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基于PIC的嵌入式远程监控系统的设计与实现

2020-12-15阅读(468)

基于PIC的嵌入式远程监控系统的设计与实现

论文摘要

在现代信息科技和社会信息化日益发展的今天,基于Internet的嵌入式远程监控技术的应用越来越广泛。Internet能实现信息资源的极大共享,从而使人们有能力解决以前在极有限的资源下很难解决的问题,为嵌入式远程监控系统的发展提供了有利的条件。嵌入式Internet技术成为当今嵌入式系统发展的热点之一,嵌入式Internet技术把TCP/IP协议应用到嵌入式设备中,从而使嵌入式设备通过Internet完成对远端的监视和控制,实现对分散设备的状态监控及设备的诊断维护等功能。本文详细论述了基于PIC的嵌入式远程监控系统的实现方案,并进行了软、硬件设计。系统选用Microchip公司生产的PIC处理器PIC18F97J60作为主控制器,利用PIC18F97J60内部集成的网络控制器,并辅以以太网接口芯片HR911105A组成以太网电路,加上其他满足性能要求的I/O、传感器、继电器等,组成远程监控系统的硬件平台。硬件结构除必需的传感器、路由器、PC机、通信电缆等硬件设施外,设计相应的监控模块,以实现对数据的采集和处理;硬件设计采用主从模块方式,主要包括一个主模块和告警数据采集模块、设备控制模块两个从模块。软件平台主要以精简TCP/IP协议栈为核心,在通用TCP/IP协议栈的基础上,对其进行了精简重设计,制定出一套适用于嵌入式系统的精简TCP/IP协议栈。硬件平台与软件平台共同组建成嵌入式远程监控系统。并在实现HTTP协议的基础上,通过公共网关接口CGI实现浏览器与嵌入式Web Server的动态交互,用户可以使用任意的浏览器对远程设备和环境进行监测和控制。在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合,能够及时地监视设备的运行状态并进行远程有效控制,使产品具有良好的可扩展性和广泛的应用范围。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 课题的研究目的和意义
  • 1.4 课题的主要研究内容
  • 1.5 嵌入式系统的概念
  • 1.6 嵌入式系统的特点
  • 2 PIC 微处理器
  • 2.1 PIC 微处理器简介
  • 2.2 PIC18F97J60 器件概述
  • 3 基于PIC 的嵌入式远程监控系统的实现方案
  • 3.1 远程监控系统的需求分析
  • 3.2 远程监控系统的实现
  • 3.3 硬件平台方案
  • 3.4 硬件总体方案设计
  • 3.5 接口电路设计
  • 3.5.1 电源电路的设计
  • 3.5.2 复位电路设计
  • 3.5.3 时钟电路设计
  • 3.5.4 ICSP 调试接口设计
  • 3.5.5 外置EEPROM
  • 3.5.6 以太网接口电路
  • 3.5.7 烟雾传感器接口电路
  • 3.5.8 温湿度传感器接口电路
  • 3.5.9 水浸传感器接口电路
  • 3.5.10 门禁传感器接口电路
  • 3.5.11 电流检测电路
  • 3.5.12 风扇控制电路
  • 3.5.13 门磁锁控制电路
  • 3.5.14 终端显示电路
  • 3.6 软件平台方案
  • 4 TCP/IP 协议
  • 4.1 开放系统互连参考模型OSI
  • 4.2 TCP/IP 网络模型
  • 4.3 TCP/IP 协议的封装和分用
  • 4.3.1 封装
  • 4.3.2 分用
  • 4.4 网络接口层协议
  • 4.4.1 以太网
  • 4.4.2 IEEE802.3 协议
  • 4.4.3 ARP 协议
  • 4.5 网际层协议
  • 4.5.1 IP 协议
  • 4.5.2 ICMP 协议
  • 4.6 传输层协议
  • 4.6.1 TCP 协议
  • 4.6.2 UDP 协议
  • 5 嵌入式 Microchip TCP/IP 协议栈的精简设计
  • 5.1 嵌入式Microchip TCP/IP 协议栈
  • 5.1.1 嵌入式Microchip TCP/IP 协议栈的特点
  • 5.1.2 嵌入式Microchip TCP/IP 协议栈实现方案
  • 5.1.3 协议栈配置
  • 5.2 嵌入式Microchip TCP/IP 协议栈总体设计
  • 5.2.1 介质访问控制层（MAC）
  • 5.2.2 地址解析协议（ARP 和ARPTask）
  • 5.2.3 网际协议（IP）
  • 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP）
  • 5.2.5 传输控制协议（TCP）
  • 5.2.6 用户数据包协议（UDP）
  • 5.2.7 动态主机配置协议（DHCP）
  • 5.2.8 用于IP 地址配置的IP Gleaning
  • 5.2.9 应用程序层模块Stack Manager
  • 6 嵌入式Web Server
  • 6.1 HTTP 协议
  • 6.2 CGI 技术
  • 6.3 嵌入式Web Server 的软件实现
  • 7 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢

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