论文研究-基于AVR的嵌入式在线监测系统的设计 .pdf

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基于AVR的嵌入式在线监测系统的设计,杨杰,王伟娜,本文介绍了一种用于在线监测中小型关键机械设备的嵌入式系统,该系统采用AVR单片机,能够同时采集来自现场传感器的32路模拟信号,�
山国武技文在线 T 1! 1 Uo2 图采集处理电路图 数字电路设计 数字电路是指微型处理器芯片部分。主要实现转换,电路控制和数据压缩的 功能。例如由模拟电路输入的路有效信号,电路入口是由多路开关 进行通道 切換的,微处理芯片控制相应通道开关。而在模拟电路的髙通滤波器电路中提供了 和两种髙通滤波方式,根据实际情况,黴处理芯片通过多路选择开关 进行选档控制 此系统中所使用的微处理芯片具有以下特点:该芯片最低可在的低电压下⊥作,而 且具有 工作方式,在此工作方式下,工作电流很小,我们可以采用问歇式工作方式 达到低电压,低功耗;该芯片本身集成了转换模块,位输入,位输出,可以实现 高精度的转换;同时该芯片还具有可在线编程功能,软件的在线修改和升级十分方便 无线数据发送接收模块 无线数据发送接收模块采用载波频率是 ,也可以提供 载波, 基于的调制方式,采用高效率前纠错信道编码技术,提扃了数据抗突发「扰和腚机T 扰的能力,在信道误码率为时,可得到实际误码率 。传输距离远,在视距情 况下,天线高度米,可靠传输距离可达 无线数据发送接收 模块设计了个串口和接口方式, 为电平 接 可自定义为标 准的 口,这为以后系统扩展作的铺垫。该模块采用了低功耗设计,具有 休眠功能,在接受数据情况下,电流 ,发射电流 休眠电流 。无线数据模块结构图如图所示: 山国武技文在线 与主板接口 图无线数据发送接收模块框架图 系统与上位机的通信 该嵌入式在线监测系统采用多主从式结构,广泛分布在现场的无线采集站为主站,所 有数据交换均由无线现场采集站发起。这结构保障了当有信息传输吋,无线现场采集站处 于工作状态,当没有数据传输时,自动进入休眠状态,从而有效的实现的系统的低功耗特性。 无线现场采集站在开始工作时,首先要检查自己是否初始化,当发现没有初始化或初始 化参数错误时,该无线现场采集系统将主动请求各通道初始化参数,上位机收到此请求后迅 速做岀应答,发送各通道初始化设置数椐。每个通道个字节,每个无线现场采集站的初始 化参数为个字节。对于每通道,若四个字节都为,表示该通道无效。无线现场采集站 在收到初始化数据包, 校验正硝后,返回正确应答,然后立即用新的参数特征值采集 数据 在进行现场数据采集的过程中,如果上位杋或客户终端发现没冇数据上传或数据上传较 慢的情况,则需要进行通讯测试。无线现场采集站在任何吋候(包括状态),检测到 测试按纽按动后(边沿触发),进入测试状态,无线现场采集站上的指示灯开始闪烁, 并发送请求。上位机接收到测试信号,任何时候都应回应,当无线现场采集站在收到 上位机的回应再次检测测试键若还处在按下状态闪烁响应的灯并发送请求当无线现 场采集站在没有收到上位机的回应进入 休眠状态。当无线现场采集站在 收到上位机的回应再次检测测试键若不处在按下状态,进入 休眠状态 为了保证通信的可靠性,通信机制具有出错重发的功能,当通信错误需要重发时,升级 由无线现场釆集站端控制最大可重发次,其他由无线现场釆集站端控制最大可重发次。 本文创新点 采用系列单片机,使用掉电模式及时实现系统在不工作时进入休眠状态,从 而满足了现场监测的低功耗要求; 现场无线采集站可以针对不同的杋组轴承提供两种不同的振动数据采样方式,整周 期(每冑期最多采样点)和高速定频率采样(最高可达的采样频率),系 统转换速率高达,确保不会遗漏机组运行的重要振动信息。 在与上位机的通信过程中,无线采集站始终处」主动札制,即所有的数据交换由无 线采集站发起,而现场分布有多个无线采集站,这种多主·从的通信方式,有利于 没有数据父换的无线现场采集站及时进入休眠状态,从而更好的节约电池功耗,延 长电池供电寿命。 在通信建立后,系统可随时响应上位机的升级请求。升级过程中发生突然断电、死 山国利技记文在线 机、通讯中断等意外情况使丌级木能完成,重新启动吋能够判断上次升纹是否完成 若未完成首先请求再次升级。 结论 该系统将嵌入式系统和无线通讯技术应用于中小型关键机械设备的实时在线监测,有效 的解决了中小型关键杋械设备监测难的问题,极大的提高了设备维护管理效率,目前该系统 已经成功的应用于⊥业测控现场。 参考文献 刘秀功水泥厂烟尘在线监测系统研究微计算机信息年第期 沈文单片机语言开发入门指导北京清华大学出版社年 邵时,沈建华,王荣良徼机接口与通信实践教稈上海华东师范大学出版社 顾君忠多媒体信息技术及其应用沈阳辽宁科学出版社 高博江涛实现的以太网通信自控程设计

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2019-08-14
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