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环境状态监测终端硬件设计

来源:物联网技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-21 10:29

【作者】:网站采编

【关键词】:

【摘要】0 引 言 社会和经济的快速发展及国内汽车产业的发展壮大,为货物流通和交通运输带来了巨大的变化,也逐步改变了长期以来“重生产、轻流通”的思想。运输过程中如何对货物和产品

0 引 言

社会和经济的快速发展及国内汽车产业的发展壮大,为货物流通和交通运输带来了巨大的变化,也逐步改变了长期以来“重生产、轻流通”的思想。运输过程中如何对货物和产品状态进行有效、全面的检测逐步受到广泛关注,对其相关技术展开深入研究也是实现安全、可靠、智能、绿色物流的关键所在[1]

传统有线传输监测技术往往存在成本较高、线束多、故障排查困难等缺点,而新兴的物联网技术可以很好地解决上述问题[2-3],该技术在众多环境监测领域也得到了广泛应用,如室内家庭环境监测[4]、煤矿作业环境监测[5]、车载移动环境监测[6-7]等。

本文基于智能传感、车载定位、物联网等技术,设计了一种基于无线传感网络的环境监测终端系统,由各类传感器实时、准确地采集环境数据,并对相应数据进行本地存储,按照设定的通信协议上传至服务中心。

2.1 患者一般资料 本次调查共发放问卷320份,回收有效问卷300份,回收有效率94%。其中男215例,女85例,平均年龄(46.9±17.1)岁。文化程度:大学46例,中学174例,小学80例。原发病诊断:感染性角膜炎69例,角膜白斑70例,大泡性角膜病变10例,角膜烧伤24例,角膜营养不良或变性30例,圆锥角膜30例,其他(角膜溃疡,角膜变性和角膜内皮失代偿)67例。

1 系统总体设计

根据实际应用需求,系统实际应用场景及模块构成如图1所示。

系统旨在实现对车载微环境信息及数据的采集,用户可在智能网关模块实时查看环境的温湿度、光照度、空气质量、车载设备经纬度等信息,并根据预设的阈值实时判断环境质量,对于异常及时发送提示信息,方便用户做出决策。此外网关模块可定时将采集的数据上传至远程服务器,便于后期进行数据分析与追踪。

图1 系统应用场景

GPRS电源电路使用降压型DC/DC开关电源芯片MP2359,通过设置该芯片的输出反馈分压电阻的分压值使输出电压变为+3.8 V。芯片的使能端通过GPRS_PWR端口控制。GPRS电源电路如图6所示。

(1)LCD驱动电源与背光电路

图2 系统硬件结构

2 详细设计

2.1 电源模块设计

系统主电源与输入接口电路如图3所示。电源输入通过一个50 V/2 A的自恢复保险丝F1与一个48 V瞬态电压抑制二极管D6进行电源反接保护和过压保护。电源模块U7的输入和输出都接入了电解电容和无极性电容进行电源去耦滤波,该电源模块在输入9~36 V电压时均可输出稳定的+5 V电压。

图3 系统主电源与输入接口电路

系统运行的3.3 V电源电路如图4所示,输入和输出同样接入特定电容进行滤波。

2)学生端供学生练习与测试,接受学生输入的传票上的数据并实时汇总,考虑到学生练习时要求手、脑、眼并用,故学生端应能提供学生一些提示信息,譬如翻打进度、速度、正确率等等;

图4 3.3 V电源电路

2.2 LCD模块电源驱动与接口电路

目前,“山大王”拥有占地9600平方米的现代化加工厂3个,500亩的绿色种植产业园一个,厂房及配套建筑物63000多平方米;建有高标准绿色环保生产线3条,-25℃低温冷藏库,0-59℃保鲜冷藏库、-40℃速冻库共1000多平米,储存能力高达600多吨。同时,“山大王”还在全国各地区设立了销售实体店和加工厂,并长期供货给高档餐厅、酒店。

美国官员和一些科学家希望到21世纪20年代中期能形成一种有效的治疗方案,但临床试验的挫折加剧了人们的担忧。纽约市西奈山伊坎医学院阿尔茨海默病研究员塞缪尔·甘迪(Samuel Gandy)说:“我确信我们无法实现2025年的目标,看来我们的承诺要落空了。”对于把这么多钱仅仅集中于阿尔茨海默病的研究上,有些研究人员也表示出担心。加州诺瓦托市巴克老龄化研究所的生物学家朱蒂·坎皮西(Judy Campisi)想知道,是否应该多拿出一些资金来支持基础研究,对于这样有针对性的资助,生物医学界“怀有复杂的心情”。

LCD驱动电源的作用是产生驱动LCD工作的电压。LCD需要电源驱动的三个管脚分别为AVDD,VGH,VGL。其中,AVDD需要的典型供电电压为+10.4 V;VGH需要的典型供电电压为+16 V;VGL需要的典型供电电压为-7 V。根据电源的需求特性,采用MP1541DJ即U2升压,然后利用倍压整流和反向串联电路产生各一路正负电源,通过16 V和6.8 V的稳压二极管得到所需电压。

(2)背光二极管的电压是否可调

可惜我无能用后续的写作告慰这种鼓励。一个月很快过去。我写出的文字连我自己都羞于出手。看过稿子的王朝垠对我说,别灰心,慢慢来。大约是看我过于沮丧,他邀我去他家喝酒。

背光驱动电路的XEINT10端口可用来控制背光芯片是否使能,也可通过输入0电平关闭背光电源芯片。背光驱动电路通过XPWMTOUT1端口实现核心板对背光亮度的连续调节。

LCD驱动电源与背光电路如图5所示。

除尘器阻力主要由自身结构和滤料产生,取ΔP1=800 Pa,依据同种类型的滤筒除尘器的值取ΔP2=1 000 Pa,经计算得P=1 944 Pa.

2.3 GPRS模块电路

GPRS模块电路主要由GPRS电源电路和GPRS模块接口电路组成。

(1)测试主电源电路;

系统采用模块化设计,硬件总体结构如图2所示。系统主要包括主控数据处理模块、电源供电模块、外围接口模块、GPRS模块、GPS模块、传感器网关模块、存储模块、蓝牙模块与液晶显示模块。

LCD背光二极管的电源驱动主要通过改变电压达到改变电流的目的,这里选用EUP2584,即U3。该芯片在输入+5 V电压的情况下,端口+VLED+与+VLED-之间连接背光二极管,电压在0~27 V范围内可调。

图5 LCD驱动电源与背光电路

图6 GPRS电源电路

(2)GPRS模块接口与外围电路

GPRS模块选用SIM900A,其外围接口电路主要由模块电源滤波电路、启动电路、SIM卡接口电路、复位电路、LED信号指示电路和串口通信电路等组成。其中,电源滤波电路由于GPRS启动电流较大,尤其在初始化时,系统中加入的220 μF+100 μF的电容无法提供启动电流,因此需要加入一个330 μF的电容,总容量超过500 μF为宜。

模块启动电路中,通过拉低PWRKEY并保持至少1 s后释放便可以开启模块。同理,通过拉低PWRKEY并保持至少1 s后释放便可以关闭模块。PWRKEY端口在模块内部已上拉至3 V,所以集电极开路连接到该端口即可。系统启动后,待核心板正常工作,并给GPRS_ON端口输入一个高电平,系统才能有效工作。

GPRS模块接口与外围电路如图7所示。

人才培养方案是高校人才培养目标实现的总体方案,是建构人才培养模式的关键。酒店管理是应用性极强的学科专业,需要从培养学生的服务意识开始,逐步到实际操作能力、应用管理能力,实现向酒店行业输出高级管理人才的终极目标。“一带一路”国家战略对应用型本科院校酒店管理国际化人才培养提出了新的要求和挑战,针对外语+、国际化发展定位,应用型本科院校人才培养要系统、协同、科学创新联动[5],从招生、过程培养、再到就业整合,多维度、多角度、多层次输出具有国际视野的高素质应用型高级酒店管理人才。

2.4 GPS模块电路

定位模块采用U-BLOX公司设计生产的NEO-6M模块,其外围接口电路如图8所示。该模块采用3.3 V电压供电,电源输入端经过3个滤波电容后可提供平稳的电压以保证模块正常、持久工作。此外,该模块自带高增益有源天线,采用串口通信输出数据,其TTL电平兼容3.3 V/5 V系统。

阅读能力是学习能力中基础而重要的构成部分,学生具备了优越的阅读能力,才能进行复杂内容的学习,从而提升个人综合能力。在当下的小学教育中,已经有越来越多的语文老师重视培养学生的阅读能力,这影响着阅读教学手段的不断更新,推动着小学阅读教学实践的发展进步。

图7 GPRS模块接口与外围电路

图8 GPS模块接口与外围电路

3 系统测试

根据硬件设计绘制系统PCB板,焊接完毕后对各模块逐步调试,以确保硬件电路的正确性。

系统硬件测试项目主要包括电源与各模块接口及驱动电路的测试,焊接和测试顺序按照如下测试步骤进行:

(1)GPRS电源电路

(2)测试3.3 V电源;

(3)测试核心板相关电路;

与基础文化课相比,中等职业学校的专业课教学更接近于未来的实际情况。如果能通过情景模拟的方式进行教学,将教学内容从“现实生活”中剔除,就更符合专业教学要求。因此,现阶段,教师改变导游专业人才培养的传统教学理念,围绕实际需要编订教学内容开展教学,以实践需要来整合知识,实现时间与理论的统一。

(4)测试核心板外围其他接口电路;

(5)测试LCD电源和接口电路;

(6)测试GPRS电源和接口电路;

(7)测试GPS接口电路。

测试的主要工具包括可调稳压电源、数字万用表、示波器、串口调试工具等。依照上述顺序对主要模块进场测试,结果统计见表1所列。

表1 主要模块测试结果统计

模 块 输 入/V 输 出/V 结果描述主电源电路 24 5 可持续稳定输出5 V电压,且过压保护正常3.3 V电源 5 3.3 可持续稳定输出3.3 V电压核心板相关电路 — — 可正常下载程序,通过串口正常发送命令,核心板正常运行LCD模块 — — 端口电压约为10 V,背光二极管的电压、亮度可调,LCD正常工作GPRS模块 — — 调节分压电阻R40和R45,电压可达3.8 V,插入SIM卡,信号灯闪烁,模块正常工作GPS模块 — — 接入天线,信号灯亮,示波器查看其TX管脚有波形输出,模块正常工作

4 结 语

本文基于智能传感、车载定位、物联网等技术,设计了一种基于无线传感网络的微环境监测终端系统,并对系统的主要硬件模块进行了详细设计和分析,通过焊接和调试,发现系统各模块均正常工作,满足了预期的功能要求和设计指标。

参考文献

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[2]童世华.基于ZigBee技术的数字化车间环境监测无线控制终端系统的设计[J].机床与液压,2017,45(22):176-178.

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[4]郑龙,金光,钮俊,等.基于无线传感网络与智能终端的环境监测系统[J].数据通信,2015(2):6-10.

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[10]刘坚.无线环境监测网络网关节点和数据终端的设计[D].上海:上海交通大学,2009.

中图分类号:TP11

文献标识码:A

文章编号:2095-1302(2020)04-0016-04

DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2020.04.004

收稿日期:2019-10-19

修回日期:2019-11-15

基金项目:湖北省十堰市引导性科研项目(19Y133);湖北汽车工业学院大学生创新训练计划项目(DC2018019)

文章来源:《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/qikandaodu/2020/0521/347.html

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