硬件技术-物联网技术基础教程.ppt

8.3.1 数字传感器 模拟传感器产生的信号经过放大、转换、线性化及量纲处理后变成纯粹的数字信号，该数字信号可根据要求以各种标准的接口形式（如232、422、485、USB等）与中央处理机相连，可以输出线性无漂移地再现模拟信号，按照给定程序去控制某个对象（如电动机）等。 8.3.2 传感器的网络化 传感器网络化的目标是采用标准的网络协议，同时采用模块化结构将传感器和网络技术有机地结合起来。 敏感元件输出的模拟信号经AD转换及数据处理后，由网络处理装置根据程序的设定和网络协议（TCP/IP）将其封装成数据帧，并加以目的地址，通过网络接口传输到网络上。 8.3.2 传感器的网络化 反过来，网络处理器又能接收网络上其它节点传给自己的数据和命令，实现对本节点的操作，这样传感器就成为测控网中的一个独立节点。网络化传感器的基本结构如下图所示。 网络化传感器的基本结构 8.4 未来的物联网硬件技术 需要解决的问题和主要研究内容包括： ■ 纳米技术—设备和电路的微型化以及精巧化 ■ 各种传感器技术—嵌入式传感器技术、嵌入式驱动装置技术 ■ 衔接纳米和微系统的各种技术解决方案 ■ 通信技术—天线技术、高效节能的射频（RF）前端技术 ■ 纳米电子学—纳米电子元器件设备和纳米电子元器件技术，具有自主配置、优化电路体系结构。 8.3.2 传感器的网络化 ■ 聚合物电子学 ■ 嵌入式系统——微能源消耗和供给的微型处理器/微型控制器技术、硬件加速技术 ■ 低成本、高性能的安全识别/认证设备 ■ 低成本硬件制造技术 ■ 防篡改、抗干扰技术，在旁侧信息通道上具有感知能力或者具有警觉性的硬件设计技术 8.5 案例：M2M道路照明解决方案 1. 物联网道路照明系统结构结构 基于物联网道路照明系统通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；?? 采用ZigBee技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对每盏路灯发出控制命令（路灯开启、关闭、照明度（功率大小）等），自动调节整条道路的功率平衡 8.5 案例：M2M道路照明解决方案 无线通信M2M模块控制道路照明系统结构 8.5 案例：M2M道路照明解决方案 　2. 无线采集通信模块 无线采集模块的结构 8.5 案例：M2M道路照明解决方案 无线通信模块采用ZigBee技术、IEEE802.15.4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络和进行通信。 远程无线通信模块 8.5 案例：M2M道路照明解决方案 3. 通信协议 4. 与中央监控的连接 5. 控制中心软件设计 6. 实际应用? 物联网道路照明系统应用效果对比 Thank You! 第 8 章 硬件技术 学习任务 微电子机械系统（MEMS） 移动设备内置传感器硬件平台 数字化传感器及网络接口技术 Click to add title in here 1 2 3 本章主要涉及： 8.1 微电子机械系统（MEMS） 微电子机械系统（Micro Electro Mechanical System）简称MEMS，是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理控制电路、接口、电源等于一体的机械装置。 它将自然界各种物理量，如声、光、压力、加速度、温度以及生物、化学物质的浓度信息转化为电信号，并将电信号送入微处理器得到指令，指令被随即发送到微执行器上，对自然界的变化做出相应反应。 8.1.1 MEMS简介 MEMS在美国称为微机电系统，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统， 它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。 微电子机械系统（MEMS） 8.1.1 MEMS简介 微电子机械系统不但能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。 它用微电子技术和微加工技术（包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术）相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 8.1.2 发展概述 完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。 其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。 8.1.2 发展概述 MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初，当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。 由于薄硅片振动膜在压力下变形，会影响其