异步通信芯片研究论文

【摘要】智能家居已成为了当今的热门研究课题。智能家居控制系统给越来越多的人带来了生活便利。本文将对通过单片机与红外遥控系统的结合来实现家用电器的远程控制家用电器的远程控制系统的软件设计系统进行设计。今天小编为大家精心挑选了关于《异步通信芯片研究论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

异步通信芯片研究论文 篇1：

可控源电磁勘探中的电力线载波通信设计

【摘要】以电力线载波调制解调芯片ST7538和单片机STM32F103CVT6为核心，设计了一种用于海洋拖缆的电力线载波通信系统。该系统能在不加额外通信线缆的基础上，实现FSK调制的载波通信，最高波特率可达4.8Kbps，给使用拖缆作为水面水下电力供应的海洋勘探项目提供了一种不需要附加线缆的通信方式。

【关键词】海洋通信;电力线载波;ST7538;FSK

1.引言

可控源电磁（CSEM，Marine Controlled-Source Electromagnetic）勘探系统是一种应用于深水区油气勘探的重要技术手段。其基本方法是通过水面船只拖曳水下电磁发射源，对分布于海底的探测网基点发射大功率周期性的电磁波。通过测量含油气岩层的电阻率来寻找油气的高阻异常。[1]

海洋通信无法简单实现陆上使用的无线电通信，水面船只和水下拖体之间的通信手段大多还依赖于有缆通信。而电力线载波通信（PLC，Power Line Communication）是一种通过电力线实现通信的技术。它最大的特点是在现有电力线缆的基础上进行通信，不需要重新铺设缆线。因此，将电力线载波通信应用于可控源电磁勘探系统的水下通信，能有效降低工程成本，具有不可替代的优越性。

2.PLC调制技术

电力线载波通信发展至今，主要有频移键控（FSK）和相移键控（PSK）两种调制方式。其中PSK调相方式调制速率高、速度快，技术实现简单，但抗噪声能力差，一旦相位受到干扰，数据无法容错;相对而言FSK调频方式虽对窄带脉冲噪声比较敏感，但在增加有效滤波的条件下，能实现较高的通信速率，而且调制也相对简单、容易实现。[2]典型的FSK调制解调芯片如意法半导体（SGS-THOMSON）公司的ST7538系列芯片，通信波特率可达4800bps。

3.通信系统硬件设计

3.1 芯片选型

（1）调制解调芯片ST7538

ST7538是意法半导体公司在电力载波芯片ST7536、ST7537基础上推出的又一款半双工、同步/异步FSK电力线载波通讯modem芯片，具有8个工作频点（60KHz～132.5KHz），接收灵敏度可达1mVRMS，通信波特率最高可达4800bps。另外该芯片还具有过零检测、看门狗、集成运算放大器等功能。几乎所有功能都可通过对内部24bit寄存器编程进行配置。因此，是一款性能高，功能全的电力线载波调制解调芯片。

（2）主控芯片STM32

此系统中选用的主控芯片采用意法半导体公司基于ARM Cortex-M3的STM32系列增强型32位处理器芯片STM32F103VCT6（后简称STM32），此芯片为100脚贴片封装，且绝大部分I/O引脚兼容5V TTL电平。STM32F103VCT6采用3.3V低功耗供电，具有256K的FLASH和48K的RAM，最高工作频率最大为72MHz，I/O口工作频率可达50MHz，且外设功能丰富，集成有5个USART串口和3个SPI串行通信接口，能很好地满足设计需求[3]。

3.2 系统硬件设计

图1 系统硬件模块图

电力线载波通信系统硬件包括数据发送端和数据接收端两部分。

在数据发射端，水上控制台的PC端将命令和数据通过UART异步串口通信发送给主控芯片（STM32）单片机，通过ST7538将命令和数据调制成正弦FSK信号，信号从ST7538的ATOP1和ATOP2引脚以差分输出，耦合进载波发送滤波电路滤除杂波，滤波后的信号经耦合变压器耦合进电力缆线进行传输，中间加入防冲击保护模块，防止电力线尖峰电压对信号调制部分造成破坏。

在数据接收端，在水下拖体内，载波信号经耦合变压器输入接收滤波电路，同样加上防冲击保护设计，经过接收滤波电路去除电力线上的杂波。滤波后的载波信号输入ST7538的模拟输入端RAI，经ST7538解调出水上控制台发送的命令和数据并数字输出，通过串行异步通信接口发送给主控芯片读取出来，通过UART异步串口通信发送给水下控制台。

3.3 接口设计

图2 ST7538的SPI通信接口设计

STM32和ST7538之间硬件采用I/O引脚模拟的三线SPI串行接口（MISO，MOSI，SCK）相连接，并辅以CD_PD、REG_DATA、RXTX、REGOK、WD和BU六根控信号线实现STM32对ST7538的控制、状态监测和两者之间数据交换（见表1所示）。

值得指出的是，本设计中硬件连接接口采用模拟三线SPI串行接口，在软件实现中，ST7538要求读写寄存器必须使用三线（RXD、TXD、CLR/T）的SPI同步通信，而在初始化ST7538时可将其设置为异步通信模式，在接下来的数据传输中将采用对ST7538同步时钟依赖性相对较低的两线（RXD、TXD）异步通信方式。

此外，在三线模拟SPI同步串行通信中，ST7538必须作为主机，主控芯片STM32作为从机，即通信时钟由ST7538提供。

4.通信系统软件设计

4.1 软件流程设计

左：发送模块程序流程图  右：接收模块程序流程图

图3

系统上电后先进行初始化，包括STM32单片机初始化和ST7538的寄存器配置初始化;初始化完成后，将通信模式设置成异步收发模式（RXD，TXD）;之后接收端开始监听载波接收模块的数据接收引脚RXD探测端，看是否接收到数据，如果监听到有数据传来就接收数据并存入缓冲区;检测到接收一帧数据完成，就判断接收到的数据是否符合校验;若符合便通过串口将接收到的数据发送至计算机终端;若不符合，则舍弃数据帧并报错，转入错误处理程序部分，处理完成继续监听接收信道。

在发送端，在初始化完成以后，将通信模式设置成异步收发模式，单片机监听串口是否接收到数据，如果接收到正确的数据，则进入中断接收存入数据缓冲区，并添加校验位，然后根据设计的载波帧格式对缓冲区数据进行打包，在检测到载波发送空闲时进行载波发送，发送完成后即进入新一轮的监听。

4.2 IO口模拟SPI通信设计

SPI通信是一个主从模式的全双工环形总线结构，由CS、SCK、MISO、MOSI四条线组成，时序比较简单，是在SCK控制下，两个移位寄存器进行循环数据交换。

主控芯片STM32和电力线载波调制解调芯片ST7538之间采用SPI三线（RXD，TXD，CLR/T）同步接口连接。为了达到精确控制的目的，我们采用普通I/O引脚来模拟与ST7538之间的SPI通信。由于STM32是3.3VTTL电平，因此所选STM32引脚还要与5VTTL相兼容。

用I/O口模拟的关键是根据ST7538的通信特性，即通信中ST7538作为主机，主控芯片STM32按主机时钟对数据进行移位收发：即时钟上升沿锁存或读取数据，时钟下降沿刷新数据，并且读写都是高位优先（MSB）输出[4]。下面以写寄存器为例，给出I/O口模拟SPI的代码如下：

void Receiver_Reg_Init（u32 data）

{

u8 i=0;

SPI_CR_WRITE（）;       //写寄存器模式

delay_us（100）;        //模式切换时间

while（PDin（7） ！= 0）;   //确保时钟处在空闲状态

for（i=0;i<24;i++）   //配置寄存器24个bit

{

if （ data & 0x800000 ）     //MSB

{ PBout（6）=1; //MISO=1

}

Else

{

PBout（6）=0;  //MISO=0

}

data<<=1;

while（PDin（7） ！= 1）{};       //等待SCK上升沿

while（PDin（7） ！= 0）{};    //等待SCK下降沿

}

SPI7_DATA_RECEIVE（）;  //回到接受模式

}

5.实验结果

通信实验是按照图1设计的单收单发的载波通信回路，调制信号从发送端经发送滤波电路滤波后差分输出，经耦合变压器耦合至电力线，在接收端经耦合变压器耦合出来，输入接收端的接收滤波电路。所使用的耦合变压器是使用外径65mm，内径40mm的环形铁氧体铁芯，按照阻抗匹配[5]绕制，初级次级匝数比为17：1。为模拟传输信号衰减，在接收端对信号做了-10dB的衰减，测量图像如图4左图所示。其中，下线为载波发送波形，上线为接收端收到的波形。接收数据在串口调试助手中显示如图4右图所示。在未加电磁屏蔽条件下，此回路通信正确率不低于23dB。

左：载波图像    右：串口显示的接收数据

图4

6.小结与展望

本文使用电力线载波芯片ST7538，完成了一套简单易实现的用于可控源电磁勘探系统的电力线载波通信设计。该设计可以实现波特率600～4800，载波频点60～132.5KHz八频点可选的载波通信。为可控源电磁勘探系统，乃至所有拖缆式海洋通信提供了一种更为简单有效且成本较低的通信方式。

本系统选用的ST7538调制解调模块有8个有效通信频点，这也决定了系统的可拓展性，即在系统一收一发的载波频点基础上，可以通过增加载波频点，应用滤波多音调制（FMT）和正交频分复用（OFDM）技术拓宽通信频带，以达到更高的通信速率[6]。这些将在后续工作中做进一步研究。

参考文献

[1]胡小群，李斌，黄涛，等.海洋可控源电磁探测技术[J].2012（32）：13-17.

[2]张捷.低压电力线载波通信信道特性研究[D].成都：电子科技大学，2013：15-18.

[3]STMicroelectronics.STM32F103xC DATASHEET.12-Dec-2008.

[4]STMicroelectronics.ST7538POWER LINE FSK TRANSCEIVER DATASHEET.September 2003.

[5]张皓岚，贺慧英，陈涛等.舰船电力载波通信的阻抗匹配设计[J].2014（2）：104-110.

[6]王晨光，黑勇，乔树山.FMT与OFDM系统在电力线信道下的性能研究[J].2012（4）：462-466.

国家863项目“海洋可控源水下系统装备研制和理论研究”（项目编号：93120114H）。

作者简介：亓夫军（1964—），男，中国海洋大学信息科学与工程学院副教授，主要研究方向：光电探测和自动控制。

作者：亓夫军 刘培剑 李鸿儒

异步通信芯片研究论文 篇2：

家用电器远程控制系统软件设计

【摘要】智能家居已成为了当今的热门研究课题。智能家居控制系统给越来越多的人带来了生活便利。本文将对通过单片机与红外遥控系统的结合来实现家用电器的远程控制家用电器的远程控制系统的软件设计系统进行设计。

【关键词】家用电器；远程控制；系统软件；设计

1主程序设计

软件的基本工作原理是：单片机串行口拓展为并行口时对移位寄存器数据的不断查询和单片机对查询所得的数据的不断处理。在固定定时的情况下，单片机每隔一定时间就读取锁存来的串行数据，再根据不同的数据查表对比，然后跳转到相对应的指令操作地址入口，最后才执行对应的操作（即对事先约好的I/O口输出逻辑电平）【20】。与此同时单片机会用一定的计时功能来辅助主体程序的运行。

当通电时程序开始对硬件初始化，单片机对定时器0置初值及开中断等。然后单片机根据红外接收器接收内容进行判断，当输入密码正确时硬件上绿色指示灯亮起，系统进入控制功能，根据已设置好的1，2，3来分别控制三个继电器的开关，从而达到控制电器开关的目的。

2 红外接收程序设计

（1）NEC和RC5编码介绍

目前市场上的编解码芯片有很多，其中有东芝公司、SONY公司、三菱公司、JVC公司的编解码芯片，很多厂家都制订了不同的编解码通信协议，下面介绍两种兼容性好的编码形式：日本的NEC编码和荷兰的菲利普（RC5）编码。

RC5编码：

RC5编码由非利浦公司推出，其编码芯片有SAA3010，SA3006等，是应用很广泛的一种编码方式。

RC5编码采用双相位编码方式，用不同相位代表“0”和“1”。传送每一位的时间为1.778ms。

图3.1RC5编码逻辑电平

NEC编码：

NEC编码由NEC公司推出，其典型芯片为uPD6121，uPD6122，除了NEC公司的产品，市场上还有大量与之相兼容的产品，如PT2221，PT2222，SC6121，SC6122，SC9012等等。是应用最广泛的一种编码方式。

该编码方式采用脉冲位置编码方式，利用脉冲间的时间间隔来区分“0”和“1”。

图3.2 NEC编码逻辑电平

（2）本设计通信协议

红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至25um之间。红外数据协会（IRDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通讯效果，红外通讯协议将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内。

本设计中遥控器在编码时出来的信号经过振荡器的作用调制载波在38KHz左右，将其从红外发光二极管发出，LT0038内的光敏元件在收到红外信号后送到后续的放大、滤波和整形等电路。然后输出TTL电平来送给MC145027解码，解码后经移位寄存器串行送入单片机处理。而红外通信的核心就是编解码芯片的协议问题。

由于MC145026/27中的五个地址引脚有高电平、低电平和悬空三个状态，其地址应该有243种状态。

3 程序实现

红外信号经过接收处理后它会并行输出给移位寄存器，单片机会以时钟信号控制移位寄存器串行读入信号。而软件处理首先就是如何接收串行信号。那么串行输入的程序就是软硬件的契合点。红外接收程序就是基于串行数据的读取来实现的。

（1）串行口介绍

本设计采用的是半双工异步通信串行口，移位寄存器将以数据帧的形式一帧一帧的发送给单片机。串行口有四种如下工作模式：

方式0：

为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接寄存器，以拓展并行I/O口，不适应于两个单片机间的串行通信。方式0以8位数据为一帧，不设立起始位和停止位，现发送或接收最低位，波特率为固定的fosc/12，本设计中就采用方式0的工作方式。

方式1：

SCON中SM0和SM1两位为01时，串行口以方式1工作。方式1真正用于数据的串行发送和接收。其接收的1帧数据为10位，一个起始位，8个数据位，1个停止位，先发送或先接收最低位【28】。此时串行口为8位异步通信接口，其波特率如下：

式中SMOD为PCON的最高位的值（0或1）。

方式2和3：

串行口被定义为2和3时，被定义为9为异步通信接口。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控为1或0的第9位数据和1位停止位【29】。两种方式基本波特率如下：

由此我们可以知道方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率是可变的。在用定时器T1作为波特率发生器时，其波特率计算如下：

由上几个公式知道，定时器T1可以随着晶振的不同而产生不同的波特率，这样它就可以适应不同的设计需求。这也是选择这款单片机的重要原因之一。

4、小结

在家电遥控越来越趋于智能化的情况下，红外遥控的技术也在日新月异的蓬勃发展中，本设计的遥控器就是新技术下应运而生的产物。其在通信中有比较强的信号穿透能力，一般10米范围内有效，可以控制3个家用电器（电饭煲、空调、热水器等）工作和复位，、并且还有很大的拓展空间。本人相信其未来发展会更有前景，同时也相信在目前电磁波应用存在不足的领域中红外通信会越来越起到举足轻重的作用。

作者：蒋小祥

异步通信芯片研究论文 篇3：

基于LoRa技术的篮球场使用情况监测系统设计

摘要：目前，很多高校存在多校区办学情况，各校区篮球场分布相对分散，很大程度上方便了学生的就近活动，但使得不同校区的学生无法及时得知其他校区篮球场的使用情况，导致学生在各校区间频繁往来浪费时间，而地域上分散的篮球场也使得管理部门的管理成本增加。针对这些问题，设计了一种基于LoRa技术的篮球场使用情况监测系统，核心是基于LoRa的无线数据采集网络。通过在篮球架上安装震动传感器对篮球场的使用情况进行前端数据采集，利用LoRa网关将采集到的数据传送至服务器，服务器将数据存储至数据库，数据库中的数据经单片机处理分析后以可视化的形式传给用户。由此，学生可以随时随地了解各篮球场的使用情况，减少不必要的奔波，管理部门也能大大减少管理成本，提升管理和维护效率。

关键词：篮球场；LoRa技术；震动传感器；监测系统

0引言

籃球运动是当代大学生最为喜欢的运动项目之一，因此篮球场的使用频率也是非常高的。为了满足学生的使用需求，篮球场在数量上一般设置较多并且位置分散，对于一些校区规模较大的学校，地理位置的分散使得管理十分不便[1]。现阶段，大部分高校对于篮球场的管理往往采用人员定期维护的方式，但存在很多弊端，因此，能够及时获取和掌握篮球场的使用情况，从而不需要投入大量的资源就能完成相关数据的准确采集和显示，对于高校的基础设施管理方来说具有重大意义[2]。

LoRa技术是由Semtech公司发布的一种新型的基于线性跳频扩频调制技术，不仅拥有像频移键控（Frequency-shift Keying，FSK）调制相同的低功耗优点，而且更大程度地增加了通信距离[3-4]。同时，LoRa也是一种远程广域网无线通信技术，相较于其他无线技术（如蓝牙、WiFi），其高性能、远距离、低功耗、支持大规模组网、测距和定位等方面有着更优秀的表现，高达157 dB的链路预算使其通信距离可以达到15 km以上，在空旷的地方甚至更远。LoRa技术推出后，因为它超高的灵敏度（-148 dBm）、优良的抗干扰能力以及不俗的系统容量表现，赢得了更大范围的关注，给人们呈现了一个能实现远距离、系统容量大、功耗和成本低的全新通信技术，彻底改变了无线通信领域的局面，使得该技术在物联网应用中有着广泛的前景[5]。

基于LoRa技术的上述优点，结合篮球场管理中的痛点和问题，设计了一种基于LoRa技术的篮球场使用情况监测系统，以达到及时知晓篮球场使用情况数据，提升管理质量的目的。首先，在各个篮球场的篮球架上部设震动传感器，通过传感器震动情况判断篮球架是否是使用状态，并将此数据通过LoRa节点通信模块传给LoRa网关。LoRa网关负责将数据进行融合并安全、可靠地传输至服务器，服务器端应用程序将数据存储至数据库，数据库中的数据经单片机处理并分析后，将分析结果以可视化的形式发送给用户。这样，用户能够不受时间、地点的限制随时随地及时了解各篮球场使用情况，篮球运动者可以不用奔波多个校区寻找空闲篮球场使用，而管理者也可以方便高效地实现对多校区篮球场的管理[6]。

1系统架构设计

1.1篮球场使用情况监测系统

篮球场使用情况监测系统主要分为4层：数据采集层、数据库层、数据处理层和应用层。系统框架设计如图1所示。

篮球场使用情况监测系统各层功能如下：

①数据采集层：由多个监测震动的采集节点组成，安装在篮板和篮球框上面，通过震动得到数据。每个采集节点设计了太阳能电板和锂电池，加强了采集节点的续航能力；设计了实时时钟电路，用于采集震动时间，方便统计篮球场的使用时间；设计了数据存储电路，方便对震动数据的记录。

②数据库层：用来存储采集节点采集到的数据，使用MySQL数据库来存储震动信息，方便对震动信息的查看和分析，节省人力、物力。

③数据处理层：包括对数据的处理和传输，使用LoRa无线技术，利用其低耗能、传播距离远、有效范围的特性，传到数据库后经单片机分析数据，最后将分析的数据经LoRa技术传给用户，增加了数据的直观性。

④应用层：用于显示处理结果。通过手机App将数据展示给使用者看，节省了用户观看繁琐的震动信息，并从中提取有用的时间信息[7]。

1.2系统基本架构

系统通过监测节点采集篮球场的数据，将采集到的数据通过LoRa基站上传到网络服务器的数据库中，最后通过算法将数据可视化并在应用服务器上显示出来。系统基本架构如图2所示。

系统基本架构的各部分功能如下：

①监测节点：通过震动采集节点采集篮球场的震动情况，从而判断篮球场是否在使用，并使用LoRa线性扩频调制技术，遵守LoRaWAN协议规范，实现点对点远距离传输。

②LoRa基站：负责接收终端节点的上行链路数据，然后将数据聚集到一个各自单独的回程连接，解决多路数据并发问题，实现数据收集和转发。

③网络服务器：负责进行MAC层处理，包括消除重复的数据包、自适应速率选择、网关管理和选择、进程确认及安全管理等。

④应用服务器：从网络服务器获取应用数据，管理数据负载的安全性，分析并利用传感器数据，进行应用状态展示等。

2硬件平台设计

2.1 LoRa基站设计

网关和网络服务器通过以太网回传、无线通信技术（如2G，3G，4G）或串口通信建立通信链路，使用标准的TCP/IP协议，通过LoRa节点到LoRa网关的组网形式对采集数据进行传输[8]。LoRa基站的基本架构如图3所示。

2.2硬件架构设计

本项目的硬件平台主要由控制模块、LoRa通信模块以及相关外部接口构成。系统硬件架構如图4所示。

系统硬件架构各模块功能和设计如下：

①控制模块：由单片机构成微控制电路核心，主要用于接收LoRa模块采集的震动传感器的数据，并将这些数据进行分析和存储。单片机选择ST公司的STM32L053R8T6，该型号单片机具有超低功耗的特点，时钟频率为12 MHz，复位电路为提高系统可靠性采用容阻复位方式[9]。

②LoRa模块：采用基于Semtech公司SX1278芯片研发的无线数传模块，具有高效的接收灵敏度和强抗干扰性能，灵敏度可以达到-148 dBm，链路预算最大达168 dB，最远传输距离超过15 km；改变M0和M1数值可以进行模式设置，分别为一般模式、省电模式、唤醒模式和休眠模式，引脚AUX用作指示状态切换和数据传输接收提醒。

③UART接口：UART是一种通用的串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收，在本系统中UART接口主要用于控制模块和LoRa模块的连接，通过TXD、RXD引脚进行数据传递[10]。

④振动传感器模块：振动传感器分为压电式、磁电式和微型振动传感器3种。在系统中采用的是压电片谐振式，使用压电片接收篮球框下的振动信号，由于压电片的谐振频率较高，为了有效降低谐振的频率，在系统中使用加大压电片振动体的质量的方法来实现，并在其中运用弹簧球代替附加物，降低了谐振频率，增强了振动效果。其优点是灵敏度较高，结构简单。

⑤电源模块：系统采用温度PH变送器BPHT-RS485，用电压为12 V的电池对系统供电，并通过稳压器模块LM7805和LM317将其降压至3.3 V，用以提供STM32处理器和其他模块及外围电路的供电。

⑥JTAG接口：将程序写入单片机中。JTAG编程方式是在线编程，与传统生产流程中先对芯片进行预编程然后再装到板上不同，JTAG编程可以将流程简化为先固定器件到电路板上，然后在进行编程，可以在后期根据需要对程序进行改进，大大加快工程进度[11]。

⑦LoRa通信节点模块设计：本项目的LoRa通信网络由LoRa基站与LoRa节点组成星型网络架构。其中LoRa节点中SX1278芯片与单片机连接，经发射电路和接收电路与射频开关联系，最终将信号通过SMA天线传输[12]。LoRa模块架构如图5所示。

3软件设计

3.1后端程序设计

系统的后端程序主要包括交互程序、震动采集点程序以及网关程序等。交互程序主要是采集节点和网关之间的信息传输；震动采集点程序主要进行数据采集信息的传输以及定位信息的传输；网关程序主要负责网关和数据库的交互。

3.1.1交互程序设计

震动采集节点和网关之间采用半互锁异步通信模式。采集节点采集数据后，向网关发送建立连接的请求之后等待网关的回复[13]。采集节点收到回复后，二者建立连接发送数据，数据发送完成后则不需要再次等待网关的回复。交互流程如图6所示。

3.1.2震动采集节点程序设计

震动采集节点初次上电后，会进行一次定位来确定篮球场的位置，之后则不再定位，可节省时间、降低功耗[14]。采集数据后节点会向网关发送请求，收到回复，则将数据发送给网关，完成后进入待机状态，等待下一次唤醒，如没有收到回复，则删除数据进入待机状态。每次有震动信息节点都会上传数据。采集节点流程图如图7所示。

3.1.3网关程序设计

网关常开，以便随时响应震动采集节点的请求。网关接收数据后，直接将数据发送给LoRa基站；基站再将数据保存到MySQL数据库中[15]。网关流程如图8所示。

3.2前端页面设计

本软件主要是为了方便管理部门和学生查看篮球场的使用情况，利于使用者随时查询篮球场的使用情况，节省时间。主要功能是显示篮球场使用情况、显示篮球场的震动信息、使用情况统计结果以及历史消息。

①显示页面：主要显示被算法处理后的结果，包括一张学校的俯视地图，上面为每个篮球场进行编号，编号后面是使用情况，空闲显示绿色方块，使用中显示红色方块。

②震动信息页面：显示震动采集节点采集的信息，此信息未经处理，主要是为了方便专业人士浏览。

③统计页面：将每个篮球场的使用情况进行了统计，可以快速看出篮球场的使用情况，方便管理者快速查看各个篮球场的使用频率，以便维护。

④历史页面：用于存放历史记录，可以观看以前的震动信息和篮球场的使用情况，利于管理者自己把控时间，不需要实时关注。

前端的各个页面从不同角度满足不同用户的需求，学生通过显示页面中学校的俯视地图上高对比度的红色和绿色区域可以清楚得知其他校区篮球场使用情况，节省大量时间。维修人员可以从震动信息页面上的数据来判断是否应对篮球框进行维护。系统也会对数据进行简单的分析处理显示在统计页面，管理者可以查看该页面，快速了解学校不同校区的每个篮球场的使用频率，以便对多个校区篮球场进行高效的管理。通过历史页面，管理者也可以了解过往的篮球场使用情况，方便管理者指派维修人员避开篮球场使用高峰期对篮球场进行维护，保障学生对篮球场的正常使用。

4结束语

本文将LoRa技术应用在高校的篮球场中设计了一种基于LoRa技术的篮球场使用情况监测系统，利用LoRa技术高性能、低功耗、远距离等优点。采用震动传感器对篮球场的使用情况进行前端数据采集，再利用LoRa技术将数据传回数据库，以供管理者进一步掌握数据，同时减少了高校的管理成本。目前市面上采用LoRa技术实现对篮球场使用情况的监测并不多见，因此本文设计的篮球场使用情况监测系统对今后研究有一定参考价值。

参考文献

[1]周海亮.基于LoRa的地下停车场LED智能照明系统的研究与设计[D].广州：广东工业大学，2019.

[2]朱晓君，申昊，李沛熹，等.基于ZigBee的室外篮球场智能照明控制系统设计[J].物联网技术，2020，10（12）：109-111.

[3]谢鸿儒，LoRa物联网MAC协议研究[D].西安：西安电子科技大学，2019.

[4]毛炜炜.基于LoRa射频技术的B/S模式动设备状态远程监测系统的研究[D].杭州：浙江大学，2020.

[5] JoséCecílio， Pedro M. Ferreira，António Casimiro. Evaluation of LoRa Technology in Flooding Prevention Scenarios[J]. Sensors， 2020， 20（14）： 1-10.

[6]何丙阳.基于LoRa无线通信组网技术在森林环境监测系统中的研究[D].北京：北京林业大学，2020.

[7] BADREDDINE M， BAY B E， SAMIA B， et al. A Study of LoRaWAN Protocol Performance for IoT Applications in Smart Agriculture[J]. Computer Communications，2020，164（prepublish）：148-157.

[8]梁苗，邬凯，邵江，等.LoRa技术在公路边坡监测中的应用研究[J].地下空间与工程学报，2020，16（S2）：1011-1016.

[9]李海川.LoRa无线通信在提升机载荷实时在线监控系统中的应用[J].能源技术与管理， 2020，45（6）：176-178.

[10] Sandra Sendra， Laura García，Jaime Lloret， et al. LoRaWAN Network for Fire Monitoring in Rural Environments[J]. Electronics （Basel），2020，9（3）： 1-6.

[11]梅大成，陳亚萍，贺靖淇，等.LoRa技术在油田数据采集系统中的应用[J].西南石油大学学报（自然科学版），2020，42（6）：149-156.

[12]杨一博，张峻箐，张志俭.基于LoRa的河流水质监测系统设计[J].物联网技术，2020，10（3）：15-18.

[13]韩倩倩.基于LoRa技术的无线火灾报警系统研究[D].北京：北京建筑大学，2020.

[14]李起伟.基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器设计[J].工矿自动化，2020，46（12）：111-115.

[15]胡悦，孙云晓，李岩，等.基于LoRa网关的中继选择优化算法研究[J].电力工程技术，2020，39（6）：13-18.

作者：石丹丹 辛红霖 郭笙城 曾孟佳