论文题目：基于ZigBee物联网的大型仪器设备管理系统设计与实现
摘要：近年来,国家对教育、科研和双一流建设经费投入的提高,各高校和科研院的大型仪器设备数量急剧上升,同时对大型仪器设备管理提出了更高的要求。但是,目前国内高校、科研院所普遍存在大型仪器设备的使用率比较低,共享率不高,闲置率高、使用管理缺乏先进的网络信息化技术等问题。随着物联网技术和“互联网+”的快速发展,利用无线网络技术对大型仪器设备使用进行实时管理成为可能。本文提出了一种基于ZigBee物联网的大型仪器设备管理系统设计方案,采用ZigBee无线数据终端采集器、中继器、集中器实现数据的分组发送和接收,实时在线监测设备使用情况,可实时采集大型仪器设备运行的电流和运行行时间,通过大型仪器设备管理系统进行集中监测、管理和分析处理,随时掌握正常运行、异常和闲置等状态,并可过互联网、移动网络向使用者和管理部门提供异常、闲置及预警信息。本文主要论述了数据采集终端、中继器和集中器硬件选型和设计的过程。重点研究了仪器设备运行电流信息获取方案,通过选型测试,数据采集终端硬件选用基于电磁感应原理的ACS712电流传感器、CC2530核心芯片和主控ATmega8单片机,使其采集节点具有稳定、高性能和低功耗等特点。集中器向上通过W5500转以太网模块与管理系统中心连接,并接收其指令,向下通过Zig Bee模块与整个网络范围的数据采集终端连接,接收数据。整个系统中Zig Bee模块只负责组网和数据传输,而主控ATmega8单片机负责ADC转换和数据处理,充分发挥了各自的优势。结合大型仪器设备管理系统的功能,对系统主要模块的软件进行了针对性的设计。经过实验测试,本系统能精准、稳定、高效、安全的完成各区域的大型仪器设备使用运行数据的采集和传输。该系统硬件易于安装调试,能自由组网,使用广泛,功耗低、成本低、扩展性好等特点,特别是对高校和科研院所有较好的使用价值。
关键词：ZigBee;管理系统;数据采集终端;CC253;大型仪器设备
学科专业：电子与通信工程（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文的组织结构
1.5 本章小结
第二章 系统总体方案设计
2.1 系统总体需求分析
2.2 系统总体设计指标分析
2.3 系统硬件总体设计架构
2.4 管理系统总体方案设计
2.5 ZigBee技术简介
2.5.1 ZigBee技术特点
2.5.2 ZigBee与其他无线通信技术比较
2.6 本章小结
第三章 系统硬件方案设计
3.1 管理系统硬件基本构成
3.2 ZigBee系统中的硬件设备类型
3.3 数据终端采集器硬件设计
3.3.1 数据终端采集器框架设计
3.3.2 数据终端采集器电源供应电路设计
3.3.3 电流采集电路设计
3.3.4 ADC转换电路设计
3.3.5 CC2530+CC2592电路设计
3.3.6 数据终端采集器总电路设计
3.4 中继器(路由器)设计
3.4.1 中继器(路由器)框架设计
3.4.2 中继器(路由器)电路设计
3.5 集中器(协调器)设计
3.5.1 集继器(协调器)框架设计
3.5.2 以太网络通信接口电路设计
3.5.3 集中器(协调器)电路设计
3.6 节点集中器主机通信机制
3.6.1 主机数据处理流程
3.6.2 节点与主机之间的ZigBee数据包协议
3.6.3 UDP通讯数据包协议
3.7 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 软件开发环境
4.1.1 IAR Embedded Workbench软件概述
4.1.2 CodeVisionAVR集成开发软件概述
4.1.3 Visual Studio集成开发软件概述
4.2 系统硬件的软件程序设计
4.2.1 集中器软件程序设计
4.2.2 数据终端采集器软件程序设计
4.3 大型仪器设备管理系统平台设计
4.3.1 系统平台软件设计思路及流程
4.3.2 仪器设备信息管理模块软件设计
4.3.3 系统平台通信模块软件设计
4.3.4 系统平台数据存储模块软件设计
4.3.5 系统维护
4.4 本章小结
第五章 系统测试
5.1 系统测试硬件环境
5.2 电流采集测试
5.3 ZigBee模块测试
5.4 系统总体测试
5.5 实验结论
5.6 本章小结
总结与展望
工作总结
展望
参考文献
致谢
附件