【摘要】： 通信技术的快速发展带动了无线通讯网络在数据传输领域的广泛应用。随着嵌入式技术的成熟,无线通信网络同嵌入式技术的结合体现出了越来越大的优越性。在桥梁监测领域中,这种结合不仅可以使数据的传输方式更加灵活,而且能够大大减少使用成本,增强数据采集系统的扩充性和维护性。本课题就是在这样一个构想下提出并且实现的。 本课题基于GPRS技术提出,对桥梁健康状况(以缆索振动受力信号为例)进行实时的,在线的监测。该系统以LPC2138主控芯片作为嵌入式系统的处理器来构建硬件环境,以μC/OS-II操作系统作为核心建立各个任务,利用GPRS模块M22A将采集到的数据发送到有固定IP的远程服务器上。 本文首先对GPRS技术的现状和前景进行了综述,然后对GPRS网络的原理和模型以及嵌入式系统作了详细的研究和分析,并且给出了桥梁数据采集的整体方案,在分析各个功能模块功能原理的基础上,完成了相应电路的设计和整个系统总体电路板的制作。在软件方面,完成了μC/OS-II操作系统在处理器上的移植,并在此基础上开发了各个任务的软件;编写了GPRS模块的驱动,并完成模块的初始化;针对TCP/IP协议在远程服务器上编写了数据接收程序用于实现数据分析和处理,实现了数据从GPRS无线网络到Internet网络的传输。 最后,对本系统分别进行了详细的功能模块测试和整体测试,并给出了测试结果。经测试,本系统能够完成远程桥梁信号传输,并且适合多种场合的应用,具有较大的应用前景。 【关键词】：无线监测系统 GPRS网络 嵌入式系统 μC/OS-II操作系统
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP274
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2010.039167
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源及产生背景9-10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 桥梁监测系统现状11-12
• 1.4 嵌入式系统概述12
• 1.5 GPRS 网络概论12-13
• 1.6 课题主要研究内容和主要工作13-15
• 第2章 GPRS 监测系统的原理和组成15-22
• 2.1 GPRS 网络原理15
• 2.2 GPRS 网络体系结构15-16
• 2.3 GPRS 监测系统原理16-17
• 2.4 GPRS 监测系统整体构成17-18
• 2.4.1 监控中心17
• 2.4.2 现场监测设备17-18
• 2.4.3 数据采集传输设备18
• 2.5 嵌入式GPRS 桥梁监测系统的总体设计18-21
• 2.5.1 系统总体逻辑结构18-19
• 2.5.2 嵌入式处理器的选择19-20
• 2.5.3 嵌入式开发板介绍20
• 2.5.4 嵌入式实时操作系统的选择20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 系统的硬件设计22-39
• 3.1 系统硬件总体设计22-23
• 3.1.1 系统硬件设计原则22
• 3.1.2 系统硬件设计结构图22-23
• 3.2 设备选型23-30
• 3.2.1 主控芯片LPC213823-27
• 3.2.2 A/D 转换芯片MAX124727-29
• 3.2.3 GPRS 无线模块M22A29-30
• 3.3 主控器外围辅助电路30-33
• 3.3.1 电源、复位电路设计30-31
• 3.3.2 JTAG 接口电路设计31-32
• 3.3.3 串行接口电路设计32-33
• 3.4 数据采集电路33-36
• 3.4.1 逐次逼近式 A/D 转换器的原理33-34
• 3.4.2 A/D 模块的设计34-36
• 3.5 GPRS 模块接口设计36
• 3.6 数据采集终端PCB 设计36-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第4章 系统的软件设计39-50
• 4.1 系统软件需求分析39
• 4.2 系统规划39-42
• 4.2.1 任务划分及优先级分配39-40
• 4.2.2 系统软件总流程40-42
• 4.3 各任务的具体实现42-48
• 4.3.1 GPRS 连接任务42-43
• 4.3.2 GPRS 接受命令任务43-44
• 4.3.3 数据采集任务44-46
• 4.3.4 GPRS 数据传输任务46-47
• 4.3.5 GPRS 数据发送任务47-48
• 4.4 本章小节48-50
• 第5章 数据接收与系统测试50-60
• 5.1 WINSOCK 编程的开发50-54
• 5.1.1 Windows Sockets 原理50-52
• 5.1.2 服务器的实现52-54
• 5.2 系统测试54-55
• 5.3 测试数据分析55-58
• 5.4 系统实际运行分析58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-63
• 6.1 课题研究总结60-61
• 6.2 存在问题61
• 6.3 展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录67-68
• 攻读硕士学位所发表论文68