上一篇文章提到,物联网架构分成感知层、网络层、平台层和应用层,其中感知层在物联网应用中尤为重要,其他的网络层、平台层和应用层实际上在互联网的环境中就已经存在,所以学习感知层的技术才真正地感受物与物联网的过程。那么感知层都有哪些重要技术呢?

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传感器设计技术


传感器设计技术是一项设计能感知测量某一物理量的装置的技术。这项技术需要了解材料的特性和电气规律,根据材料的特性与电气之间的关系,实现被测物理量与电压物理量的转换。通过测量传感器的电压就能反推出被测物理量的大小。例如:DS18B20温度传感器是利用晶振震荡的频率随温度变化的特性规律制作的,被测量量为温度,对温度的测量可以转化成测量单位时间内晶振震荡的次数,只要知道单位时间晶振震荡的次数,通过震荡次数与温度值之间的关系就可以求出温度的数值。

DS18B20温度传感器的具体感测原理如下:

图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。

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计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置值将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。

传感器数据采集程序设计技术

这是一项控制器程序设计技术,这项技术包括数据采集驱动程序设计和基于协议栈的数据采集技术,其中协议栈是一系列数据处理函数的集合,它相当于是已经编写好可供调用的函数库,只需要调用较少的函数就能完成较复杂的数据采集过程,如ZigBee的Z-Stack程序开发;而数据采集驱动程序设计则是比较底层的程序设计,需要对硬件采集设备的各项资源(如CPU、I/O口、寄存器单元等)和数据通信标准有非常好的了解,按照逻辑电路的时序进行操作才能读取出想要的数据信号,如DS18B20采用的是IIS通信协议,控制器获取DS18B20的温度数值就需要进行IIS通信,只有按照IIS的通信时序,才能获取到准确的温度数据。

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射频标签识别技术(RFID)

这项技术需要对射频数据传输有一定的了解,主要是学习电子标签的读写编程。RFID有不同的技术规范,根据不同的应用场景需要选择不同RFID控制规范,控制规范的不同,编程的逻辑也有相对的差异。

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自动识别技术

自动识别技术包括的内容非常多,如条码自动识别技术、人脸识别技术、车牌号码自动识别技术、光学字符识别技术、图像目标识别技术、指纹识别技术等。

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计算机辅助电路板设计技术

我们的电路系统需要一个硬件电路来连接各个芯片模块,形成完整的电路系统,计算机辅助电路板设计就是实现电子元件集成在同一电路板上的设计技术。

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芯片设计技术

物联网需要能够连接和控制物件的芯片,实现数据的采集和转换及发送,不同的应用场景对芯片的要求是不同的,物联网设计的领域非常多,芯片设计有非常大市场前景。

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