CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY開題報告設計題目：無線數據采集系統設計學生姓名：萬怡春學院名稱：電氣與信息工程學院專業名稱：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#―、選題依據設計目的及意義系統通過無線數據傳輸的方式將采集到的溫度數據傳輸和是否光照信息傳遞給單片機然后經過處理后在液晶顯示屏中顯示出溫度值和該區域是否有光照。本設計系統擬采用以單片機為核心來設計采集周圍環境的數據與收發電路控制單元，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，無線發射與接收電路采用MICRF102/MICRF007模塊和調制與解調芯片PT2262\PT2272設計完成。系統包括數據采集、傳輸、接收、顯示。數據監測節點和監測終端通過三態編碼開關來相互控制，再通過LCD顯示出監測結果，以夠用和簡化設計為原則。設該項目預期要實現的目標是：檢測光的有無；讀取環境現場的攝氏溫度。一個終端和冗余量為255個的前端,都要實現數據采集和傳輸。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。無線數據采集是目前一種流行而且實用的技術。經調查目前無線數據數據采集器的市場需求非常大，以數據采集應用為核心構成的小系統應用非常廣泛。因此開發高性能的數據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。該系統可用于環境控制，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。現代工業生產和科學技術研究的各行業中，通常需要對各種數據進行采集。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、無需微調外部元件、外圍元件極少、加工更容易、數據傳輸率高、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，溫度測量結果一定會產生誤差。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境溫度，與探測節點的溫度進行比較。光度測試：采用遮擋光敏傳感器的方法實現。根據多次測量，節點能達到測試光度有無的要求。設計擬應用的現場資料綜述在實習中我們了解到該環境監測系統可在鮮花培育中得到廣泛應用。隨著社會的發展,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水平。其中溫度的監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量。所以在鮮花培育基地中都會用一個系統來檢測其溫度與光照。在超市中食物經常要在柜臺上放置好幾天以便讓顧客選購。為了防止食物變質要對超市內溫度進行嚴密的監控。為了保持室內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約許多開支。設計擬應用的文獻綜述現代科技日益向高速化、智能化、信息化、網絡化發展，各種各樣的制造業和通信業的很多設備除了可以與計算機聯機外，還可以互相聯機，而實現設備間相互聯機的最具發展潛力的方式就是無線通信。與有線通信方式相比，無線通信具有一系列優點，特別適用于手持現場設備、電池供電設備、遙控遙測設備、工業數據采集系統、無線數字語音和數字圖像傳輸等。在工業、科學研究以及醫療設備中，目前出現了大量需要進行通信的設備，這些設備通信距離較近、數據量較小、不適合布線。比如自動抄表系統、酒店點菜系統以及現場數據采集系統等，其中有很多設備是可移動的，而且要求荷重小便于攜帶。實現上述不同的功能要求，有不同的方案選擇，從而使通訊設備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點。雙向無線發射、接收機應滿足便攜式電池供電設備的一些基本要求，才能適用于無線RF應用。單片機處理需要發送的數據，利用串口將數據傳輸到無線數據傳輸模塊的發送端，串行信號經調制發送到與地面計算機，經行數據處理和數據記錄。為實現單片機和微機之間的無線數據傳輸，首先需要選擇合適的無線收發的器件或者是模塊，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，以及在設計過程中遇到的問題如何解決。設計相關技術的國內外現狀近十幾年來，隨著移動通信技術飛速發展，越來越多的信息采集和遠程控制系統采用了無線數據采集技術，它與有線數傳送相比主要有布線成本低、安裝簡便、便于移動的優點，而且隨著互聯網技術的迅猛發展和快速普及，越來越多的基于單片機為微控制器的測控設備或智能儀器儀表都需要通過互聯網上進行數據交換或傳輸數據。單片機的發展趨勢主要向：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，靜態時鐘模式；AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。二、設計方案及技術路線本設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、無線收發芯片采用PT2262\PT2272，其芯片內含編號預置功能。1探測結點探測結點所完成的功能為：環境溫度及光照信息的測量；接收其它探測結點發出的環境信息和監測終端的命令信息；發送環境信息數據；編號預置功能。2監測終端監測終端所完成的功能為：發送命令信息；接收探測結點發出的環境信息；顯示所探測結點的環境信息。主控單片機采用AT89S52、顯示采用LCD(128x64)、發射與接收與探測結點一樣。3無線收發電路設計基于單片機無線收發電路由MICRF102單片發射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，它們工作在300――440MHzISM頻段；具有ASK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業控制應用；采用PLL頻率合成技術，頻率穩定性好；接收靈敏度高達-96dBm，最大發射功率達-2.5dBm;數據速率可達2Kb/s;低工作電壓：4.75――5.5V;功耗低，接收時電流3mA，發射時電流7.75mA，接收待機狀態僅為0.5yA，發射待機狀態僅為1.0JA；可用于單片機之間的串行數據無線傳輸，也可在單片機數據采集、遙測遙控等系統中應用。4溫度和光照信息測量相對環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、性能穩定。關于判斷環境光度有無的電路，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，電路結構如下圖所示：■||Pk.-to■||Pk.-toLLB2+J1?E在光照條件下，光電二極管處在導通狀態，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境中最大的金屬物體的障礙物是內有鋼筋網的樓板，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；另外如果在無線環境中存在多臺無線設備還有可能存在頻道沖突，無線信號串擾的問題；距離無線設備及電纜線路100米內的無線電發射塔、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備產生強干擾；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的距離會更遠。想要克服這些問題就得選擇合理的器件，并設計好發送接收電路。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。本系統以AT89S52單片機作為內核，采用DS18B20和光敏二極管等元器件制作電路圖，然后經編程調試。系統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狀。五、進度計劃

階段起始日期終止日期進度技術指標第一階段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完成硬件電路設計和軟件編程設計合理機構化、模塊化第四階段2010.06.102010.06.16進行軟件調試與仿真，撰寫畢業論