關於感測器的本科畢業論文
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摘要:介紹了嵌入式WEB感測器的體系結構,提出了網路化介面中TCP/IP協議棧的幾種實現方式,著重探討了基於TCP/IP協議棧晶元W3100A的網路化介面的實現,最後分析了嵌入式WEB感測器的WEB功能的實現。
關鍵詞:嵌入式WEB感測器 網路化介面
嵌入式WEB感測器是在智能感測器的基礎上發展起來的具有Internet功能的新型感測器。其實質是在傳統感測器的基礎上實現TCP/IP網路通信協議介面,將感測器作為網路節點直接與計算機網路通信。它的組成主要有:敏感單元、智能處理單元和TCP/IP通信協議介面。
圖1為嵌入式WEB感測器的體系結構。傳統的感測器在嵌入式WEB感測器中只佔一部分。核心部分是完成信號處理、數據交換和控制的嵌入式智能單元以及完成數據傳輸的TCP/IP網路介面。整個感測器的工作機理是:感測器將被測物理量轉換為電信號,通過A/D轉換為數字信號,經過微處理器的數據處理 (濾波、校準)後將結果傳送給網路;與網路的數據交換由基於TCP/IP協議的網路介面模塊完成。嵌入式WEB感測器的內部存儲器存儲感測器的物理特徵,如偏移、靈敏度、校準參數等;微處理器實現數據的處理和補償以及輸出校準;TCP/IP協議實現感測器的直接網路連接。與傳統的感測器相比,基於Internet的嵌入式WEB感測器更加可靠、便宜,擴展性更好且可以在內部直接對原始數據加工、處理,並通過Internet與外界進行數據交換。因而它具有微型化、網路化和智能化。感測器的網路化介面實現了對Internet或乙太網的互連以進行信息的發布和資源共享。其實現方式是嵌入式WEB感測器研究的重點。
網路化介面實現的關鍵在於TCP/IP通信協議的實現。TCP/IP通信協議的實現方法主要有:採用協議棧移植,針對嵌入式系統,將TCP/IP協議棧移植到系統中,然後調用相關的API函數實現網路通信;不採用移植方式,參照標準的TCP/IP協議精簡相應的協議層,編寫相關的API函數完成簡易的TCP/IP通信;採用協議晶元,如W3100A晶元,該方法直接採用硬體方式實現TCP/IP協議,直接對晶元的寄存器進行設置,實現數據對網路的傳送。本文著重探討採用W3100A晶元實現嵌入式WEB感測器的網路化介面的問題。
1 網路化介面的實現
1.1 W3100A晶元及處理器對其訪問的實現
W3100A是一TCP/IP協議棧晶元,包含的各協議層有:TCP、IP、UDP、ICMP和乙太網協議的數據鏈路DLC,以及MAC協議。其工作方式類似於Windows的Socket API。晶元的內部結構示意如圖2所示。
該晶元可選擇地支持Intel/Motorola MCU介面,另外還提供一個I2C介面給上層應用層,一個MII介面給底層物理層。晶元支持全雙工模式,內部帶有雙口的SRAM數據緩沖區。其封裝是64腳的LQFP。
晶元提供寄存器供MCU訪問,具體的寄存器分類如下:控制寄存器(命令、狀態及中斷);系統寄存器(網關地址、子網掩碼、IP地址等);用於數據收、發的指針寄存器;通道操作的通道寄存器。
比較重要的幾個寄存器如表1所示。
表1 寄存器功能和地址示意圖
寄存器名稱 地 址 類 型 功 能
C0_CR~C3_CR 0X00~0X03 控制寄存器 完成相應通道套接字的初始化、連接、關閉和數據收發
C0_ISR~C3_ISR 0X04~0X07 控制寄存器 套接字命令的結果情況
IR 0X08 控制寄存器 各個通道套接字和數據接收中斷產生情況
IMR 00X09 控制寄存器 控制各中斷的屏蔽使能
GAR 0X80~0X83 系統寄存器 用於默認的網關地址的設置
SIPR 0x8E~0X91 系統控制 用於IP地址設置寄存器
RW_PR 每寄存器3位元組,具體地址見W3100A數據手冊 指針寄存器 接收數據的尾指針,依據數據大小自動調整
RR_PR 指針寄存器 接收數據的首指針
TW_PR 指針寄存器 傳送數據的尾指針
TR_PR 指針寄存器 傳送數據的當前數據指針
TA_PR 指針寄存器 指示傳送數據的首指針
SSR C0:0XA0;C1:0XB8
C2:0XD0;C3:0XEB 通道寄存器 相應通道的套接字狀態
SOPR C0:0XA1;C1:0XB9
C2:0XD1;C3:0XE9 通道寄存器 相應通道的協議選擇
控制寄存器C0_CR(通道0的命令寄存器),用於通道0套接字(Socket)的初始化、連接、關閉和數據收發,其設置如下:
其中,Sys_init用於設置網關、子網掩碼以及IP地址等,1~6位用於通道0套接字的初始化、連接、斷開、監聽以及數據收發,相應位在命令執行後自動清除。通過套接字協議選擇寄存器C0_S0PR設置相應的協議值確定套接字中選用TCP還是UDP。
晶元正常工作必須對其完成相應的初始化。初始化主要是對必要的寄存器進行相應的設置,這些寄存器包括:網關地址寄存器GAR、子網掩碼寄存器SMR、硬體地址寄存器SHAR以及IP地址寄存器SIPR等。上述寄存器被設置後通過執行控制寄存器CR的0位Sys_init激活晶元。
1.2 硬體介面及其數據傳輸
圖3 I2C介面示意圖
該晶元提供了並口和串口兩種方式實現與MCU的通信。圖3為基於I2C的串口連接方式。其中MCU為感測器中的處理器,乙太網物理層設備選用RTL8201晶元。W3100A提供MII介面與RTL8201相連,其中引腳RX_CLK、RXDV、RXD[0:3]以及COL用於數據的接收,而TX_CLK、TXE、TXD[0:3]用於數據的發送。MCU中提供模擬的I2C介面與W3100A通信。I2C是串列通信匯流排方式,由數據線SDA和時鍾線SCL配合完成通信。
建立TCP連接的具體過程如圖4所示。首先完成晶元的TCP/IP初始化,設置相應通道如0通道的協議選擇寄存器C0_SOPR為0X01;選擇TCP協議,執行通道0命令寄存器C0_CR中的Socket_Init,同時將C0_TW_PR、C0_TR_PR及C0_TA_PR置成同一值;然後執行C0_CR的Connect和Listen命令位,如此TCP連接建立。
2 嵌入式WEB感測器的WEB功能的實現及其在測控系統中的應用
WEB的工作基於客戶機/伺服器模型,由WEB瀏覽器和WEB伺服器即感測器構成,兩者之間採用HTTP協議進行通信。因此在感測器的上層協議應該採用HTTP協議。同時要實現瀏覽器與嵌入式WEB感測器交互,除了要解決上述TCP/IP通信協議介面外,在感測器中應提供一個EEPROM存儲相應的網頁文件。交互時,HTTP通過統一資源定位器URL(Uniform Resource Locator)確定感測器應該為瀏覽器提供哪些資源。為了節省空間,通過一種靈活的Hush演算法實現。EEPROM中的每一個文件都有一個不同的Hush值與之相對應,存取時很快可以計算出文件的地址。此外,它可以根據網頁中嵌入的特殊標志實現動態網頁。即顯示實時採集的數據並進行控制操作。
下面是存儲在溫度感測器中的一個簡單的動態網頁程序,其中的「@」字元用來在網頁中插入溫度的標志,網頁文件存放在感測器的EEPROM里。當用戶發出頁面請求時,處理器上的程序在TCP打包時,把溫度值嵌入到網頁中的「@」字元處,再將網頁文件添加相應的HTTP頭,返回給請求的用戶。如此用戶將在瀏覽器上看到實際的溫度顯示值。
<HTML>
<HEAD>
<TITLE>實時溫度監視</TITLE>
</HEAD>
<BODY>
<center>現在的溫度是:<font size=+2 color=#FF99FF> @ </font></center>
<BR>
</BODY>
</HTML>
如圖5所示,嵌入式WEB感測器和乙太網測控網關將同時接到乙太網上,實現上層網路終端客戶端對其的訪問。上層監控級對嵌式WEB感測器訪問採用B/S模式,監控級通過其瀏覽器實現對嵌入式WEB感測器的訪問。
本文所提出的網路化介面方案是利用硬體晶元實現TCP/IP協議棧,可以解決當前應用中大量存在的8位MCU實現TCP/IP通信協議的問題。該網路化介面應用到嵌入式WEB感測器上,很好地實現了現場級設備對外部網的接入,實現了信息的共享和發布,同時也擴大了控制的半徑。該網路化介面實現方便,具有通用性,應用范圍廣。
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2. 急需論文:淺談感測器在生活中的應用,三千字
感測器 感測器在生活中的應用之十大實例及應用:1. 樓梯走道:電燈的觸摸開關。功能:使在人手或是其他的導電物體的接觸下方能通電(這是我自己想的,不知事實是否如此。),此舉為節約能源做出巨大貢獻。2. 電飯鍋:功能:到達沸騰溫度(居里點)即停止加熱。在某種材料的硬體支持下,使得具有這種功能,才使得人類做出偉大的進步!3. 電子天平:功能:無需復雜操作,就能很快稱出物體的質量,而且一般來說很精確。這是因為在電子稱下安裝壓力感測器再加上一些電子系統,使得能又快又好的稱出質量,一切都得益於感測器的發展。4. 電子溫度計:功能:簡單快捷精確測量人體體溫。在電子溫度計內部加入紅外感測器,由於人體在不同溫度下發射紅外線的強度等因素皆有不同,利用此特點即可使用紅外感測器。5. mp4上的觸摸鍵:功能:無需原來的機械按壓,即可進行操作,使機身的壽命更長久,尤其是「按鍵」更是長久!原理暫時還不是很清楚,不過可想而知應該是感測器的功勞!6. 手機的觸摸屏:功能:分好幾種,有的是點觸摸,有的是面觸摸,不盡相同,不過原理應該是差不多,只是硬體材料上的支持有所不同,所以出現不同的操作方式,不過說回來還是感測器在發揮作用。7. 電熨斗:功能:熨燙衣物,使衣物保持整潔。不過在加熱中有一個問題需要解決,那就是加熱溫度的問題,所以另一種溫度感測器應運而生,在達到一定溫度時,就會出現斷電使溫度保持在一定的范圍內,此舉與電飯鍋有異曲同工之妙!8. 汽車稱重:功能:在渡口為汽車稱重,既是用上此種感測器,壓力感測器使得即使是很重的物體也能在短時間內准確稱出,此為大型的壓力應變片的應用。9. 自動門:功能:在一些重要場合就會有自動門的身影,當人靠近時就會自動根據情況開關門。這些門上應該是會安裝上人體感測器,當有人靠近時,就會有情況發生,所以會自動開門,當然這也是結合了若干電子系統的成果。10. 廁所小便池:功能:當人靠近時就會現有一股水流出現,當人離開時就會第二次沖水,此舉為廁所的節水以及潔凈做出了巨大貢獻,應該是結合光電感測器以及電子系統的成果。綜上:我們可以發現,每一種先進元件在進行應用時,都應該要結合以電子系統,才能發揮作用。
3. 有人要買關於感測器的本科畢業論文嗎測量位移的感測器,可聯系我!
沒。。。謝謝
4. 急求一篇關於 感測器在現代農業中的應用 畢業論文。
加我。
5. 求感測器畢業論文前言、摘要!
摘要:本文簡述了無線感測器網路的定義、組成及特點,並結合其特點介紹了無線感測器網路在各行各業廣泛的應用價值和未來發展前景以及目前存在的技術問題。 關鍵詞:無線感測器網路;組成;應用;發展 科技發展的腳步越來越快,人類已經置身於信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術——感測器技術,也得到了極大的發展。感測器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網路化方向發展,並將會帶來一場信息革命。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線感測器網路(WSN, wireless sensor networks)綜合了感測器技術、嵌人式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術,能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息,並對這些信息進行處理,獲得詳盡而准確的信息,傳送到需要這些信息的用戶。 由於WSN的巨大應用價值,它已經引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的廣泛關注,被廣泛地應用於軍事,工業過程式控制制、國家安全、環境監測等領域。 無線感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域,是當前計算機網路研究的熱點。 一、發展概述 早在上世紀70年代,就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測器網路雛形,我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步,感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力,並通過與感測控制器的相聯,組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路,這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始,現場匯流排技術開始應用於感測器網路,人們用其組建智能化感測器網路,大量多功能感測器被運用,並使用無線技術連接,無線感測器網路逐漸形成。 無線感測器網路是新一代的感測器網路,具有非常廣泛的應用前景,其發展和應用,將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發達國家如美國,非常重視無線感測器網路的發展,IEEE正在努力推進無線感測器網路的應用和發展,波士頓大學(Boston University)還於最近創辦了感測器網路協會(Sensor Network Consortium),期望能促進感測器聯網技術開發。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時,更是將無線感測器網路列為第一項未來新興技術,《商業周刊》預測的未來四大新技術中,無線感測器網路也列入其中。可以預計,無線感測器網路的廣泛是一種必然趨勢,它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。 二、無線感測器網路的定義和特點 無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據分布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、數據處理單元和通信模塊的節點,各節點通過協議自組成一個分布式網路,再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。 無線感測器網路操作系統Tiny0S141的研製者,Jason Hill博士把WSN定義為: Sensing+CPU+Radio=Thousands of potential application 哈爾濱工業大學的李建中教授將WSN定義為:WSN是由一組感測器節點以自組織的方式構成的有線或無線網路,其目的是協作地感知、採集和處理網路覆蓋的地理區域中感知對象的信息,並發布給觀察者。從硬體上看,WSN節 點主要由數據採集單元、數據處理單元、無線數據收發單元以及小型電池單元組成,通常尺寸很小,具有低成本、低功耗、多功能等特點;從軟體上看,它藉助於節點中內置感測器有效探測所處區域的溫度、濕度、光強度、壓力等環境參數以及待測對象的電壓、電流等物理參數,並通過無線網路將探測信息傳送到數據匯聚中心 進行處理、分析和轉發。
原文出自: http://www.3qlw.com/gongxue/tongxinxue/2010-07-22/1420.html
6. 感測器技術應用的畢業論文摘要怎麼寫
東莞中昊,你去看看裡面的新聞文章,技術文章,希望能給你靈感
7. 急求一篇關於超聲波感測器的畢業論文
超聲應用主要有以下幾方面:
1.超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用,在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查,在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術,其原理與光波的全息術基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發射兩束相乾的超聲波:一束透過被研究的物體後成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。
2.超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等,在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
3.基礎研究。超聲波作用於介質後,在介質中產生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,並在宏觀上表現出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構,這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ,稱為聲子(見固體物理學)。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究,以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
8. 求關於感測器在汽車中的應用畢業論文
1、氧感測器:當氧感測器故障時,ECU無法獲取這些信息,就不知道噴射的汽油量是否正確,而不合適的油氣空燃比會導致發動機功率降低,增加排放污染;
2、輪速感測器:它主要是收集汽車的轉速來判斷汽車有沒有打滑的徵兆,所以,就有一一個專門收集汽車輪速的感測器來完成這項工作,一般安裝在每個車輪的輪轂上,而一旦感測器損壞,ABS會失效;
3、水溫感測器:當水溫感測器故障後,往往冷車啟動時顯示的還是熱車時的溫度信號,ECU得不到正確的信號,只能供給發動機較稀薄的混合氣,所以發動機冷車不易啟動,且還會伴隨怠速運轉不穩定,加速動力不足的問題;
4、電子油門踏板位置感測器:當感測器失效後,ECU無法測得油門位置信號,無法獲得油門門踏板的正確位置,所以會出現發動機加速無力的現象,甚至出現發動機不能加速的情況;
5、進氣壓力感測器:進氣壓力感測器顧名思義就是隨著發動機不同的轉速負荷,感應一系列的電阻和壓力變化,轉換成電壓信號,供ECU修正噴油量和點火正時角度。一般安裝在節氣門邊上,假如故障了會引起點火困難、怠速不穩、加速無力等問題。
9. 求一篇感測器畢業論文
如果滿意再追加100分。 2009-03-22 19:31
可以再充分點嗎?謝謝了
