鐘衛(wèi)連

湖南懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院

關(guān)于嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鐘衛(wèi)連

湖南懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集方面，為保證信息采集質(zhì)量以及水平，應(yīng)當(dāng)選擇合理系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，從而降低能耗與成本。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種新型采集系統(tǒng)為嵌入式信息采集系統(tǒng)，要保證該采集系統(tǒng)的有效運(yùn)用，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證在實(shí)際應(yīng)用過程中能夠發(fā)揮其真正作用，促進(jìn)電子信息產(chǎn)品發(fā)展，同時(shí)嵌入式信息采集系統(tǒng)是當(dāng)前一種新型系統(tǒng)，本文就嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

嵌入式；信息采集系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但解決了節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的問題，而且無需淘汰原有的設(shè)備，從而提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，節(jié)約了投資，還解決了特殊環(huán)境難于布線的問題。

1 嵌入式信息采集系統(tǒng)簡(jiǎn)述

對(duì)于電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)而言，其主要是在一定環(huán)境檢測(cè)以及控制方面進(jìn)行應(yīng)用。所以，在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，其主體就是通過主控單元對(duì)散落節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)有關(guān)信息收集工作。另外，利用信息采集節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)環(huán)境，并且對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制。所以，在設(shè)計(jì)主控節(jié)點(diǎn)中相關(guān)硬件時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證設(shè)計(jì)方案具備科學(xué)性以及合理性，并且要保證可行。此外，在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)采集節(jié)點(diǎn)之中硬件時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證其可靠并且通用。另外，對(duì)于嵌入式信息采集系統(tǒng)而言，要實(shí)施信息交換，并且控制用戶，需其PC 上位機(jī)以及主控節(jié)點(diǎn)通過PS232 通信得以完成。而在系統(tǒng)中所存在信息采集點(diǎn)會(huì)在一定范圍之內(nèi)的某處進(jìn)行散落分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控環(huán)境。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本文旨在實(shí)現(xiàn)一種信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的深入研究搭建平臺(tái)。信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)主控單元對(duì)散落節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息收集，以及信息采集節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和控制。因此主控節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)必須可用，而網(wǎng)絡(luò)中采集節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)也需要具有可靠性和通用性。信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)用于對(duì)一定環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)一定控制。本文設(shè)計(jì)的嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)組成。主控節(jié)點(diǎn)與PC上位機(jī)通過RS232通信，從而實(shí)現(xiàn)信息交換和用戶控制，信息采集節(jié)點(diǎn)散落在一定范圍內(nèi)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。圖1是系統(tǒng)的整體方案圖。

3 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

對(duì)于信息采集系統(tǒng)而言，其組成單元為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，不但能夠采集信息，同時(shí)能夠檢測(cè)環(huán)境。系統(tǒng)是由一個(gè)個(gè)具備監(jiān)測(cè)計(jì)和采集功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的單元。主要包括了主控模塊處理器的選擇，無限電路的設(shè)計(jì)，與上位機(jī)通信RS-232模塊.節(jié)點(diǎn)電源模塊，檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)和電路板制作。電源模塊電路一般有兩種方案，不同的條件選用的設(shè)備不同；可對(duì)主控節(jié)點(diǎn)選取SV的穩(wěn)定電壓進(jìn)行洪電，LT-1117-3的工作申壓能保持存3.3V。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

信息采集系統(tǒng)的軟件是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，它決定了節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)行模式。本章將先列出軟件中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后按照功能模塊給出嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案。首先給出了數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)的重要結(jié)構(gòu)及主要的數(shù)據(jù)包類型，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了主控節(jié)點(diǎn)和采集節(jié)點(diǎn)間組織的通信協(xié)議流程，因而本章闡述的軟件設(shè)計(jì)是論文的重點(diǎn)。系統(tǒng)中，除采集節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到環(huán)境信息超過設(shè)定而向主控節(jié)點(diǎn)報(bào)告外，其它通信皆由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)起，而主控節(jié)點(diǎn)亦受控于上位機(jī)PC。具體通信過程描述如下：

主控節(jié)點(diǎn)：1)將網(wǎng)絡(luò)信息庫建立在各節(jié)點(diǎn)處，并完成網(wǎng)絡(luò)ID的設(shè)置，待采集節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)成功連接。2)數(shù)據(jù)包成功傳輸?shù)讲杉?jié)點(diǎn)后，點(diǎn)擊確認(rèn)傳送的指令，傳輸?shù)男畔t會(huì)在上機(jī)位上有所顯示待得到了相應(yīng)的回潰后，再作出處理操作。在配置通道可用的情況下，可完成采集信息的接收，在配置通道受阻的情況下，則需一直等待。3)若上機(jī)位的命令成功傳達(dá)，此時(shí)需凳行解析，并以不同的定義來完成操作指7。4)對(duì)回送信息的地址進(jìn)行匹配，在地址正確的情況下，可向上位機(jī)提出相應(yīng)的回顯請(qǐng)求；在地址錯(cuò)誤的情況下，則會(huì)以錯(cuò)誤的信號(hào)來進(jìn)行提示。在接收信息時(shí)，若出現(xiàn)等待超時(shí)的現(xiàn)象，則需對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新發(fā)送，直到發(fā)送的次數(shù)達(dá)到了最大設(shè)置的閥值。5)若由外部事件觸發(fā)，則向采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制數(shù)據(jù)包。6)對(duì)3)，4)，5)的過程進(jìn)行循環(huán)操作。

3.3 系統(tǒng)性能測(cè)試與分析

近年來無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到廣泛深入的研究，但還有許多問題亟待解決。本文在分析信息采集監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)功能需求的基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了利用CC2430射頻處理器搭建無線傳感平臺(tái)的總體方案，并重點(diǎn)開展了采集系統(tǒng)的軟硬件方面的研究。

本文在設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)中，重點(diǎn)放在硬件和軟件的調(diào)試上，花費(fèi)了很多時(shí)間。通過不斷的調(diào)試和數(shù)據(jù)的分析處理，本文最終實(shí)現(xiàn)了論文所述的所有功能。以下對(duì)信息采集系統(tǒng)主要功能的測(cè)試過程和結(jié)果進(jìn)行闡述。為測(cè)試節(jié)點(diǎn)的通信能力，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)。將采集節(jié)點(diǎn)固定，移動(dòng)主控節(jié)點(diǎn)，對(duì)不同的距離發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)距離發(fā)送三次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用數(shù)字標(biāo)識(shí)。在空曠的平地上測(cè)試，分析采集節(jié)點(diǎn)顯示發(fā)現(xiàn)：當(dāng)移動(dòng)主控節(jié)點(diǎn)至70～80m之間時(shí)，已經(jīng)有數(shù)據(jù)包丟失情況。為除去數(shù)據(jù)包丟失偶然性，在70～80m之間時(shí)，增加數(shù)據(jù)包的發(fā)送個(gè)數(shù)，最終發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失嚴(yán)重，當(dāng)移至80m以外，測(cè)試則基本沒有信號(hào)。

綜上所述，對(duì)于電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)，為保證其水平以及質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)選擇合理形式，嵌入式信息采集系統(tǒng)為當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種，有著較好作用。應(yīng)當(dāng)對(duì)嵌入式電子信息產(chǎn)品檢測(cè)信息采集系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)，從而保證其合理有效應(yīng)用。

[1] 王小強(qiáng). 基于農(nóng)業(yè)信息采集嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 電子科技大