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基于ZigBee技术的无线投票表决系统基站研究与实现

2020-12-16阅读(973)

基于ZigBee技术的无线投票表决系统基站研究与实现

论文摘要

投票表决系统是一种在选举、答题、民意测验等投票表决活动中,对投票结果进行统计的电子系统。投票表决系统主要分为无线和有线两大类。无线投票表决系统相对于有线投票表决系统,具有无需布线、移动方便等优点,但传输距离不及有线表决系统。随着无线投票表决系统越来越多地在会议、数字教学中的应用,人们对表决器的功耗、成本、信号强度和传输距离提出了更高的要求。本文吸取无线表决系统和有线表决系统各自优点,提出了一种将工业以太网技术与ZigBee技术相结合的无线投票表决系统基站设计方案,用以解决无线投票系统存在传输距离短,室内信号弱和功耗较高等问题。本文首先比较了ZigBee技术与现有各种无线技术的优缺点,阐述了国内外投票表决系统的发展现状,在较为深入地研究ZigBee技术的基础上给出了系统的总体结构及基站设计方案;以AT91SAM7x256 ARM芯片为核心再加上以太网接口、无线通信和电源等功能模块,完成了基站硬件设计并制作了相应的实验装置;针对基站系统的功能需求,选取代码量小,且功能完善的μC/OS-II作为基站的操作系统,并实现了该实时操作系统在主控芯片上的移植;完成了TCP/IP协议栈LwIP和ZigBee协议栈Z-Stack的植入,且编写了以太网驱动程序和无线模块驱动程序,从而具备了底层数据交换功能;针对投票表决系统应用背景需求,开发了包括网络管理,数据处理及基站管理在内的上层应用软件。在实验室完成了本文研发的基站与上位机、表决器的联调工作。成功地实现了基站将远程中心发送的指令和数据传达至表决器,以及将表决器的投票结果传至远程中心的转发过程,且实验验证得出了在同一运行环境下,通过架设多台基站,能够增强信号的覆盖面积的结论。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 研究发展现状
  • 1.3 论文的主要工作及结构安排
  • 第2章 总体方案设计及ZigBee 技术介绍
  • 2.1 总体方案设计
  • 2.2 ZigBee 技术介绍
  • 2.2.1 ZigBee 拓扑结构
  • 2.2.2 ZigBee 网络体系结构
  • 2.2.3 ZigBee 协议中的关键技术
  • 第3章 系统硬件设计
  • 3.1 系统硬件的总体设计方案
  • 3.2 电源电路
  • 3.3 无线模块接口电路
  • 3.4 以太网硬件接口
  • 3.5 存储模块接口电路
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 μC/OS-Ⅱ 操作系统移植
  • 4.1 选用μC/OS-Ⅱ 操作系统原因
  • 4.2 μC/OS-Ⅱ 操作系统在At915am7x256 上的移植
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 协议栈的实现
  • 5.1 TCP/IP 协议栈LwIP 的实现
  • 5.1.1 选用LwIP 原因
  • 5.1.2 LwIP 进程模型介绍
  • 5.1.3 LwIP 操作性系统模拟层移植
  • 5.1.4 网卡驱动
  • 5.2 Zigbee 协议栈Z-Stack 实现
  • 5.2.1 ZStack 简介
  • 5.2.2 Z-Stack 植入CC2430
  • 5.2.3 OSAL 简介
  • 5.2.4 CC2430 与AT91SAM7x256 接口驱动程序
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 系统应用软件设计
  • 6.1 投票表决过程
  • 6.2 基站网络管理
  • 6.2.1 以太网管理模块
  • 6.2.2 ZigBee 网络管理模块
  • 6.3 基站数据处理
  • 6.3.1 基站转发数据表至投票表决器
  • 6.3.2 基站发送结果到远程中心
  • 6.4 基站管理
  • 6.5 本章小结
  • 第7章 投票表决系统基站测试
  • 7.1 测试平台搭建
  • 7.2 基站和PC 机网络测试
  • 7.3 基站与投票表决器网络测试
  • 7.4 信号测试
  • 7.5 系统整体联调测试
  • 7.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间所发表的论文

    • 相关论文文献

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