免费获取
|
论文天下网
|
原创毕业论文
|
论文范文
|
论文下载
|
计算机论文
|
论文降重
|
毕业论文
|
外文翻译
|
免费论文
|
开题报告
|
心得体会
|
全站搜索
当前位置:
论文天下网
->
免费论文
->
电气工程
物联网中的单片机技术
物联网中的单片机技术
A.文献综述
一、前言
在短短的十几年时间,物联网技术的兴起,改变了大众的衣食住行。“万物互联”的观念已被世人所认同。物联网的快速发展,使越来越多的电子产品进入人们的生活中,而其中许多电子产品都应用了单片机技术,在单片机技术的带动下,为人们的生产生活带来了极大的便利。
二、主题
(一)物联网
物联网(Internet of Things,IOT),就是通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的范在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。他是信息技术发展到一定阶段后出现的集成技术,这种集成技术具有高度的聚合性和提升性,所涉及的领域比较广泛,被认为是继计算机、互联网和移动通讯技术之后信息产业新的革命性发展。
1999年,美国麻省理工学院自动识别(Auto-ID)中心在研究RFID时提出物联网概念雏形。它最初是针对物流行业的自动监控和管理系统设计的,其设想是给每个物品都添上电子标签,通过自动扫描设备,在互联网的基础上,构造一个物物通信的全球网络,目的是实现物品信息的实时共享。
2005年,国际电信联盟(Internet Telecommunication Union,ITU),在其发布的《ITU互联网报告2015:物联网》一文中,正式提出物联网概念。报告指出,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行信息交换。
2009年,IBM公司提出“智慧地球”概念,认为信息技术产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用到各行各业中,具体来说就是将传感器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道等各种物体中,形成新一代的智慧型基础设施——物联网。同一年,中国政府提出“感知中国”战略,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”。
2016年,中国“十三五规划建设”提出,实施“互联网+”行动计划,大力发展物联网技术和应用。“互联网+”计划,使中国一跃成为物联网应用大国,从政务服务到电子商务,从物流仓储到无感支付,物联网技术开始改变一代人的生活方式。
2019年开始,依托物联网技术,中国大力推广ETC系统,将在2020年基本实现取消全国高速公路省界收费站的目标。
(二)、嵌入式与单片机系统
嵌入式操作系统(Embedded Operating System,EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。它通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。
单片微型计算机,简称单片机(Microcontrollers,MCU),其实质是一种被微型化的计算机系统。正是由于单片机的体积微小,因此常常被集成于电路芯片之中。
20世纪70年代,科研人员便试图在一个芯片中将计算机系统集成进去,这也是单片机的雏形。
1971年11月,Intel公司将算术运算器和控制器电路集成在一起,推出了第一款微处理器Intel 4004。其后各厂家陆续推出了诸如8086、6800、Z8000等8位、16位的微处理器。以这些微处理器作为核心所构成的系统,广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。
20世纪80年代,随着微电子工艺水平的提高,集成电路制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、A/D、D/A转换、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一个VLSI中,从而制造出面向I/O设计的微控制器,也就是我们俗称的单片机。
在随后的发展中,单片机成为嵌入式计算机系统异军突起的一支新秀。而20世纪末,物联网概念的产生,为单片机带来了更为广大和宏伟的舞台。
单片机技术的发展,经历了三个阶段: SCM(Single ChipMicrocomputer, 单片微型计算机)阶段、MCU(Micro ControllerUnit, 微控制器)阶段和SOC(System on Chip,芯片级系统)阶段。
在 SCM 阶段,研究单片机技术,主要是对其嵌入体系结构进行深入的研究,在这一时期中,单片机技术体系结构得到了不断的完善、优化与创新。历经较长时间的发展与研究,单片机走上了单芯片化的发展道路,使计算机发展与SCM之间实现了分离,形成了现代计算机系统的两大分支。
随后,MCU发展阶段的来临,使科研人员将单片机技术作为一种微控制器来进行研究,在这一时期中主要是对单片机在系统中进行嵌入式应用的具体情况进行深入的分析,从而为单片机技术在各类系统中的实践积累了大量宝贵的经验。也正是在这一时期,使单片机技术的接口电路与外围电路等得到了进一步的扩展,并推动了单片机技术的智能化控制与应用。
在SOC发展阶段,物联网、微电子等技术的高速发展,为单片机技术的发展带来了一个崭新的环境,在该时期中,单片机技术的应用方式有了巨大的改变,其设计理念也愈发新潮、先进,SOC单片机系统也由此应运而生,并已经成为现如今物联网技术中的核心技术。
单片机技术历经三个阶段的发展,使其在物联网技术中占据着越来越重要的地位,并在电子产品的更新换代中起到了不可估量的推进作用。
(三)应用案例分析:基于BK5822的ETC系统
相较于使用分立元件设计,应用BK5822的高度集成化来实现OBU方案,可大幅度地减少外部器件和PCB面积成本,更能提高产品的量产稳定性。
BK5822的基本特性:工作频段5.7GHz-5.85GHz;可同时接收5.83GHz和5.84GHz两个信道的信号;数据速率:上行512kbps,下行256kbps;输出功率为2dBm(传导);接收链路集成了AGC功能,能动态调整接收链路的增益;接收灵敏度达-60dBm;ASK调制方式,FM0编解码;内置唤醒电路,唤醒灵敏度为-42dBm;发射功耗为40mA;接收功耗为35mA;支持2.6V到3.6V的电源电压;睡眠状态的电流为13μA;最高8MHz的4线SPI接口。
其内部集成结构如下图:
BK5822系统内部框图
得益于高度集成的BK5822,ETC OBU的设计电路实现方面也十分简单,其核心只需一个主控芯片MCU和射频发射器BK5822组成,而外围应用器件也很少,一颗是32.768MHz的晶振,和一些匹配电路的无源器件;接收和发射共用一个天线。
基于BK5822的ETC OBU系统框图
(四)单片机应用设计:基于STC89C52、RC522的刷卡系统设计
STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字节系统可编程Flash存储器。其与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
应用STC89C52芯片和RC522射频模块,实现无线门禁锁系统,来深入理解单片机的应用。
该系统框图如下:
主要实现功能:(1)读卡功能;(2)添加、删除管理功能;(3)锁定设备功能(4)清除所有用户功能。
三、总结
本课题从物联网与单片机技术的发展史以及应用案例分析入手,探究单片机在物联网发展中的重要作用,进一步明确了物联网环境下单片机技术的未来发展趋势,以期能够为单片机技术在物联网环境下的进一步发展与应用提供参考。
B. 论文提纲
一、 物联网
(一) 物联网的概念
(二)物联网的发展史
(三)物联网的核心技术
二、 单片机技术
(一) 单片机的定义
(二)单片机的发展史
三、单片机技术嵌入式系统技术、物联网技术的关系
(一)计算机技术两大分支发展
(二)单片机与嵌入式技术
(三)单片机与物联网技术
四、单片机实例与分析
(一)基于BK5822的ETC系统分析
(二)基于STC89C52、RC522的刷卡系统设计
五、结语
C. 参考文献
[1] 韩毅刚、冯飞、杨仁宇.物联网概论:第2版[M].北京:机械工业出版社,2017.12
[2]张建锋.数字政府2.0.[M].北京:中信出版集团2019.
[3] 博通集成电路.BK5822 产品技术规. [EB/OL].(2010).[4] 杜力朝.单片机技术在物联网电子产品中的应用分析[J].丝路视野2018年第09期
[5] 樊国强.基于物联网环境的单片机技术发展研究[J]. 赤 峰 学 院 学 报(自然科学版)第35卷第1期2019年1月.
相关论文
上一篇
:
折弯机可编程控制器应用与设计
下一篇
:
基于单片机的步进电机控制器的设..
推荐论文
本专业最新论文
Tags:
联网
单片机
技术
2022-08-17 11:01:01【
返回顶部
】
相关栏目
自动化相关
计算机论文
工程管理论文
法律论文
医学论文
人力资源
电子专业
电气工程
英语论文
行政管理
电子商务
社科文学
教育论文
物流专业
金融专业
财务管理
会计专业
化学化工材料科学
电子通信
环境科学
经济类
机械模具类
报告,总结,申请书
其他专业论文