温度无线采集及显示系统开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 葛志勇 学 号： 14030701 所在学院： 电子与信息工程 专 业： 通信工程 设计(论文)题目： 温度无线采集及显示系统 指导教师： 王 辉 2012 年 3 月 1 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述温度无线传输系统，就是通过无线传输实现温度的采集和显示，它具有准确、快速、可靠地实现温度信息采集、无线传输及显示功能，对改善劳动环境，减轻劳动强度及降低系统开发周期和成本有着重要意义，广泛用于农业生产（如大棚）、仓库（如粮仓）和工业生产（如煤矿）过程中。温度、湿度是仓库、实验室、气象、国防、和农业生产等应用领域的主要环境参数，对其进行自动、准确的测量具有重要意义。 对于环境温的监控，如果采用人工定时测量，不但要耗费大量的人力，而且，不够做到实时监控，特别对温度突变要求很严格环境，可能就会造成不必要的结果。对于这样的环境，我们采用无线电子设备实时监控，降低了网络的布线成本，而且体积小、精度较高、数据传输可靠性高、功耗低、功能易扩展。由此一些智能温度计应运而生。 目前，市场上出现了美国pointsix公司生产的无线高精度温湿度监测仪wow和离线式温湿度记录仪ilogger-tht;国内的北京昆仑海岸传感技术中心也开发出智能网络型环境温湿度监测系统。然而，目前市面上的这些监测设备价格十分昂贵，限制了它的使用。针对上面所述问题，设计了基于at89c2051单片机的低功耗无线温度监控系统。该系统包括一个中心站和一个基站，其中基站能够采集温度的数据，通过低功耗的无线射频收发模块向中心站发送数据，将无线收发芯片与单片机系统相结合，采用抗干扰能力强的射频收发芯片实现无线远程通信，并对数据传送进行监控，提高了系统的可靠性。用户还可以通过键盘设定的报警阈值，如果超限则通过报警器报警。该低功耗无线温度传输系统具有结构简单、应用方便、成本低、工作稳定可靠等优点，同时它具有扩展功能，容易实现多点多参数无线远程数据采集。下面介绍关于此次设计的主要器件，一、器件介绍1、单片机:at89s52单片机,at89系列单片机是以intel公司的mcs-51单片机为核心的部件结构，它以8051其他型号的单片机是兼容的。单片机是微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。它的结构是指令都是按照工业要求设计的，也称微控制器。at89s52是一种低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k 在系统可编程flash 存储器。使用atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得at89s52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。引脚图如图1。 图1 at89s52引脚图1 82 73 64 5ds18b201 2 3 2、ds18b20:ds18b20是美国dallas公司生产数字温度传感器芯片。ds18b20的封装图如图2图3。 gnd i/o udd 图3 pr-35封装 图2 sosi封装 ds18b20的工作原理：ds18b20的读写时序和测温原理与ds1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。ds18b20测温原理如图3所示。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。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。图3中的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。 3、ptr8000:ptr8000是高性能嵌入式无线收发模块，它的核心芯片是挪威nordic vlsi asa公司的nrf905。具有可选频道多，低功耗，抗干扰能力强的优点，它的特性如下：9zg电子资料网430/868/915mhz多频道多频段，1.93.6v低电压工作，待机功耗2 ua； 超小体积，内置环形天线，性能稳定，对电源不敏感，传输距离更远； 最大发射功率+lodbm，高抗干扰gfsk调制。 可跳频通信，数据速率可达50kbps； 内置完整的通信协议和crc，有独特的载波检测、地址匹配、数据就绪等输出，接口方便、使用简单。 ptr8000的结构图如图4。 图4 ptr8000引脚图 4、三个led(lcd1602)充当alarm警告指示。5、一组蜂鸣器。二、温度无线采集与显示系统的组成温度无线采集与显示系统包含两个组成部分，发射部分、接收显示部分，发射部分采集温度信息，通过无线发送模块将数据信息传到接收部分，接收部分以手持终端形式体现。操作者可以在手持终端选择测试点，也可按测试点的序号连续采集。接收到的温度数据经过手持终端的显示屏上显示。所以我们的设计思想大致可以归结为以下几点：首先发送端的功能为采集温度、处理数据、和无线传输，接收端的功能为无线数据接收、处理数据、显示数据。两部分的大致组成也就是：发送端的组成为温度传感器、微处理器、无线发射芯片，接收端的组成为无线接收模块、微处理器、显示模块。由此可以得出：系统的总体结构图5。温度传感器微处理器无线发射芯片显示微处理器无线发射芯片 at8952ds18b20ds18b20ds18b20ptr8000无线发射模块at89c52lcd1602键盘ptr8000无线接收模块ds18b20 . 图5 系统总结构图3、 无线传播模块系统的主要部分是无线传输部分，他负责信息的传递，实现单片机之间的交流，其功能相当于优先系统中的导线，在这里我们选用常见的无线传输芯片ptr8000。他的示意图如图6 图6 ptr8000结构图 ptr8000发射及接收过程当ptr8000设置成发射模式时，会自动加入前导码及crc码，经过gfsk调制以100 kbits发送数据，然后dr被置高。当处于接收状态时，ptr8000负责载波信号的检测、地址匹配和数据包的解码和接收。4、 系统报警系统 系统的报警电路采用三极管9013和一个电铃组成，电路图如图7。 图7 报警系统电路其中s2的功能时手动解除报警按钮，电铃未报警器，p1.7输出报警信号。四、软件部分 本无线温度采集传输系统的软件设计主要包括：芯片的初始化、ptr8000收发模块的设置、at89c52的数据处理程序。他有两个板子，隐刺程序的设计需要两个。第一个主要控制温度采集与传输，第二个主要控制接受信息并通过数码管显示出来。发送端包含：处理器初始化，ds18b20的初始化、ptr8000初始化、判断ptr8000是否设置为发射状态、，是否数据输入、at89c52数据处理、数据送至ptr8000、ptr8000发送。接收端应包含：at89c52初始化、ptr8000初始化、ptr8000s是否设置为接收方式、是否有数据输入、at89c52等待数据、处理数据显示。参考文献1 卢超. 粮仓无线温湿度监控系统j:计算机系统应用, 2011，（9）：161-164,89. 2 王建平，焦国太，季伟，韩君. 基于单片机的无线温度数据传输系统设计j:机电技术,2011,(8):14-17.3 祝志威，蔡乐才. 基于无线传感器网络的大棚温度采集存储系统j: 四川理工学院学报( 自然科学版), 2011 （8）:477-479.4 刘春红，张漫，张帆，刘刚. 基于无线传感器网络的智慧农业信息平台开发 j: 中国农业大学学报，2011, 16( 5) : 151-156.5 郭亮. 基于si4432 的无线射频收发系统设计 j: 单片机与嵌入式系统应用, 2009( 10): 38-41.6 高仁璟，刘国新，唐祯安. 基于si4432 的无线射频遥控系统设计 j: 通信技术, 2010( 10): 137-139.6 /view/3645540.htm.7 /share/detail/307795798 /view/0e6f7f4fe518964bcf847c8a.html9 陈得民.基于无线传感器网络的粮情监测系统j: 粮食加工, 2011(5):67-7010 史军.赵国荣.多点温度传感无线采集系统的研究.宁夏大学学报（自然科学版）11 万志平.杨亦红.基于ptr8000的无线多点温度采集系统设计.商场现代化.market modernization.2009年05期12 戴佳.51单片机c语言应用程序设计实例精讲m.北京：电子工业出版社.2006.13 欧阳文.atmel89系列单片机的原理与开发实践m.北京：中国电力出版社.2007.14 杨占军,杨英杰.基于无线传输技术的多路温度数据采集系统设计j;东北电力学院学报;2005年01期.15 史德嘉.基于木块ptr8000的无线数据通信j;微计算机信息;2008年27期.16 林申茂.8051单片机彻底研究实习篇m.北京.中国电力出版社.2006:168-185.17 宫芳.无线电遥控系统的模块化设计方案j.中国科技信息.2005(24). 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题主要研究：完成的基本任务，本毕业设计要求系统分为发射部分、接收显示部分，发射部分采集温度信息，通过无线发送模块将数据信息传到接收部分，接收部分以手持终端形式体现。操作者可以在手持终端选择测试点，也可按测试点的序号连续采集。接收到的温度数据经过手持终端的显示屏上显示。为了测量温度，我选择了ds18b20的温度测量器件，弄清楚ds18b20的工作特性与原理。之后便是最重要的无线传输模块，在这期间我考虑了nrf905、df无线模块和ptr8000模块，因为网上普遍用的是nrf905模块，但是ptr8000模块也能很好地完成任务，所以我采用比较少用的ptr8000，实现发送端与接收端的无线连接与传输。在设计中主要的无线传输模块与温度传感器的应用，一开始的设计原理图是把温度感应器直接连在微处理器上，但是五十个需要分散很远，很不实际，所以在解决的时候就要想办法，在传输端就应该应用无线传输模块，这是需要解决的难题，50个温度感应器就需要50个无线传输模块，但只需要一个无线接收模块。解决完这个难题基本上就完成了本设计的基本任务。在此基础上我们应该考虑到，本设计的温度显示主要应用于大棚工厂厂房之类的，不仅需要显示，还需要警报作用，因为温度显示系统不可能只是单纯的显示温度，比如在大棚，工厂之类，在温度到到一定界限，低于或高于某个限度对生产工作会产生影响，所以必须有报警系统，所以我在其中加入报警系统，在温度超过或低于限定温度就会闪灯与警报声。这里就需要led显示以及蜂鸣器的加入，在后期电路中加入就可以了。查阅文献资料：了解ds18b20的工作原理与工作特