设计描述：

文档包括:
说明书一份，38页，约22000字
CAD版本图纸，共3张

题目名称 工程机械蓝牙无线远程故障诊断系统研究
一、设计目的、意义
工程机械大多数在野外进行作业或在运动中，即现场没有诊断设备和上网条件。该课题研究采用蓝牙技术，蓝牙技术是一种用于近距离无线数据通讯和联网的新技术，采用蓝牙技术能使工程机械检测系统与外部网络的连接不受通信线路及地区限制，使用更方便、更安全。安装在工程机械上的蓝牙适配器，和移动设备（蓝牙手机）通过微微网连接，最大特征是可为用户提供10～100米超远的无线连接距离，接口方面兼容USB1.1/USB2.0，最大传输速率1Mbps。采用蓝牙接入点或蓝牙手机上网，进行无线网络通讯。设备无需布线便可安装于现有环境，减少了系统的维护费用。
在技术力量较强的科研单位或企业建立远程故障诊断中心。当现场设备出现故障而现场人员或本地故障诊断系统不能对其做出诊断时，本地用户将反映现场设备状态的数据通过现场监测中心计算机经由蓝牙适配器和蓝牙手机与Internet网络连接，发送给远程故障诊断中心，并提请故障诊断及远程信息咨询等服务。
二、设计内容、技术要求（研究方法）
1.蓝牙远程无线故障诊断，嵌入式蓝牙网关研究，实现无线远程通信和故障诊断。利用蓝牙技术解决工程机械在野外进行作业或在运动中，即现场没有诊断设备和有线上网条件的情况下实现远程无线通信和故障诊断的问题。
2.测试系统的拓扑结构，远程故障诊断系统的结构及运行模式；
3. 现场检测和数据采集系统、设计水温蓝牙无线传感器、故障诊断专家系统等模块；
4.USB蓝牙适配器：符合蓝牙v1.2 /1.1/2.0版规范。传输距离为100米。操作频带在 2.4GHz至2.483GHz 之间，采用FHSS (跳频展频) 技术，灵敏度 <-85dBM。
5. 通道：电流、油压、流量、油温、水温、电压等1—4通道；
6.每隔0.5小时采样一次。数据通讯链路在10～20ｓ内建立。
支持转换的通信接口：RS232、USB。链路通信方式：点到点，点到多点。
最高传输速率1Mbps。
三、设计完成后应提交的成果
图纸总量不少于1.5张A0，主要为电气原理图，完成设计说明书应大于2万字。

四、设计进度安排
2012.2.27～2012.3.20明确设计任务，查找文献资料，完成开题报告；
2012.3.21～2012.4.1 总体方案的拟定；
2012.4.2～2012.4.10蓝牙远程无线故障诊断，嵌入式蓝牙网关设计；
2012.4.11～2012.4.30网络通信结构与实现，远程故障诊断系统的结构及运行模式；
2012.5.1～2012.5.31绘制蓝牙无线传输原理图；
2012.6.1～2012.6.10 编写设计说明书；
2012.6.11～2012.6.15完成设计准备答辩。
五、主要参考资料
[1] 郁滨，卢小亮.蓝牙访问控制方案的设计与实现[J].计算机工程与设计,2009,30.
[2] 任小洪,傅成华,胡科.基于蓝牙技术的无线数据采集系统设计[J].测控技术,2009,28(1):16-19.
[3] 梁宏倩,车鹏飞.基于蓝牙技术的无线数据采集系统设计[J].科技信息,2008,(23):52-53.
[4]宁甲琳,丁养燕,王旭,张彦生.蓝牙技术及其在汽车上的应用[J].上海汽车,2006,（6）:39-40.
[5] 谢红辉.基于蓝牙技术的无线局域网络系统设计.通信技术[J]. 2008,41(7):133-134
[6]唐志航,唐北平,陈世清.基于Internet的远程故障诊断系统的研究与设计[J].机床与液压,2009,37(2):196-198.
[7]韩清鹏,王黎,郭刚.设备故障远程诊断网络体系的构建[J].江南大学学报，2009，8（1）：38-40.
[8]杨瑞.基于蓝牙通信的短信平台设计与实现[J]. 计算机应用与软件.2011.2
[9]彭述清,王恩永,苗爱敏,施心陵.基于蓝牙技术和GSM网的远程数据采集[J].信息技术,2009,（5）:7-9.
[10]刘翥寰,牛占文,王勇. 智能化工程机械机群远程故障诊断中心系统[J].起重运输机械.2006.04：21-23
六、备注

摘  要

 该项目主要研究蓝牙技术在工程机械监控及故障诊断中无线数据传感技术，机群散射网中蓝牙无线分布式通信、远程无线上网等的应用。
对工程机械工况参数进行分析、处理，可实时控制施工进度，提高施工质量，加强作业管理。对工程机械进行有效的监测和故障诊断，不但可使工程机械正常高效地运行，且使得设备在现场出现故障时，能够快速、准确、可靠地确定故障原因和排除故障。
该课题研究采用蓝牙技术进行无线通信，利用蓝牙芯片可对各传感器采集的数据进行无电缆可靠传输，使工程机械检测系统与外部网络的连接不受通信线路及地区限制，使用更方便、更安全。设备无需布线便可安装于现有环境，减少系统的维护费用。

关键词：工程机械；蓝牙；故障诊断；远程无线上网；传感技术

ABSTRACT

The project research bluetooth technology in engineering machinery monitoring and fault diagnosis of wireless data sensing technology, scattering nets in fleet bluetooth wireless distributed communication, remote wireless Internet application, etc.
    Mechanical parameters of working in engineering analysis, processing, can real-time control construction schedule and improve the construction quality and strengthen operation management. For engineering machinery for effective monitoring and fault diagnosis, not only can make the normal and high efficiency in the operation of engineering machinery, equipment and make in the malfunction, can rapid, accurate, and reliable to determine the cause of the problem and remove the faults.
    This subject research using bluetooth technology for wireless communication, the use of the sensors can be bluetooth chip of the data collected no cable reliable transmission, the engineering machinery detection system and external network connection from communication lines and the area limits, use more convenient, safer. Equipment and can be installed in without wiring existing environment, reduce system maintenance.

Key words：Engineering machinery；Bluetooth；Fault diagnosis；Remote wireless；Internet access ；Sensing technology

目  录

摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1概述 1
1.2文献综述  2
1.3基本内容和拟解决的问题 3
1.3.1基本内容 3
1.3.2拟解决的主要问题 3
第2章 嵌入式蓝牙网关的研究 4
2.1开发环境的搭建 4
   2.1.1微处理器模块 4
   2.1.2存储器模块 5
   2.1.3以太网接口模块 5
   2.1.4调试接口模块 5
   2.1.5USB蓝牙接口模块 5
2.2嵌入式蓝牙网关的协议体系结构 6
   2.2.1L2CAP协议的实现 7
2.2.2L2CAP的互操作 8
2.2.3L2CAP的数据处理方式 8
2.2.4L2CAP的数据包 8
2.2.5L2CAP的状态流程 9
2.2.6L2CAP层实现的过程流程图 10
2.3RFCOMM在蓝牙设备中的实现形式 10
     2.3.1RFCOMM的帧分析与流控制 11
     2.3.2RFCOMM的通信流程 12
     2.3.3RFCOMM的状态过程 12
     2.3.4RFCOMM的数据处理流程 12
  2.4虚拟串口设备的管理 13
  2.5局域网接入模型的实现 14
     2.5.1局域网接入模型中的协议 14
     2.5.2局域网接入模型的通信过程 15
  2.6PPP协议 16
2.6.1PPP协议的状态转移 16
     2.6.2PPP协议的实现 17
2.7数据终端对局域网的访问 17
2.8本章小结 17
第3章 水温蓝牙无线传感器 18
  3.1单片机的简介 18
  3.2基于单片机的温度传感器设计数字温度计的发展现状 18
  3.3电路介绍 19
  3.4制作所需原件及其功能 19
  3.5温度传感器的总体设计 19
     3.5.1硬件说明 19
3.5.2水温蓝牙无线传感器的总体结构框图 20
     3.5.3DS18B20的介绍 20
3.6单片机的选择 21
3.7数据的读取 22
3.8DS18B20 23
3.9蓝牙模块的选择 24
3.10本章小结 24
第4章 蓝牙网络及其拓扑结构 25
  4.1蓝牙微微网 25
4.2蓝牙散射网 25
4.3测试系统的拓扑结构 29
4.4本章小结 30
第5章 故障诊断专家系统 32
5.1故障诊断专家系统的结构 31
5.2工程机械故障诊断系统构成 31
5.3机群现场监控中心体系结构 32
5.4本章小结 33
结论 34
参考文献 36
致谢 38