XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THU THẬP VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG TỪ XA QUA MẠNG

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Vũ Ngọc Ha

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THU THẬP VÀ XỬ LÝ TÍN

HIỆU SỐ CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƢỜNG TỪ XA QUA

MẠNGETHERNET TRÊN NỀN LINUX NHÚNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2013

2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Vũ Ngọc Ha

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO ĐẠC, THU THẬP VÀ XỬ LÝ TÍN

HIỆU

SỐ CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƢỜNG TỪ XA QUA MẠNG

ETHERNET TRÊN NỀN LINUX NHÚNG

Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến và điện tử

Mã số: 60 44 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ TRUNG KIÊN

Hà Nội - 2013

4

Mục lục

MỞ ĐẦU............................................................................................................9

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN............................................................................11

1.1 Hệ thiết bị đo lƣờng .................................................................................11

1.2 Bộ thu thập số liệu ...................................................................................12

1.2.1 Giới thiệu bộ thu thập số liệu.............................................................12

1.2.2 Một số đặc điểm của hệ thu thập số liệu.............................................14

1.2.3 Một số bộ thu thập số liệu hiện nay....................................................14

1.3 Hệ thống nhúng và Linux.........................................................................16

1.3.1 Thế nào là một hệ thống nhúng..........................................................16

1.3.2 Hệ điều hành Linux ...........................................................................17

1.3.3 Các hiểu biết cơ sở phần cứng ...........................................................18

1.3.4 Bộ vi xử lý độc lập ............................................................................19

1.3.5 Bộ vi xử lý tích hợp...........................................................................19

1.3.6 Board mạch NGW100 .......................................................................20

1.3.7 Giao thức và truyền tin qua mạng ......................................................23

CHƢƠNG 2 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................26

2.1 Các đại lƣợng đo......................................................................................26

2.2 Nhiệt độ và cảm biến đo nhiệt độ.............................................................26

2.2.1 Nhiệt độ.............................................................................................26

2.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ DS18B20.........................................................27

2.2.3 Giao tiếp chuẩn 1-dây........................................................................28

2.2.4 Truyền và xử lý tín hiệu số bằng chuẩn 1-dây cho cảm biến nhiệt độ

DS18B20....................................................................................................30

2.3 Độ ẩm tƣơng đối và cảm biến đo nhiệt độ tƣơng đối................................36

2.3.1 Độ ẩm tƣơng đối................................................................................36

2.3.2 Cảm biến đo độ ẩm tƣơng đối............................................................36

5

2.4 Xây dựng phần cứng thiết bị ...................................................................42

2.4.1 Ghép nối phần cứng mở rộng.............................................................42

2.5 Tìm hiểu cơ sở cài đặt và thiết kế phần mềm............................................42

2.5.1 Nhân Linux........................................................................................43

2.5.2 Cấu trúc Linux:..................................................................................44

2.5.3 Chuẩn bị và biên dịch nhân Linux .....................................................45

2.5.4 Xây dựng hệ thu thập số liệu .............................................................48

2.5.6 Xây dựng trình điều khiển .................................................................48

2.5.7 Xây dựng phần mềm quản lý đo và lƣu số liệu trên thẻ nhớ...............51

2.5.8 Truyền số liệu và điều khiển từ xa qua mạng .....................................51

CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ..................53

3.1 Khảo sát giao tiếp 1-dây với cảm biến đo nhiệt độ DS18b20 ...................53

3.2 Khảo sát hệ mạch đo độ ẩm .....................................................................56

3.3 Chuẩn hóa hệ mạch đo độ ẩm ..................................................................58

3.4 Khảo sát căn chỉnh và chuẩn hóa hệ đo....................................................58

3.5 Kết quả đo nhiệt độ và độ ẩm môi trƣờng ................................................62

3.6 Thu thập số liệu và điều khiển từ xa qua mạng........................................63

3.7 Khả năng ứng dụng thực tiễn ...................................................................67

3.8 Tiềm năng, mở rộng, nâng cấp hệ thống ..................................................68

KẾT LUẬN...................................................................................................69

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................71