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大学毕业设计---基于zigbee的车辆数据采集传感器的研究.doc
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中国矿业大学(北京)硕士学位论文
中国矿业大学(北京)硕士学位论文
摘 要
随着我国社会经济的发展,汽车逐渐走进千家万户,成为人类日常生活的重要交通工具。为
使道路交通适应国民经济的发展,实现城市道路交通的智能化,科学化管理,切实做好公路交通
的车辆信息正确采集和及时传输是必不可少的。及时准确的了解到路面车辆信息,不仅可以实现
对路面的实时管理,使路面交通高质量高效率的运行,同时也为决策部门进行交通预测,道路规
划,和建设提供可参考依据。
本文首先分析了现有机动车性能检测仪器的不足,并结合其发展的实际需要提出了采用
ZigBee 技术实现机动车性能检测传感器数据采集的新方法。其次,完成了传感器电路硬件的具
体设计,利用磁阻传感器的工作原理,通过磁阻传感器对经过采集仪的车辆类型,车辆速度进行
检测。最后,本文设计了一种基于 CC2430 芯片的 ZigBee 无线通信技术的数据采集系统,并在
Zigbee 协议栈 Z-Stack 基础上,完成了该系统的软件功能的设计,开发了过车传感器的应用软件。
目前 ZigBee 技术还未具体应用于机动车性能检测领域,这给了本课题更大的研究应用空间。
关键词:交通量,磁阻传感器,zigbee 无线通信技术,嵌入式系统
ABSTRACT
With the social and economic development in our country, cars have got into
numberable families and become the important daily traffic tools in human lifes。
For making sure traffic in our city adapt to the development of national economy,and
realizing the traffic intelligent, scientific management of urban road,it is
necessary to do traffic vehicle information collection and transmission well。
Getting vehicles informations timely and accurately not only can realize real-time
management and make road traffic run in high quality ,but also can offer references
for Decision-making departments in traffic prediction,road classification,road
design and building。
In this paper we analysed the shortage of existing motor vehicle detector and in
combination with the actual needs of development, we propose a new methods which
based on Zigbee technology to detect road vehicles。Secondly,We finished the hardware
design of magnetic resistance sensor circuit, and use this sensor for collecting
imofrmations such as type and speed of passing vehicles vehicle;At the end, we
also design a data collection system based on the ZigBee CC2430 chip wireless
communication ,and complish the software design of this systerm ,finish application
software dsign.Now ZigBee technology have not been applicated in the field of vehicle
detection, so it gives more space for researching and
application
中国矿业大学(北京)硕士学位论文
Keywords: Trafficvolume , MagnetoresistiveSensor , Zigbeewireless Communication
Technology, Embedded system.
中国矿业大学(北京)硕士学位论文
目 录
目 录 .......................................................................7
1 绪论 .......................................................................1
1.1 本课题的研究目的和意义 ..................................................1
1.2 交通量数据采集系统国内外发展现状 ........................................2
1.2.1 国外发展现状 ........................................................2
1.2.2 国内发展现状 ........................................................3
1.2.3 常用车辆检测传感器 ..................................................3
1.3 本课题的研究内容 ........................................................5
2.过车传感器相关技术 ........................................................6
2.1 嵌入式技术 ..............................................................6
2.2 磁阻传感器工作原理 ......................................................6
2.2.1 磁阻效应............................................................7
2.1.2 磁阻传感器在车辆检测中应用..........................................7
2.3 ZIGBEE 网络技术 ..........................................................9
2.3.1 Zigbee 网络各层帧结构 ..............................................10
2.3.3 ZigBee 技术的原语 ..................................................13
2.3.4 ZigBee 网络拓扑结构 ................................................14
2.3.5 Zigbee 网络组建 ....................................................15
2.5 本章小结 ...............................................................15
3. 过车传感器硬件系统设计 ...................................................17
3.1 系统设计原则和硬件框架 .................................................17
3.2 硬件设备的选择 .........................................................18
3.2.1 磁阻传感器 .........................................................18
3.2.2 A/D 转换器 .........................................................19
3.2.3 无线通信芯片 CC2430 ................................................20
3.2.4 电源模块...........................................................22
3.3 过车传感器相关的通信 ...................................................22
3.4 本章小结 ...............................................................25
4. 过车传感器的硬件电路和驱动开发 ...........................................26
4.1 传感器电路 .............................................................26
4.1.1 CPU 电路 ...........................................................26
4.1.2 A/D 转换电路 .......................................................27
4.1.3 数据存储器电路.....................................................27
4.1.4 电源电路...........................................................27
4.2 驱动程序的开发 .........................................................28
4.3 过车传感器的驱动程序 ...................................................29
4.3.1 数据存储器的操作函数...............................................29
中国矿业大学(北京)硕士学位论文
4.3.2 A/D 转换器操作函数 .................................................33
4.4 本章小结 ...............................................................34
5. 过车传感器应用软件开发 ...................................................35
5.1 开发环境 ...............................................................35
5.2 实时多任务软件开发 .....................................................36
5.2 ZIGBEE 协议栈 Z-STACK.....................................................37
5.2.1 Z-Stack 结构及相关概念 .............................................37
5.2.2 Z-Stack 下应用软件的开发 ...........................................38
5.3 应用软件功能设计 .......................................................41
5.4 应用软件开发 ...........................................................42
5.4.1 车辆数据采集.......................................................42
5.4.2 车辆数据的存储.....................................................43
5.4.3 数据传送 ...........................................................45
5.4.4 上位机命令汇总.....................................................45
5.5 本章小结 ...............................................................46
6. 结论与展望 ...............................................................47
参考文献 ....................................................................48
致 谢 .....................................................................50
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