無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計開題報告

CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY開題報告設(shè)計題目：無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計學生姓名：萬怡春學院名稱：電氣與信息工程學院專業(yè)名稱：電子信息工程班級名稱：電子0641學號：0604451130指導教師：周文良教師職稱:教授學歷：本科2000年4月22日開題報告開題報告#―、選題依據(jù)設(shè)計目的及意義系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降臏囟葦?shù)據(jù)傳輸和是否光照信息傳遞給單片機然后經(jīng)過處理后在液晶顯示屏中顯示出溫度值和該區(qū)域是否有光照。本設(shè)計系統(tǒng)擬采用以單片機為核心來設(shè)計采集周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)與收發(fā)電路控制單元，敏感元件采用溫度傳感器DS18B20以及光敏二極管完成物理參量檢測，無線發(fā)射與接收電路采用MICRF102/MICRF007模塊和調(diào)制與解調(diào)芯片PT2262\PT2272設(shè)計完成。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、傳輸、接收、顯示。數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點和監(jiān)測終端通過三態(tài)編碼開關(guān)來相互控制，再通過LCD顯示出監(jiān)測結(jié)果，以夠用和簡化設(shè)計為原則。設(shè)該項目預期要實現(xiàn)的目標是：檢測光的有無；讀取環(huán)境現(xiàn)場的攝氏溫度。一個終端和冗余量為255個的前端,都要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸。對于光強的檢測只要能分清白天與黑天即可，溫度的檢測范圍為-40度到+40度，分辨率不大于2度。無線數(shù)據(jù)采集是目前一種流行而且實用的技術(shù)。經(jīng)調(diào)查目前無線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集器的市場需求非常大，以數(shù)據(jù)采集應用為核心構(gòu)成的小系統(tǒng)應用非常廣泛。因此開發(fā)高性能的數(shù)據(jù)采集器具有良好的前景。本題目提供通過無線接收電路收集溫度與光照信息溫度傳感器的理論。該系統(tǒng)可用于環(huán)境控制，探測建筑物，儀器或機器的溫度以及過程檢測和控制方面非常有用?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)研究的各行業(yè)中，通常需要對各種數(shù)據(jù)進行采集。通常要求：方案成本低、體積小、低功耗、符合電池供電要求、集成度高、無需微調(diào)外部元件、外圍元件極少、加工更容易、數(shù)據(jù)傳輸率高、傳輸時間更短、接口簡單、可以與廉價的單片機接口。設(shè)計擬解決的工程實際問題溫度測試：綜合濕度、無線干擾等因素，溫度測量結(jié)果一定會產(chǎn)生誤差。為降低誤差可以在不同時間段進行測試。我們用顯示溫度計的溫度值作為標準的環(huán)境溫度，與探測節(jié)點的溫度進行比較。光度測試：采用遮擋光敏傳感器的方法實現(xiàn)。根據(jù)多次測量，節(jié)點能達到測試光度有無的要求。設(shè)計擬應用的現(xiàn)場資料綜述在實習中我們了解到該環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可在鮮花培育中得到廣泛應用。隨著社會的發(fā)展,人民生活水平的提高，鮮花的需求量增長迅速。為了提高我國培育的鮮花在國際上的競爭力，需要利用科技提高培育鮮花的技術(shù)水平。其中溫度的監(jiān)測是最重要的一個指標。同時，陽光照射的長短也直接影響鮮花的質(zhì)量。所以在鮮花培育基地中都會用一個系統(tǒng)來檢測其溫度與光照。在超市中食物經(jīng)常要在柜臺上放置好幾天以便讓顧客選購。為了防止食物變質(zhì)要對超市內(nèi)溫度進行嚴密的監(jiān)控。為了保持室內(nèi)的亮度可用一個光敏電路來控制超市的亮度。這樣做可以為超市節(jié)約許多開支。設(shè)計擬應用的文獻綜述現(xiàn)代科技日益向高速化、智能化、信息化、網(wǎng)絡化發(fā)展，各種各樣的制造業(yè)和通信業(yè)的很多設(shè)備除了可以與計算機聯(lián)機外，還可以互相聯(lián)機，而實現(xiàn)設(shè)備間相互聯(lián)機的最具發(fā)展?jié)摿Φ姆绞骄褪菬o線通信。與有線通信方式相比，無線通信具有一系列優(yōu)點，特別適用于手持現(xiàn)場設(shè)備、電池供電設(shè)備、遙控遙測設(shè)備、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線數(shù)字語音和數(shù)字圖像傳輸?shù)?。在工業(yè)、科學研究以及醫(yī)療設(shè)備中，目前出現(xiàn)了大量需要進行通信的設(shè)備，這些設(shè)備通信距離較近、數(shù)據(jù)量較小、不適合布線。比如自動抄表系統(tǒng)、酒店點菜系統(tǒng)以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中有很多設(shè)備是可移動的，而且要求荷重小便于攜帶。實現(xiàn)上述不同的功能要求，有不同的方案選擇，從而使通訊設(shè)備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點。雙向無線發(fā)射、接收機應滿足便攜式電池供電設(shè)備的一些基本要求，才能適用于無線RF應用。單片機處理需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，利用串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線數(shù)據(jù)傳輸模塊的發(fā)送端，串行信號經(jīng)調(diào)制發(fā)送到與地面計算機，經(jīng)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)記錄。為實現(xiàn)單片機和微機之間的無線數(shù)據(jù)傳輸，首先需要選擇合適的無線收發(fā)的器件或者是模塊，其次需要了解該器件或者是模塊如何與單片機以及微機鏈接的，以及在設(shè)計過程中遇到的問題如何解決。設(shè)計相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀近十幾年來，隨著移動通信技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的信息采集和遠程控制系統(tǒng)采用了無線數(shù)據(jù)采集技術(shù)，它與有線數(shù)傳送相比主要有布線成本低、安裝簡便、便于移動的優(yōu)點，而且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和快速普及，越來越多的基于單片機為微控制器的測控設(shè)備或智能儀器儀表都需要通過互聯(lián)網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)交換或傳輸數(shù)據(jù)。單片機的發(fā)展趨勢主要向：1,多功能；2,高效率和高性能；3,低電壓和低功耗；4,低價格。在單片機領(lǐng)域中德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復雜的實時控制場合；MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機，特別適用于要求功耗低的場合oATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩種型號，AT89系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；AT90系列單片機是增強RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。二、設(shè)計方案及技術(shù)路線本設(shè)計的主控單片機采用AT89S52、溫度測量采用DS18B20、光照信息可采用光敏二極管來判斷、無線收發(fā)芯片采用PT2262\PT2272，其芯片內(nèi)含編號預置功能。1探測結(jié)點探測結(jié)點所完成的功能為：環(huán)境溫度及光照信息的測量；接收其它探測結(jié)點發(fā)出的環(huán)境信息和監(jiān)測終端的命令信息；發(fā)送環(huán)境信息數(shù)據(jù)；編號預置功能。2監(jiān)測終端監(jiān)測終端所完成的功能為：發(fā)送命令信息；接收探測結(jié)點發(fā)出的環(huán)境信息；顯示所探測結(jié)點的環(huán)境信息。主控單片機采用AT89S52、顯示采用LCD(128x64)、發(fā)射與接收與探測結(jié)點一樣。3無線收發(fā)電路設(shè)計基于單片機無線收發(fā)電路由MICRF102單片發(fā)射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，它們工作在300――440MHzISM頻段；具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強，適合工業(yè)控制應用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；接收靈敏度高達-96dBm，最大發(fā)射功率達-2.5dBm;數(shù)據(jù)速率可達2Kb/s;低工作電壓：4.75――5.5V;功耗低，接收時電流3mA，發(fā)射時電流7.75mA，接收待機狀態(tài)僅為0.5yA，發(fā)射待機狀態(tài)僅為1.0JA；可用于單片機之間的串行數(shù)據(jù)無線傳輸，也可在單片機數(shù)據(jù)采集、遙測遙控等系統(tǒng)中應用。4溫度和光照信息測量相對環(huán)境溫度的檢測常用熱電阻溫度傳感器，本次試驗直接采用了串行溫度數(shù)字傳感器DS18B20，DS18B20對溫度進行檢測更為簡單實用。它支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55至+125攝氏度，溫度精度為0.5攝氏度。它的主要特點是測量精度高、性能穩(wěn)定。關(guān)于判斷環(huán)境光度有無的電路，如果采用光敏電阻連接會使電路連接復雜、繁瑣。光照信息采集模塊主要有光敏電阻和電壓比較器LM324組成，電路結(jié)構(gòu)如下圖所示：■||Pk.-to■||Pk.-toLLB2+J1?E在光照條件下，光電二極管處在導通狀態(tài)，輸入電壓比較器的電壓比參考電壓大，比較器輸出高電平。在無光照條件下，光電二極管截止，是輸入電壓比參考電壓小，判決器輸出低電平，單片機通過高低電平來確定判斷光的有無。三、可能存在的問題及解決措施信號在傳輸過程中難免會產(chǎn)生一定噪聲，而且噪聲的大小與距離成正比。信號傳輸過程中遇到物理障礙物如高樓大廈，不僅阻擋微波無線信號，它還能把電磁的能量給吸收掉，生成弱電流泄流掉。因此，無無線信號在家庭環(huán)境中最大的金屬物體的障礙物是內(nèi)有鋼筋網(wǎng)的樓板，這個方向的信號幾乎沒有穿透的可能。要能穿透，信號也是非常的弱；另外如果在無線環(huán)境中存在多臺無線設(shè)備還有可能存在頻道沖突，無線信號串擾的問題；距離無線設(shè)備及電纜線路100米內(nèi)的無線電發(fā)射塔、電焊機、電車或高壓電力變壓器等強信號干擾源，也可能會對無線信號或設(shè)備產(chǎn)生強干擾；信號實在室外傳播天氣情況對無線信號影響也很大，如果是在雷雨天或天氣比較陰沉的時候信號衰減比較厲害，而晴天里信號能傳輸?shù)木嚯x會更遠。想要克服這些問題就得選擇合理的器件，并設(shè)計好發(fā)送接收電路。在應用時盡量不要把探測器放在手機等有干擾信號物品旁邊。本系統(tǒng)以AT89S52單片機作為內(nèi)核，采用DS18B20和光敏二極管等元器件制作電路圖，然后經(jīng)編程調(diào)試。系統(tǒng)可以判斷光的有無和進行溫度測量。同時，翻譯了外國文獻，了解了國外該課題的研究現(xiàn)狀。五、進度計劃

階段起始日期終止日期進度技術(shù)指標第一階段2010.03.222010.05.5收集中英文資料，撰寫開題報告全面豐富課題內(nèi)容第二階段2010.05.62010.05.23畫出整個主電路圖符合精度要求第三階段2010.05.242010.06.9完成硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計合理機構(gòu)化、模塊化第四階段2010.06.102010.06.16進行軟件調(diào)試與仿真，撰寫畢業(yè)論