重新开发更多功能的研发者使用，主要适用于如检测某几个特定环境中的温度变化等比较直观的信息。

4 WSN802G测温系统测试

本设计购买RFM公司的WSN802G芯片，自行设计出一套环境测温系统，本系统利用温度传感器测量温度，传输给WSN802G芯片，经过处理再无线传输至上位机系统。上位机我们是用支持WiFi无线传输的PC机实现的，只要加入无线路由器，动态地给下位机和上位机配置好IP地址，即可实现二者之间的通讯。

我们将传感器置于室温下，测量系统和PC机距离10m左右时得到测试结果如下图所示：

进一步将测试距离增大，或者是经过障碍物，在产品给定条件下测试结果仍然比较精确。

5结论及展望

伴随着关于WiFi技术的一些问题的解解决，基于WiFi的嵌入式微处理器片上系统今年来发展蒸蒸日上，本文在分析构建无线传感器网络主要技术要点之上，详细介绍了几款国外应用较为广泛具有代表性的产品，对比了各类产品要点，并对部分产品进行了性能测试，能够为开发者开发新产品提供一定的依据。

参考文献

[1]郁万里，黄艳秋.基于WiFi 的位移传感器网络节点的软件设计.中国科技论文在线.

[2]宫鹏.无线传感器网络技术环境应用进展[J].遥感学报，2009，7.

[3]徐磊.基于Zigbee的无线传感器网络定位技术研究[D].哈尔滨工程大学，2009，3.

[4]/.

第4篇：无线传输技术论文范文

关键词 MSP430 无人看护系统 设计 分析

1 引言

随着人们对健康的重视，家庭保健工程（HHCE）开始兴起。美、日及北约国家的卫生保健计划都把它列为重要一项，它提倡的是一种“在家就医，自我保健，远程诊断[1]”的理念，把高科技与医疗结合起来。HHCE的出现符合21世纪的社会老龄化、医疗费用日益高涨以及人们生活健康质量高要求的趋势，同时可以实现医疗资源共享，并能提高边远地区的医疗水平，因此具有特别旺盛的生命力。

目前应用于家庭的监护系统存在许多问题，如功能比较单一、价格比较昂贵、用户操作不便、仪器不能独立于系统应用、智能化程度比较低等。而家庭监护仪器的发展趋势是体积小、功能齐全、无创检测、无线检测、无线传输[2]、智能化和远距监测[3]等。

为了满足社会的需求，本论文应用无线数据传输技术，整合家用计算机资源，利用微处理器平台，设计开发一套可通过无线进行数据传输的便捷式远程心电监护仪器的硬件平台。

2 系统总体分析与设计

2.1系统总体架构设计

系统分为心率采集、无线传输、串口通信、软件数据处理。

系统结构图如图所示：

图2.1 系统架构图

系统数据流图如下：

图2.2 数据流图

2.2系统主控系统的选择

在系统总体结构设计中，如何选取性价比最高的控制体系至关重要。控制系统的种类很多，根据不同的应用场所和采用芯片的不同可以分为工控机控制、可编程控制器（PLc）控制、单片机控制等。

单片机[4]是把微型计算机主要部件都集成在一块芯片上，故可以把单片机看成是一个不带外部设备的微计算机。单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间，它有较强的控制能力、低廉的成本。

而在众多单片机中，MSP430 系列单片机[5]是一个 16 位的单片机，采用了精简指令集结构，具有丰富的寻址方式、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns ，这些保证了MSP430强大的处理能力。MSP430 还有如下特点：超低功耗；系统工作稳定；丰富的片上模块，它们分别是看门狗、模拟比较器 A 、定时器 A、定时器 B、串口 0 、 1、硬件乘法器、液晶驱动器、 10 位 /12 位 ADC 、 I 2 C 总线直接数据存取、端口 O、端口 1～6、基本定时器等的一些模块；方便高效的开发环境，可用仿真器下载程序到FLASH内，进行调试控制。基于MSP430功能更完善，技术新颖，本人拟定以C8051F340作为系统控制器。

3 心率采集模块

3.1心率信号采集方案选择

3.1.1 心率信号采集方案选取

心率信号采集有两个方案如下：

方案一：可通过体表电位提取心电信号。体心率信号是一种弱电信号，信噪比低。一般正常的心电信号频率范围为0.05-100 Hz，而90%的心电信号（ECG）频谱能量集中在0.25-35 Hz之间。然而，采集这种电信号时，会受到各种噪声的干扰。众所周知噪声干扰的消除和控制比较困难，而且不稳定，实施起来比较困难。

方案二：通过血液透析度间接来反映人体心率信号。人体心脏的每次跳动都会引起血液透析度的规律性、周期性变化，只要选择适当传感器就可以很方便的得到人体心率信号。实施起来比较容易，干扰控制比较容易。其提取的信号特点如下：

（1）微弱性：提取的心率信号都存在，信号的微弱性，需放大。

（2）不稳定性：人体的新陈代谢，呼吸系统等系统是在不停的进行着，因此，提取的心率信号动态变化的。

（3）不存在随机性，提取的心率信号通过血液的透析度来反映的，是客观的。

综上所述，比较两方案的优缺点，考虑到干扰控制的容易性，信号的稳定性、难易性，以及获取设备的成本，方案二更加合适。

针对方案二，检测人体血液的透析度决定了选材的要求：一定的穿透性，一定的抗干扰性，无害性，易接收性。血液的透析度的改变会使光对血液的折射率发生相应的变化。因此，从光的角度出发来选择信号发射器。

红外线[6]是一种人眼不可见的光波，是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射。

（1）红外光有如下的特点：频率高，波长短，所发射的能量集中；

（2）红外线是人的肉眼看不见的光线，保密性强，选它作为信息载体，装置工作时不存在视觉污染，对人体没有伤害；

（3）传播范围不受限制，不存在频率干扰的问题，与无线电波方式相比，不必就频谱问题向有关部门进行申请和登记，易于实施；

（4）具有良好的指向性，当传送设备和红外接收端口排成直线，左右偏差不超过15度的时候，红外装置运行效果最好；

（5）红外线不能穿过或绕过人和物体，在数据传输时，不能阻断光路；

（6）目前产生和接收红外信号的技术已经比较成熟，元件体积小，成本低；

（7）空间传播时的衰减系数小，可保证信号的有效转送；

（8）制作简单、易于产生和调制等优势。

因此，选用红外线做信号发射器。

对应的红外接收装置是TCRT5000的红外接收头，这个型号的红外接收头有如下特点：宽电压适应、低功耗、高灵敏度、优良的抗干扰性。主要应用在家用电器、玩具等红外遥控接收。

此红外接收头定向性很好，近乎直线检测，并且能在18米仍然能很好的接收红外信号，非常的符合本系统的设计要求。

3.1.2 心率信号放大、滤波及电路设计

放大、滤波电路是把传感器检测到的微弱电信号进行放大、滤波，最后输出反映心跳频率的有规律波形。

传感器送来的信号幅度只有2～5毫伏，为了有效的识别波，该信号要放大到2～3.3V。因此放大倍数设计在1250倍左右，经过两级放大、反相后的波形是跟输入波形同相，且放大了的波形。放大后的波形是一个交流信号。

心率信号被放大的同时，里面掺杂的杂波信号也要被放大，所以要在心率信号放大之前，将掺杂在心率信号中的杂波尽可能地滤去。

3.2 心率信号判断及数据处理

心率信号分析处理

我们选择的MSP430芯片的特点是自带ADC12，称AD转换。AD转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。

MSP430可以对P6口传输进来的模拟信号进行模数转换，将模型信号转换成数字信号。

心率信号即电压信号，通过MSP430单片机每隔0.01s对心率信号踩点并进行AD转换，把模拟电压值转化成数字信号值，

通过AD转换，把模拟信号转换成数字信号以后，接下来就是对上图所示的一连串数据的处理来判断心跳。

4 无线传输模块

4.1 无线传输方案选择

目前，实现数据无线传输[7]技术主要包括激光技术，红外线技术，蓝牙技术，无线射频技术。

鉴于成本，性能，传输的范围等的考虑，采用无线射频技术实现无线数据传输比较适合当前系统的开发。针对这一方案，NRF905比较适合该方案的实施。nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器功率放大器等模块，不需外加声表滤波器，自动处理字头和CRC（循环冗余码校验），曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便，nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式，易于实现节能。

4.2 无线传输各版块数据往来规则

心率发送版块只负责心率数据的发送，每当经过心率判断，算出心率后就进行数据的发送。本版块的信息发送跟基站转发与主机接收这两个版块没有因果联系。

基站转发模块是一直在接收心率发送版块发来的心率数据的，但它的数据发送是有条件的，要收到主机接收版块发送给它的询问信息时才能将数据发送给主机接收版块。这样就保证了数据的不碰撞，避免了数据的重复发送[8][9]。

5 展望

目前，面向家庭、个人的远程医疗监护系统成为远程医疗领域的热点，无线、移动和便捷式将成为远程医疗发展的必然趋势。微型化、网络化、智能化、多功能化、低成本和高可靠性的监护终端具有广阔的市场前景。开发出一套实用的无线心电监护系统，可解决我国大量老龄人口和心血管病患者的健康护理问题；可减少医疗费用，减轻病人和医护人员及医院的负担；可提高心血管病患者的生活质量，使患者更加独立地生活在自己熟悉的环境中；实现医患双向信息传递，提供及时医疗服务，可大大降低心脏病的死亡率，对心脏病的早期诊断，更是具有十分重要的临床意义。

随着存储技术和移动通信技术的发展，无线心电监护系统的条件已经日趋成熟，也越来越普遍化，国内外各大数字医疗设备公司也纷纷看好这个市场，都积极地投入到了这个课题的开发中。因此该领域的发展潜力很大。

参考文献：

[1] Istepanian R，Jovanov E and Zhang YT .Introduction to the special section on m-health beyond seamless mobility and gobal wireless health-care connectivity[J].IEEE Trans.On Information Technology in Biomedicine，2004，8（4）：405-414.

[2] 李北岩.无线局域网技术在医疗行业中的应用[J].中国自然医学杂志，2006，8（4）：304-305.

[3] 诸强，王学民，胡滨等.无线远程医疗系统[J].北京生物医学工程，2004，23（3）：225-227.

[4] 文桦.单片机教学与应用平台的研究[D].同济大学软件学院，2009.

[5] 陈小梅.电机学实践课程改革的探索[J].中国电力教育，2008，（9）：145-147.

[6] 陆婉珍.现代近红外光谱分析技术（第二版）[M].中国石化出版社，2007.1.

[7] 徐立新，陈震，李庆亮.无线数传技术在远程心电监护系统中的应用[J].微计算机信息，2005，21（7）：7-9.

第5篇：无线传输技术论文范文

关键词 CCD 宽度测量 蓝牙4.0 非接触测量

中图分类号：TB96 文献标识码：A

Width Measurement System Design Based on Array CCD

LI Sha

（School of Physics and Mechanical and Electrical Engineering， Hubei University of Education， Wuhan， Hubei 430205）

Abstract Proposed width of the non-contact measurement system based on CCD array， introduced the measurement principle and hardware of the system components， the use of Bluetooth 4.0 technology for wireless transmission of acquired signals to the computer. Experiment with different widths of steel were measured， the results show that the system measurement error is small， the effect is good， has some practical value.

Key words CCD； width measurement； Bluetooth 4.0； non-contact measurement

0 引言

CCD（Charge Coupled Device），电荷耦合器件，是贝尔实验室在20世纪60年代末期发明的图像传感器。由于其在检测方面的独特空间特性和结构特性，CCD自问世以来便广泛应用于光电检测领域，尤其在工业在线检测领域具有不可替代的地位。与传统的机械式、电磁式、光学式检测技术相比，基于CCD传感器的非接触式检测技术在尺寸检测的智能化和自动化方面体现出明显的优势。文献[1]提出一种基于面阵 CCD 和激光辅助的测宽系统用于在线测量钢板宽度。文献[2]采用两个面阵CCD的图像拼接方法实现对 130mm的大尺寸轴径的高精度测量，并就图像拼接时需要注意的问题进行了说明。文献[3]介绍了一种基于面阵CCD的振动非接触测量系统，并对该系统参数的确定方法和系统所采集的序列运动图像的处理方法进行了分析。本文介绍一种基于面阵CCD的宽度测量系统，并运用蓝牙4.0技术实现图像信息的传输。蓝牙4.0整合包括传统蓝牙技术、蓝牙低耗能技术和蓝牙高速技术，低功耗是蓝牙4.0的突出特点，使其在短距无线应用和便携式操作控制方面具有优势。

1 硬件系统组成

基于面阵CCD的非接触测量系统的硬件部分由面阵 CCD、传感器固定附件、图像采集模块以及计算机组成，如图1所示。CCD将被测物体成象后的光信号转换为电信号，图像采集模块则进行模数转换获得相应的数字信号，运用蓝牙4.0技术实现信号的无线传输，通过计算机上的图像处理软件对获取的图像进行处理、提取，最终将计算的测量结果输出。

1.1 CCD图像传感器

CCD图像传感器将光学信号直接转换为对应大小的模拟电流信号，再经放大和模数转换从而实现图像的获取、存储、传输和处理。根据感光单元的排列方式不同，CCD可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。前者价格低廉，结构简单，适用于一维动态目标的测量，但在获取二维图像时需配以运动扫描，获取时间长且测量效率低，不适于高精度的平面曲线轮廓检测；后者则应用面较广，可以获取二维图像信息，测量图像直观，适合测量面积、尺寸、位置、形状甚至温度等信息。面阵CCD图像传感器是感光单元有序排列成二维网状的传感器，因其具备自扫描特性，能够把光学图像变换成按空间域分布的离散电压信号，再通过计算机系统进行处理，就可以完全实现高精度、高分辨率检测。①

图1 测量系统框图

图2 CCD检测原理

用面阵CCD的非接触测量物体宽度的原理如图2所示，光源发出的均匀光线照在被测物体上，其宽度信号通过成象物镜成象在面阵CCD的光敏面上，CCD再将光信号转换成对应的模拟电信号。

1.2 蓝牙4.0

蓝牙无线技术是使用范围最广泛的全球短距离无线标准之一，蓝牙4.0包括了传统蓝牙、高速蓝牙和低功耗蓝牙三种蓝牙技术。②③低功耗技术（Low Energy）是蓝牙4.0的核心，其最大的特点是运行功耗和待机功耗极低，只需一粒纽扣电池便可使蓝牙低功耗设备连续工作达数年之久，这种技术即为蓝牙4.0BLE。测量系统中，由CCD获取的模拟电信号经图像采集模块转换为数字信号后，采用蓝牙4.0技术传输至计算机端进行相应的处理。蓝牙无线传输技术可以实现非接触测量系统的便携式操作和户外应用。蓝牙4.0BLE不仅有低功耗特点，还具有高可靠性、高安全性、低成本、快速启动、瞬间连接的特点，其有效的传输距离较传统蓝牙有极大提高，可达60～100m。这些保证了测量系统的无线传输的可靠和高效，也大大提高了户外非接触测量的应用范围。

表1 钢板宽度测量记录

2 测量实验

为了检测系统的测量效果，实验选取10块不同宽度的钢板进行测量，选用激光光源照在被测钢板上，测量结果见表1。数据显示10次测量的误差8在0.1mm以内，10次测量误差的平均值为0.08743mm，测量效果是理想的。测量误差主要是因为系统中存在光学系统造成的误差、环境误差、设备误差等。

3 结语

本文介绍了一种简单易行的非接触式宽度测量系统，利用面阵CCD摄像机获取被测物体的图像，接着经图像采集模块进行模数转换，并通过蓝牙无线传输技术传送至计算机，再经图像处理获得宽度值。实验对10块不同的钢板进行测量，测量误差较小，效果理想，证明了本系统是可行的。

基金项目：湖北省教育厅科学研究计划资助项目（Q20133006）

注释

① 郭伟.基于面阵CCD的钢板几何尺寸测量系统的研究[D].太原科技大学硕士学位论文，2013.

② 欧阳骏，陈子龙，黄宁淋.蓝牙4.0BLE开发完全手册[M].北京：化学工业出版社，2013.4.

③ 张德龙.基于蓝牙 4.0 的无线扭矩测量分析[J].电子测试，2013.15：79-80，62.

参考文献

[1] 秦广胜，何对燕，商红林.一种新的激光辅助钢板宽度测量系统的实现[J].电子设计工程，2009.10：31-33.

第6篇：无线传输技术论文范文

【关键词】野生动物监测 无线图像传感器 网络数据 可靠传输 网络节点

1 引言

野生动物监测是保护珍贵濒危野生动物，可持续利用野生动物资源的重要环节[1，2]。为克服人工野生动物监测费时费力的缺点，卫星监测、“3S”技术和无线电项圈等技术开始应用于野生动物调查[3-5]。但这些监测方式在准确性和实时性等方面存在不足。例如，卫星监测周期长，难以监测局部信息。红外相机捕获野生动物图像，省时省力，费用低，已成为野生动物调查的利器[6-8]。但如何将图像实时传输给研究者和管理决策部门，成为野生动物相机监测面临的重要问题。

无线图像传感器网络技术以低功耗、低成本等特点受到研究人员广泛关注，在农业、环境和工业监测等领域有广阔的应用[9-，11]。无线图像传感器网络可以克服野生动物相机监测数据无法及时传输等问题。

目前，无线图像传感器技术在实际的野生动物监测尚不多见。Vladimir Dyo等人[12]采用RFID-WSN实现了獾的位置监测，但无法实现野生动物图像监测。Ravi Bagree等人采用无线传感器技术设计了TigerCENSE节点实现了老虎的监测[13]，但仅在动物园进行相关实验测试，没有在森林环境中运行。Garcia-Sanchez等人利用Imote节点开发了感兴趣区域移动目标监控系统[14]，实现了经过公路通道的野生动物的跟踪，但监测范围有限。另外，上述设计都没有对监测数据可靠传输问题进行讨论。

论文针对野生动物监测数据无法及时传输给研究者的问题，对现有野生动物监测系统和无线传感器网络充分研究的基础上，设计了基于无线图像传感器网络的野生动物监测系统，并且为适应野生动物监测，在ZigBee协议应用层设计数据重传机制，实现了野生动物图像数据可靠传输。

2 基于无线图像传感器网络的野生动物监测系统

2.1 监测系统基本结构

该系统由无线图像传感器终端节点、汇聚节点、本地数据监测中心和远程数据监测中心等构成，结构如图1所示。

图像传感器节点和路由节点部署在野生动物监测区域内，以自组织的方式构成无线图像传感器网络，野生动物进入监测视野时，触发相机拍照，将采集到的图像以及温湿度等信息以多跳的网络方式传送到汇聚节点，汇聚节点负责接收和融合网络中所有节点的信息，并通过网关节点将数据传输到本地监测中心，监测中心软件对接收的数据进行分析、处理、存储和图形化显示，实现了野生动物图像及生存环境实时在线监测。本地监测中心可以根据实际需要将获取信息上传网络，有关研究人员和部门可以及时获取数据，从而详细掌握野生动物生存状态等信息。

2.2 无线图像传感器网络节点硬件设计

2.2.1 无线图像传感器网络图像采集节点硬件设计

无线图像传感器网络图像采集节点负责野生动物图像采集、温室度等信息采集以及数据的无线传输。它由处理模块、温湿度传感器模块、图像采集模块、无线通讯模块、存储模块和电源模块等组成。图像硬件节点结构图和实物如图2、3所示。

处理器模块以ST公司的STM32F103VET6微控制器为核心，该控制器是以ARM Cortex-M3为内核，工作频率最高72 MHz，具有多种标准和通信接口（I2C、SPI、SDIO、USART）。带有灵活的静态存储器控制器，支持 SD卡，方便数据存储。

无线传输模块采用XBee-PRO 900HP，它和单片机通过串口或SPI接口连接，并通过API协议通讯。该模块采用了Digimesh的网络协议，可自组织成无线传感器网络。

图像采集模块由CMOS图像感光元器件OV775和缓存芯片ALB422B组成，利用SCCB总线协议配置摄像头不同格式输出、分辨率调整、亮度和增益等。

SL620人体感应模块是基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，感应距离在0-20m，可靠性强，超低电压工作模式。

2.2.2 无线图像传感器网络汇聚节点硬件设计

无线图像传感器网络汇聚节点负责汇聚野生动物图像信息，以及通过以太网传输到本地管理中心或者通过3G网络上传服务器。汇聚节点在终端节点的基础上增加了以太网模块和3G无线路由器模块，其结构图和实物图分别如图4、5所示。

汇聚节点的以太网模块选取了WIZnet公司的W5500，其内部集成全硬件TCP/IP协议栈，具有简单快速、可靠性高、安全性好等显著优势。W5500 提供了 SPI作为外设主机接口，使得微控制器接入以太网方案的硬件设计更为简捷和高效。

3G模块选用W3100系列 3G路由器，其内置无线通信模块，通过交换机可实现PC机和汇聚节点共同连接到Internet上，实现数据远程传输。

3 野生动物监测数据可靠传输研究

确认机制是ZigBee协议MAC层保证数据可靠性传输的有效策略。汇聚节点接收终端节点发送数据包后，发送ACK应答，但森林环境中，由于无线信道不稳定或者信号衰减，ACK应答容易被湮没；当终端节点无法正常接收ACK应答时会重复发送该数据包，直到收到ACK应答或达到最大重传次数阈值。另外，森林环境下，数据包丢率高也是无法回避。

BMP图片文件头和位图信息头包含文件类型、文件大小和位图尺寸等重要信息，这些数据一旦丢失，图片将无法还原。而BMP图片位图数据少量丢失对图片还原不会造成致命伤害。为使野生动物图像数据可靠性传输与速度相结合，本文在应用层设计了重传机制，流程图如图6所示。

为每一个数据包进行ID标号，对于文件头和文件尾包进行无限次的重传，直到汇聚节点正确接收到数据。而对位图数据设定重传阈值，当数据包无法正确接收后进行重传，但当重传次数达到设定的重传阈值后，舍弃这个数据包，进行下一包数据发送。等到整个结束包发送完毕后读取汇聚节点未正确接收数据包ID，根据ID标号对舍弃数据包重新发送。另外，设定ID标号，也可以避免汇聚节点数据重复接收。

4 实验测试

利用本文设计的系统，对图像数据丢包率进行了测试。通过图像数据丢包率测试验证系统网络传输的稳定性和可靠性。

试验时，在内蒙古赛罕乌拉自然保护区选取野生动物经常出没的区域；设置天线距离地面高度为1.5m，节点以最大发射功率（24dBm）发送数据，固定汇聚节点于野生动物监测区域中心位置，将野生动物监测节点分别放置于与汇聚节点相距100m、150m、200m和250m的树林下。采用休眠唤醒机制降低网络能量消耗，当野生动物进入监测视野范围时，启动设备，抓取图片，进行无线传输。终端节点实验图和网络丢包率实验结果分别如图7、8所示。

由实验结果可以看出，随着距离增大，图像数据包丢包率也不断增大。在有应用层数据重传网络协议的节点丢包率明显减少，在100m、150m、200m、250m丢包率分e为0.64%、0.94%、1.46%、1.83%。

5 结论

为有效监测野生动物，本文设计了基于无线图像传感器网络的野生动物监测系统。首先设计了以STM32F103VE为核心、以Xbee Pro为无线传输模块的终端节点硬件电路。然后，在终端节点的基础上增加了以太网模块和3G路由模块形成了汇聚节点。为解决林区环境中由于无线信道不稳定引起的汇聚节点丢包和数据重复接收问题，设计了数据重传网络协议。试验证明，系统不仅能实现监测区域野生动物的图像监测和无线传输，而且有效减少了图像数据传输中的丢包率。为野生动物监测提供了一种有效的解决方案。后续工作将在系统的能耗和节点故障监测方面做进一步研究。

参考文献

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第7篇：无线传输技术论文范文

关键词 交通事故隐患检测自动报警装置；道路交通事故；单片机

中图分类号U12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，虽然交警部门可通过监控实时掌握交通事故现场状况，但根据对北京交通控制中心调查发现[1]，虽然北京的数字监控点有400多个，但大屏幕上一次只能显示48个，需要人工不断地切换，很多事情报告还是依赖“122接处警”系统，然后通过调出数字监控核实，确定之后安置警力去解决。如果采用隐患检测自动报警装置，可提前将汽车出现的非正常运行状态反馈到监控中心。国外研究表明，自动切换监控屏幕进行可能发生事件车辆的重点监控能够减少事件持续时间5min~8min。因此设计自动报警装置，让大屏幕进行自动切换屏幕和监控，具有重要价值。

2本文设计思路

事故隐患检测自动报警装置安装在汽车发动机和汽车车头处，根据已知汽车制动加速度和红外线测速模块所测得的汽车行驶速度计算出安全距离，再通过超声波测距模块检测出本汽车与前方汽车的距离，若小于安全距离时，自动报警。

报警装置设计思路及结构原理图如图1所示。

3安全距离的确定[2]

1）驾驶员反应时间经过的距离,t1为反应时间，取为0.3s；

2）制动器作用时间t2经过的距离；

3）持续制动时间t3经过的距离,为附着系数，本文取为0.8；

4）汽车的安全距离:。

4测距模块设计

系统主要由单片机[3]系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S52来实现对红外接收芯片和超声波转换模块的控制。

4.1超声波测距原理[3]

单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。超声波测距原理框图：

4.2超声波发送和接受电路设计

压电超声波转换器的功能是利用压电晶体谐振工作。内部结构图3所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，这时它就是一超声波发生器；如没加电压，当共振板接受到超声波时，这时它就成为超声波接受转换器。

超声波接收器的电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。

4.3软件设计

如图4所示，首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端P0和P2清0。然后送出一个超声波脉冲，延迟0.1ms后，打开外中断0接收返回的超声波信号。当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离。

5转速测量模块设计

测量转速的模块由信号预处理电路、单片机STC89C52、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。

5.1信号调理电路设计[4]

光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件将光信号转换成电信号。论文选用红外光二极管做系统测量的光源。本设计采用高性能集成四运放LM324来进行光电信号调理电路设计。为了达到预定效果，对系统运动MULTISIM 8进行模拟仿真，并利用模拟仿真结果对有关元器件进行参数设定。如图5所示是模拟仿真图及其仿真结果。

5.2单片机

图6是AT 89S52单片机引脚分布和最小系统图。单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入、用户I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。

5.3无线传输模块设计

如图7显示的是用于无线传输的扩展示意图，将单片机所有引脚引出，便于进行无线传输模块的扩展。

6结论

本文进行了道路交通事故隐患检测自动报警装置的设计。该设计将时时检测汽车的行驶速度和汽车与前方汽车的距离，当其与前方小车距离小于单片机计算所得的安全距离时，会自动通过GSM模块报警提醒驾驶员注意并且将报警信息传递给指挥中心。

参考文献

[1]扬兆升.城市道路交通系统智能协同理论与实施方法[M].中国铁道出版社.

[2]叶玮玮.高速公路上汽车行驶的安全距离研究[J].技术物理教学.

第8篇：无线传输技术论文范文

关键词：人体参数，无线监测GSM网络

 

1概述人口老龄化已成为世界范围内的社会问题，是社会发展的必然阶段。老人护理消耗大量的人力、物力，同时家属等护理人员对表征老人健康的一些生理参数如血压、脉搏、体温等专业知识知晓率低，不利于健康状况异常的及时发现和处理，容易引起意外事故的发生或病情的恶化。传统的监护仪器体积通常比较大，而且价格昂贵，主要应用于医院等专业场所，大部分没有无线传输功能，不能在医院以外的地方，如家庭、野外等环境下使用。本文设计了一种基于GSM网络（移动电话网络）的人体健康状况无线实时监测仪器，类似随身听，实现对表征人体健康状况的生理参数（体温、血压等）的实时检测，当出现异常情况时进行现场报警，并以短信的形式将异常信息发送护理人员及家属，甚至可以发送给医生或医院等医疗机构，对老人异常状况及时做出处理。

2硬件电路设计2.1系统组成结构

本设计结构框图见图1所示。主要由单片机、语音电路、LCD显示电路、键盘、血压检测、脉搏检测、体温检测、GSM通信模块组成。图1 系统结构框图

2.2无线网络

GSM通信模块选用德国西门子公司的TC35i，具体结构框图如图2所示。TC35i模块采用40引脚的ZIF连接形式和应用处理器连接。通过ZIF 连接器提供了应用所需的数据、语音信号和电源线。共有40个管脚，通过一个ZIF（Zero Insertion Force）连接器引出。

图2：TC35i模块结构示意图

TC35i 模块通过ZIF 连接器提供给用户4 个应用接口:电源接口（1-10）、串行接口（18、19）、两路音频传输接口、SIM卡接口（24-29）。而在数据传输系统中通常用到其中的3个接口, 即: 电源接口、串行接口、SIM卡接口。免费论文参考网。模块与单片机的接口电路如图3所示。

图3TC35i模块与单片机的连接电路

2.3 体温检测

体温检测选择Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20, 它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器, 3引脚封装, 可以大大节省系统资源。免费论文参考网。DS18B20与单片机的硬件连接如图4所示。

图4 DS18B20引脚图图5 ：血压及脉搏检测示意图

2.4 血压及脉搏检测

血压、脉搏的电子检测技术已经比较成熟，本设计直接从电子式血压计取测量结果，检测方案见图5，由送显示的数据引出发送到MCU。该方案测量的数据准确、专业，减少由于测量方法等原因造成的误差，提高系统可靠性，同时又能够节省开发周期。

3软件设计3.1 系统整体软件设计

系统整体软件流程图如图6所示。其中测量部分由无线收发子程序、温度检测子程序、血压脉搏数据处理子程序等组成。

图6 系统软件流程图

3.2 通信软件设计

（1）AT指令简介

AT即Attention，AT指令集是从终端设备或数据终端向终端适配器或数据电路终端设备发送的。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。控制器通过AT 指令控制TC35i模块, 本设计的短消息格式就是这种格式。

（2）基于单片机的短消息发送程序设计

指令内容均为ASCII码，短消息的中文编码方式为UNICODE码。所以单片机通过AT指令控制TC35i模块时，发送的数据必须经过代码转换。由于汉字数量众多，单片机资源有限，所以必须把短信内容中涉及到的汉字的UNICODE码放入单片机存储器内部。免费论文参考网。短信发送子程序的流程图见图7所示。

图7 TC35i数据发送流程图

4 结束语本系统是为全国大学生“挑战杯”竞赛参赛作品，样机已研制成功，运行稳定可靠，获得了河南省三等奖的好成绩。

参考文献：

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【5】周嵘，家庭GSM短消息遥控监测装ZP，中国专利，ZL02217548.2，2002.05.17

第9篇：无线传输技术论文范文

1.1现场总线技术在监控系统中的应用

现场总线技术是电子技术、仪表技术以及计算机计算等多项技术融合的成果,能够实现现场仪表与控制设备间的全数字化和双向多变量数字通信,为整个监控系统的全数字化奠定了基础。

1.2无线传感器技术在监控系统中的应用

随着无线传感技术的发展,无线传输的速率也在不断提高。在无线传输方式中比较有代表性的是ZigBee技术,它的传输速率为10～250kb/s,用于温度和湿度等数据的传输,其工作状态下的功耗为30MW,所以其成本较低,并且能够在10m～75m范围间进行信息的传递。ZigBee技术是未来无线通信技术的主流,而且支持ZigBee的设备的价格也会越来越低。其应用范围包括对危险化学品成分的检测以及火警的早期检测和预报等等。在医学领域可以准确的监测病人的血压、心跳以及体温等,减少医生的劳动工作量。另外该技术还可以用于家庭安全系统的构建,避免了红外装置受角度影响的限制。

1.3PLC技术在监控系统中的应用

PLC分为固定式和组合式两种不同的类型,但是其基本结构式相同的,一般是由CPU、存储器和I/O输出设备等组成。采用PLC技术的监控系统可以用于隧道交通信号灯的控制,以及检测电流模拟信号。一般风机控制柜上的软启动器也是采用PLC进行控制的,通过配置开关量来控制风机的启动、停止和转反转。

2监控系统硬件的设计

监控系统中需要采集的数据量非常大,要求设计的系统具有较高的数据处理能力,所以我们选用DSP处理器。为了简化监控系统对的额结构,提高其运行可靠性,设计中决定采用集成的视频处理芯片,该类型的芯片将信号的预处理、滤波以及A/D转换和时钟发生器都功能集中在一起,在将模拟信号转换为数字信号的过程中避免了系统对分立元件的要求,也节省了设计成本。另外,采用集成视频处理信号只需要在新器件中加载新的寄存器初值就可以方便的改变原有电路的特性,避免了元件更换和调节过程中的不便,也减少了系统开发的时间。这次设计我们采用的是飞利浦公司生产的SAA7113视频处理芯片。

2.1系统主控芯片的设计

这次设计中系统采用了DSP处理器,它采用改进的哈佛机构,能够同时访问指令和数据;并且具有独立的DMA控制器,能够在不影响DSP处理速度的情况下完成数据的高速传输。目前,国内应用较多的是T1公司生产的TMS320C54x系列,其价格低,功耗小。这次设计中我们也采用该系列的产品其型号为TMS320VC5402。它具有40个逻辑运算单位,内含两个累加器和一个40位的桶形移位器。C5402内部还有ROM单元,可以用来存储程序或者数据,另外还有一个缓冲串行口和8位的HPI接口,两个16位定时器、一个六通道DMA控制器和一个PLL时钟发生器。

2.2电源设计

监控系统中TMS320VC5402芯片要求输入输出的电压为3.2V,但是内核电压只有1.5V,所以系统设计中其他芯片的接口电压要能够兼容3.3V,电源的设计要特别考虑功率的影响。本次设计中电源采用双电压供电,这时只需要考虑上电顺序的问题。主控芯片对上电顺序的要求是电源的核电压应比I/O口先供电,断开时要晚于I/O口,且要Vd先上电,上电时要保证整个系统的上电过程必须在25ms内完成。这时因为Vc先于Vd上电时对芯片本身没有损害,只是芯片周边的输入和输出变为无效,反之会对芯片的驱动和缓冲造成冲击,从而损坏芯片。所以在这次设计中我们选择的是T1公司生产的TPS767D318,该电源的输出为3.3V和1.8V的双路输出,保证了系统对功率和上电次序的要求。

2.3复位电路设计

DSP系统运行时时钟频率较高,在运行过程中经常发生干扰和扰的现象,严重时还会造成死机。所以在这次设计过程中我们还加入了复位电路,以确保系统运行的稳定性。其原理是给监视线提供一个高低电平发生变化的信号,在规定时间内如果没有出现信号的变化,复位电路就会对系统进行复位操作,反之,则继续运行。这次设计中我们采用的是MAXIM公司的MAX706T监控电路,能够满足3V电源系统和5V电源系统的供电需要。

3结语