未来智库 > 物联网论文 > 基于物联网实验系统的设计与实现

基于物联网实验系统的设计与实现

发布时间:2018-07-12 01:11:00 文章来源:未来智库    
    Abstract: The experimental system of Internet of Things designs a complete set development platform of Internet software and hardware. Test results show that this experimental system is not only used for teaching experiments, but also can be applied to develop other Internet of Things.
    关键词: 自动识别;嵌入式开发技术;物联网
    Key words: automatic identification;flushbonading development technology;Internet of Things
    中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)05-0212-02
    0 引言
    近年来,沈阳理工大学提出“以设计为主线、以实践能力培养为核心的高级应用型人才培养模式的研究与实践”来丰富和发展“实施工程教育、突出工程实践和社会实践” 的人才培养模式,因此进行计算机及其相关专业的特色建设,实施应用型人才培养方式研究成为必然。同时,在“卓越工程师计划”的开展和实施中,加强综合实训必然成为应用型人才培养环节的重要举措。作为信息技术发展与网络应用热点,“物联网技术”成为了目前关注的焦点。为此本文设计并实现了一套基于自动识别、嵌入式开发和网络技术的物联网实验系统的软、硬件方案。
    1 总体方案设计
    物联网实验系统采有三层结构:第一层用条码接收器和射频卡接收器为信息识别模块,将条码和射频卡的信息进行信息识别及传输。第二层物联网实验箱包括以Mini2440为核心的中心处理单元。其中,就Mini2440而言,它是一款性价比较高的ARM9开发板,它采用Samsung S3C2440为微处理器,并采用专业稳定的CPU内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。第三层路由器、交换机、服务器、计算机及实验箱进行网络组建物联网的网络基础;采用C++/VB做物联网后台的管理系统;用ASP/Java脚本语言实施自动识别信息在互联网上的传递。物联网实验系统的总体结构如图1所示。
    2 物联网的信息识别模块
    物联网系统的信息识别模块主要包括条码接收器和射频卡接收器,它们把相应的信息进行读取,然后存储到嵌入式开发板中,并把其自动识别的信息进行网络传输。下面分别介绍其工作原理。
    射频卡的接收器可以划分为三个功能模块:控制单元、天线、接收信息的接口。控制单元主要由8位单片机构成,具有控制加密存储器、定时器、中断、读写I/O口、串行口的操作。控制单元主要功能是与应用系统软件通信,接受系统软件发来的命令,与应答器进行通信;把射频卡的信号进行编码与解码,实现对射频卡的读取。接收器天线由电容组成串并联谐振回路与天线圈构成,与卡片的天线进行响应,把数据进行接收。接收信息的接口是一个高频接口,它一方面紧密耦合卡片参数,使得卡片信息的数据完整响应数据并接收回来,另一方面又要与放大电路匹配,保证读卡过程中获取足够的电能。
    条码接收器把条码信息的进行识别可以划分四个功能模块:激光扫描模块、模拟信号整形模块、解码译码模块和解码结果输出模块。激光扫描模块包括光学部分和探测器部分,光学部分产生摆动的激光波束,照射在条码上,并收集条码发射至探测器,探测器通过光电转换将反射光转换成电信号;模拟信号整形模块是激光扫描将条码信息的电信号传递给模拟信号整形电路,但电信号较小,必须是由放大器电路进行放大,将弱的电信号转换为强的电信号;解码译码模块主要是指微处理器及外围电路。电信号经过整形后通过微处理器将能反映方波信号的信息并存放在寄存器中,然后通过相应的算法把条码的信息解译出来,并发给解码结果输出模块。解码结果输出模块通过数据传输作用的端口将解码结果传输到PC机上。
    3 物联网的嵌入式中心处理单元
    实验系统的嵌入式中心处理单元是以Mini2440为核心的中心处理单元,提供与射频卡接收器和条码接收器串口或USB口;与网络接口的有线网卡和无线网卡,在Mini2440为核心的中心处理单元开发仓库管理软件。
    嵌入式中心处理单元中有两个USB接口,一个是USB A 口为嵌入式中心处理单元上面的主接口,主要用于接U盘、条码接收器、射频卡接收器;另外一个是USB B口用于标配的USB延长线,连接计算机用于数据传输。嵌入式中心处理单元具有有线网卡接口和无线网卡接口,有线网卡在操作系统启动后,连上网线就可以进行网络连接,无线网卡在启动操作系统后,安装驱动,插上无线网卡进行网络连接。
    实验系统的嵌入式中心处理单元开发了仓库管理软件,软件包括商品入库和库内盘点。入库单管理通过条码接收器对商品进行扫描,完成商品入库的录入数据修改,每个入库单包含以下下信息:商品条码、物品名称、生产商、商品类型、数量,入库时间的信息。库内盘点是仓库接到盘点信息,通过条码接收器及嵌入式中心处理单元对仓库商品遍历全部商品,将所收集到的商品信息保存到嵌入式中心处理单元内,盘点后通过网络传给服务器做进一步处理,生成盘点单,为仓库的补货、调拨提供依据。
    4 物联网的网络系统
    实验系统的网络系统,采用路由器,交换机,服务器搭建出虚拟互联网的网络通信系统;实验系统的互联网软件平台通过ASP/Java平台实现与数据库相连接开发商品物流管理系统。
    实验系统的网络结构建立,利用实验室现有条件利用两个清华同方的服务器、十一个思科路由器、四个思科交换机搭建网络通信系统,通过路由器实现跨网段通信,由交换机完成网络设备互联,通过IIS、DNS、HTTP等配置服务进行虚拟互联。
    商品物流管理系统的设计采用ASP+SQL Server 数据库进行设计,使用自动识别技术跟踪商品流通环节进行追踪。通过图2商品信息跟踪图,在请输入运单的编号的文本框中,通过条码接收器输入可以查询出商品的编号、寄件地点、目的地、出发日期、收件人、接收日期、派送状态、备注的信息,可以较好地对商品信息进行跟踪。在此基础上提供信息采集、数据库查询、界面开发等单一程序多种接口,为管理系统和物联网系统综合程序开发奠定基础。
    5 结束语
    本文研究了物联网实验系统的相关技术内容。在此基础上,使学生掌握物联网的知识结构,获取物联网技术技能。同时利用实验系统开发了仓库管理、订单管理系统,使理论知识和实践相结合,为学生将来从事物联网行业打下良好的基础。
    参考文献:
    [1]吕岑.基于RFID和ZigBee技术的物联网实验系统硬件设计与实现[J].信息化研究,2012(38).
    [2]孙冠男.高校物联网创新实验平台建设探索[J].软件导报,2013(12).
    [3]刘佳.一种物联网教学实验系统的设计与实现[J].电气电子教学学报,2010(32).
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/vipzj21699/
 与本篇相关的热门内容: