1、畢業設計（論文）材料之二（2）本科畢業設計(論文)開題報告題目： 基于單片機的無線溫度 檢測系統設計課 題 類 型： 設計R 實驗研究 論文 學 生 姓 名： cc學 號： 3100203236專 業 班 級： 電科102學 院： 電氣工程學院 指 導 教 師： vv開 題 時 間： 20140315 2014年 3月10日一、課題研究內容及意義（價值）隨著微電子技術和數字信號處理技術的發展，數據采集系統得到了廣泛的應用。在工業生產和控制中，應用數據系統可以采集工業現場的溫度、濕度、電壓、電流、壓力、流量等諸多工藝參數，在將這些模擬信號轉變成數字量并進行相應的計算處理后，所得的結果可以反饋給用

2、戶或控制系統，為提高產品質量、降低成本提供信息和手段；在科學研究上，數據采集系統可以為我們提供大量的動態信息，成為探索科學奧秘的重要手段。目前，數據采集幾乎無孔不入，它已滲透到了地質、醫藥器械、雷達、通訊、遙感遙測等各個領域，為我們更好的獲取信息提供了良好的基礎。 無線數據采集特別適用于復雜地形條件、高腐蝕性、建筑群、爆炸等場合，或者被采集對象是運動、旋轉等情況。隨著數字電路和射頻電路制作工藝、低功耗電路、高能電池、微電子技術及集成電路技術的進步，無線通信技術取得了飛速的發展，無線通信的實現越來越容易，傳輸速度越來越快，可靠性越來越高，并且逐漸達到可以和有線網絡相媲美的水平。 無線傳輸越來越多

3、的被應用在工業及民用的數據采集上，解決了一些布線復雜、甚至無法布線的情況。無線方式具有如下幾個顯著的特點：傳輸介質采用的是電磁波，節省了架設電纜的所需的占地和各種花費及其給其他建筑的建設帶來的不便，應用起來更加方便；在應用單片機編解碼接口技術的無線通信系統中，采用多字節地址編碼，收發器的數量不受限制；具有電路簡單、功耗小、體積小、成本低等優點，非常便于使用；設計設施都很簡便適合更換場合反復利用。 溫度作為一個重要的物理量，是工業生產過程中最普遍、最重要的工藝參數之一。隨著工業的不斷發展，對溫度測量的要求越來越高，而且測量的范圍也越來越廣，對溫度的檢測技術的要求也越來越高。因此，溫度測量的研究也

4、是一個重要的研究課題。 總之，本課題將數據采集與無線傳輸相結合，發揮無線傳輸的優勢，并且解決硬件、軟件及通信協議優化等問題。二、課題研究現狀（1）國外溫度測控系統研究國外對溫度控制技術研究較早，始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現場信息并進行指示、記錄和控制。80年代末出現了分布式控制系統。目前正開發和研制計算機數據采集控制系統的多因子綜合控制系統。現在世界各國的溫度測控技術發展很快，一些國家在實現自動化的基礎上正向著完全自動化、無人化的方向發展。（2）國內溫度測控系統研究我國對于溫度測控技術的研究較晚，始于20世紀80年代。我國工程技術人員在吸收發達國家溫度測控技術的基礎上

5、，才掌握了溫度室內微機控制技術，該技術僅限于對溫度的單項環境因子的控制。我國溫度測控設施計算機應用，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發展。在技術上，以單片機控制的單參數單回路系統居多，尚無真正意義上的多參數綜合控制系統，與發達國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現狀還遠遠沒有達到工廠化的程度，生產實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產業化程度低，環境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。三、課題研究發展趨勢隨著移動通信需求和遠程數據采集量的增加，加之有線傳輸的費用日益增長，人們正逐漸認識到在許多檢測領域采用無線傳輸的必要性。在過

6、去的幾年中，無線通訊領域取得了很大的進展，這其中包括數字電路和射頻電路制作工藝的進步、低功耗電路、高能電池以及微電子技術的采用。以上諸多方面的發展使移動通信設備更加靈巧、經濟、可靠。與上述技術一樣，數字通信技術和數字調制技術的發展也發揮了很大的作用，他們使無線通信網絡向更加經濟、更加容易操作的方向發展。所以如果我們能夠很好地了解無線通信的基本原則以及這些技術的特點，就能更好地理解并完成傳感數據的無線采集。無線數據通信技術可分為兩大類：一是基于蜂窩的接入技術，如蜂窩數字分組數據(CDPD)，通用分組無線傳輸技術(GPRS) 、EDGE 等。二是基于局域網的技術，如 IEEE802.11 WLAN

7、、藍牙技術Bluetooth）、紅外通信技術（IrDA）、微功率短距離無線通信技術等。與目前已經具備相當規模的無線長距離通信網絡相比，短距離無線通信系統在基本結構、服務范圍、應用層次及通信業務(數據、話音)上，均有很大的不同。四、課題研究（論文）研究方案及工作計劃（含工作重點與難點及擬采用的途徑）研究方案：在這次課題研究中，溫度的檢測有許多方法，可供選擇的器件和運用的技術也有多種。因此，系統的總體設計方案應在滿足系統整體性能指標的前提下，充分考慮系統使用的環境，所選的結構要盡量簡單實用、易于實現，器件的選用要著眼于合適的參數、穩定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。重點：1、溫度

8、數據的采集； 2、無線通信技術的合理應用； 3、系統軟件的各項調試；難點：1、無線溫度檢測系統設計方案的確定； 2、無線溫度檢測系統穩定性和安全性的確定；工作計劃：第1周 接收指導老師編制的畢業設計任務書。第2-3周 查資料寫開題報告和計劃進度表。第4-6周 查閱資料，充分了解其工作原理。第7-8周 對上述工作進行整理和完善。第9周 根據論文撰寫規范，寫出論文框架。第10-13周 以所得成果為依據，撰寫論文。第14周 根據老師指導，改善不足之處，完成論文。第15周 查閱資料，找出知識點，準備答辯。第16周 整理答辯自述和問題準備答辯。五、主要參考文獻（不少于10篇，期刊類文獻不少于7篇，應有一

9、定數量的外文文獻，至少附一篇引用的外文文獻（3個頁面以上）及其譯文）1 張欣, 孫宏昌, 尹霞等.單片機原理與C51程序設計基礎教程.J.北京：清華大學出版社. 2 黃智偉. 單片無線發射與接收電路設計.J.西安：西安電子科技大學出版. 3 王賢君等. 現代無線通信系統與技術. J.南京：東南大學出版社. 4 王為青，程國鋼. 單片機Keil Cx51應用開發技術 .J. 人民郵電出版社.6 胡漢才.單片機原理及其接口技術M. 北京：清華大學出版社，2004.7 萬福君，潘松峰.單片微機原理系統設計與應用（第二版）M. 合肥：中國科學技術大學出版社，2001.8 朱衛華,黃智偉.基于無線數字溫

10、度傳感器的多點溫度測量系統設計J.工業控制計算機，2003,16(6):57-58.9 張海濱,鄭維智.短距離無線通信在控制中的應用J.微計算機信息，2004,(11):129-130,38. 10 蔡型，張思全.短距離無線通信技術綜述J.現代電子技術，2004,(3):65-67，76.11 沙占友，由DS18B20組成的單線數字溫度計原理及應用J.電測與儀表，1999，（2）.12曾滔，陳偉，胡嘯無線通訊模塊CCIIO0在油品運輸車輛數據采集中的應用J.福州大學學報：自然科學版，2008，(S1)：16617013李麗軍，王代華，祖靜基于CCI100的無線數據傳輸系統設計J國外電子測量技術

11、，2007，26(12)：4244 14 李輝，宋詩，周建江基于ARM和nRF24工J0l的無線數據傳輸系統J國外電子元器件，2008，(12)：444615AT89C51 Datasheets（中文資料），深圳市中源單片機發展有限公司，2004,5-106.16 Microchip Technology Inc.32Kbit SPI? Bus Serial EEPROM P. Product Datasheet. 2004.17 Dallas Semiconductor Corporation.DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Th

12、ermometerP.Product Datasheet.2002.外文文獻：Design of wireless temperature detection system based on single chip microcomputerIn recent years, data acquisition and application have attracted more and more attention, the data acquisition system has developed rapidly, and it can be widely used in various f

13、ields. Data acquisition system began in twentieth Century 50 in 1956, America first studied the testing system used in the military, the goal was to test the relevant documents do not depend on the test, operated by the non mature personnel, and test task is composed of high-speed automatic control

14、complete test equipment. Because the data acquisition test system with high speed and flexibility, can meet the data collection and test the task cannot be completed many traditional methods, thus obtained the preliminary approval. Probably in the late 60's, both at home and abroad have data acq

15、uisition equipment and system engineering system belongs to a special. In twentieth Century 70 in the late 1990s, with the development of micro machine, the birth of the collector, the instrument with the computer data acquisition system for integrated solution. Because of the excellent performance

16、of data acquisition system, more than the automatic detection instruments and special traditional data acquisition system, which was a surprising development. Since 70 time, the process of data acquisition system development gradually divided into two categories, one category is the laboratory data

17、acquisition system, one is the industrial field data acquisition system. In twentieth Century 80's along with the popularization of computer, data acquisition system has been greatly developed, began to appear in data acquisition and automatic test system of general. Data acquisition system of t

18、he stage of mainly has two kinds, one kind of the instrument and the collector, the general purpose interface bus and the computer. This system is mainly used in the laboratory, there are some applications in the industrial field. Second kinds of the data acquisition card, and computer standard bus,

19、 this class is widely used in industrial field. In twentieth Century 80 time later period, great changes have taken place in data acquisition, industrial computer, single-chip microcomputer and large scale integrated circuit, software management, is the system cost is reduced, the volume small, func

20、tion is multiplied, data processing capability has been greatly enhanced. Since twentieth Century 90 years, in the international advanced technologies of the country, using the data acquisition system has been successfully to the military, avionics and aerospace technology, industry and other fields

21、. The integrated circuit manufacturing technology continues to improve, the single-chip microcomputer data acquisition system with high performance, high reliability (DAS). Data acquisition technology has become a special technology, has been widely used in the industrial field. Data acquisition sys

22、tem of the stage adopts module structure, according to the requirements of different applications, through a simple increase and change module, and system programming, can be extended or modified system, quickly formed a new system. Though the direction now by microcomputer as the core of a programm

23、able data acquisition and processing acquisition technology obtained the rapid development, and consists of a data acquisition system only requires a data acquisition card, put it in the slot and supplemented by computer application software, can realize the data acquisition function, but it does no

24、t produce impact on the data acquisition system based on single chip microcomputer. Compared with the data acquisition card cost and functional restrictions, MCU with multi function, high efficiency, high performance, low voltage, low power consumption, low price advantage, while the double microcon

25、troller with high precision, fast conversion speed, can also through the acquisition of multi point, so can a can meet the requirement of practical application of data acquisition system the, simple circuit structure, high reliability. This makes the data acquisition system of single chip as the cor

26、e has been widely used in many fields. In daily life and work, we often used for temperature control, temperature control system is widely used in automobile, boiler, electronic, chemical and other fields. Some of the temperature control system of early commonly use the analog circuit design, some u

27、se the thermistor, some of the uses of platinum resistance, some using thermocouples, and some use of PN junction, its accuracy and precision are not very ideal, now basically is the digital technology of a new generation of products based on, the product features, is the former generation. With the

28、 continuous improvement of cost performance MCU, application of a new generation of products are more and more widely, industrial process control system can constitute a complex, complete the complex control functions. Small appliances can be used to control, or even electronic toys for children. It

29、 is powerful, small size, light weight, flexible and easy to use, with appropriate interface chip, can construct a wide range, functions of different micro electronics products. Control of measurement and display. In this design, according to the person's intention little extension, you can achi

30、eve more powerful functions. With the development of social development, science and technology and gradual improvement of people's living standard, now increasingly high degree of automation, information technology, single-chip computer and sensor applications more widely. A variety of convenie

31、nt automatic control system in life into the people's life. MCU and sensor is applied more and more widely in automatic control, it is practical, easy to use, advanced technology, and their widespread use is a sign of the progress of science and technology. In reality the temperature control is

32、not appropriate to moldy, rotten warehouse daily work is needed to solve the problem, is an important index to measure the quality of warehouse management. It directly affects the life of reserve materials and working reliability. In order to maintain the daily work smoothly, the first task is to st

33、rengthen the temperature detecting warehouse. At the same time, the special arrangements for personnel to go to the warehouse to measure temperature regularly is very troublesome, so the design of an automatic detection and display of temperature, it is necessary to temperature control equipment unl

34、imited transmission and can be more remote. The temperature detection has many methods, devices and the use of alternative technology there are many. Therefore, the overall design of the system should satisfy the overall performance index system, considering the system use environment, the chosen st

35、ructure as simple as possible and practical, easy to implement, selection of devices should focus on the appropriate parameters, stable performance, low power consumption, low cost and good interchangeability.Temperature is a physical quantity of contact very many people in daily life, the daily lif

36、e of people, animals and plants to survive and multiply and ambient temperature are closely related, petroleum, chemical, metallurgy, textile, machinery manufacturing, aerospace, pharmaceutical, tobacco, file storage, food storage and other fields also have higher requirements the temperature. For e

37、xample: tobacco and paper is hygroscopic high material, each stage of cigarette production are very special requirements for temperature, to ensure that the materials used in the water, ensure the production efficiency and product quality; temperature control level of printing workshop has a great i

38、nfluence on the printing quality; rust in order to prevent the inventory of weapons and ammunition metal materials, mildew, and other items, must keep the environment temperature can not be too high; and the preservation of fruits, seeds, such as meat, also need to ensure a certain temperature. With

39、 the development of science and technology, many new industries has put forward higher requirements on the environment: the large scale integrated circuit manufacturing air cleanliness high, biochemical pharmaceutical need precise temperature control. Therefore, to monitor and control the temperatur

40、e has been a very important technology in the production process. At present, the temperature sensor has been widely applied to many fields of meteorological, agricultural, metallurgical, chemical, textile, food, household appliances, storage etc. Because the measuring space large venues large, main

41、tenance is difficult, the existing cable temperature measurement system cannot meet the needs of measurement detection. In order to realize the measurement acquisition of remote temperature data, we design a kind of wireless temperature acquisition system based on embedded technology and wireless se

42、nsor technology, can solve the problems in this area. 外文文獻：基于單片機的無線溫度檢測系統設計近年來，數據采集及其應用受到了人們越來越廣泛的關注，數據采集系統也有了迅速的發展，它可以廣泛的應用于各種領域。數據采集系統起始于20世紀50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統，目標是測試中不依靠相關的測試文件，由非成熟人員進行操作，并且測試任務是由測試設備高速自動控制完成的。由于該種數據采集測試系統具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統方法不能完成的數據采集和測試任務，因而得到了初步的認可。大概在60年代后期，國內外就有成套的

43、數據采集設備和系統多屬于專用的系統。20世紀70年代后期，隨著微型機的發展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數據采集系統。由于這種數據采集系統的性能優良，超過了傳統的自動檢測儀表和專用數據采集系統，因而獲得了驚人的發展。從70年代起，數據采集系統發展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數據采集系統，一類是工業現場數據采集系統。 20世紀80年代隨著計算機的普及應用，數據采集系統得到了很大的發展，開始出現了通用的數據采集與自動測試系統。該階段的數據采集系統主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計算機組成。這類系統主要應用于實驗室，在工業生產現場也有一定的應用。第二類以數據采集卡、標準

44、總線和計算機構成，這一類在工業現場應用較多。20世紀80年代后期，數據采集發生了很大的變化，工業計算機、單片機和大規模集成電路的組合，用軟件管理，是系統的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數據處理能力大大加強。 20世紀90年代至今，在國際上技術先進的國家，數據采集系統已成功的運用到軍事、航空電子設備及宇航技術、工業等領域。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現了高性能、高可靠的單片機數據采集系統（DAS）。數據采集技術已經成為一種專門的技術，在工業領域得到了廣泛的應用。該階段的數據采集系統采用模塊式結構，根據不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結合系統編程，就可擴展或修改系統，迅速組成

45、一個新的系統。盡管現在以微機為核心的可編程數據采集與處理采集技術的發展方向得到了迅速的發展，而且組成一個數據采集系統只需要一塊數據采集卡，把它插在微機的擴展槽內并輔以應用軟件，就能實現數據采集功能，但這并不會對基于單片機為核心的數據采集系統產生影響。相較于數據采集板卡成本和功能的限制，單片機具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優點，而雙單片機又具有精度較高、轉換速度快、能夠對多點同時進行采集，因此能夠開發出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、可靠性高的數據采集系統。這就使得以單片機為核心的數據采集系統在許多領域得到了廣泛的應用。在日常生活和工作中，我們常常用到溫度控制，溫度控制

46、系統廣泛應用于汽車, 鍋爐, 電子, 化工等各個領域。早期常用的一些溫度控制系統都使用模擬電路設計制作的，有些使用熱敏電阻，有些使用鉑電阻，有些使用熱電偶，還有些使用PN結，其準確性和精度都不是很理想，現在基本上都是基于數字技術的新一代產品，這種產品功能強，是前者的換代之物。隨著單片機性能價格比的不斷提高，新一代產品的應用也越來越廣泛，大可構成復雜的工業過程控制系統，完成復雜的控制功能。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大，體積小，質量輕，靈活好用，配以適當的接口芯片，可以構造各種各樣、功能各異的微電子產品。在本設計上按照個人的意圖稍加擴展，就可以實現更多更強大的功能。隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，現如今自動化、信息化程度越來越高，單片機和傳感器的應用領域越來越廣。各種方便于生活的自動控制系統進入了人們的生活。單片機和傳感器在自動控制中的應用越來越廣泛，它實用性強，使用方便，技術先進，它們的廣泛應用是科技進步的標志。 現實中溫度控制不適當導致的發霉，腐爛問題是倉庫日常工作急需解決的問題，是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命