基于Zigbee技术的数字式温度检测模块设计开题报告.doc

太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）开题报告太原*学院本科毕业论文（设计）开题报告毕业设计(论文)题目基于Zigbee技术的数字式温度检测模块设计学生姓名 *导师姓名*专 业自动化报告日期2013-3-1班 级自动化0901班指导教师意见签字 年 月 日专业(教研室)主任意见年 月 日系主任意 见年 月 日1.选题意义 在鸡舍现场，由于生产环境复杂造成的诸多不便，使得工作人员不能时时刻驻留在现场来检查设备是否能够正常运行，鸡舍温度是否适宜。所以将采集到的数据传输到一个环境适宜的控制中心的需求就显得迫切了，这样一来工作人员想要获取设备信息，只需要在控制中心将控制指令发送给现场指定模块进行特定操作，然后等待反馈信息即可。但是，在大量数据产生的同时，数据传输的问题也会随之被放大了，因为现场面积大、需要传输信息量大，使用传统的有线数据传输方式在暂用大量资源的情况下，却不能满足实际应用中会出现的多变的需求。而且当被测点处于运动状态、所处环境条件不允许或者无法铺设通信电缆时，势必会出现致数据无传输，此时便需要利用无线传输的方式进行采集数据的传输。近几年随着电子技术,传感器技术及通信技术的发展,推动了现代意义的无线传感器网络的崛起,并且在军事、民用方面都得到了广泛的应用与成功。以ZigBee技术为核心的无线传感器网络以其低功耗、低速率、低成本,网络容量大、可靠性高的优势广泛应用于工业控制、现代化农业控制、数字家庭、智能楼宇监控、小区水电抄表等领域 。无线传感器网络（Wireless Sensor Network）综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。ZigBee技术基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的，是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的先进的无线网络技术，大大提高了数据传输的抗干扰性，同时又减少了现场布线带来的各种问题，可实现智能无线传感网络。本课题采用Zigbee无线网络技术和数字测温技术设计温度传感传感模块，可广泛适用于医药、食品、电子、环境监测等行业的车间、仓库、机房和室内环境的温度的观测记录。2.国内外研究现状概述ZigBee网络在国外技术的研究起步较早，也比较成熟。 ZigBee联盟是成立于2002年8月，促进了ZigBee的网络技术的发展，Chad&con、Ember、FreeScale、Honeywll、Motorala、Philaddrs和Sansung等公司共同成立了ZigBee联盟，和现在已经吸引到数百芯片公司，无线节点企业和开发人员，包括IC设计，家电，通信节点，网址服务，玩具以及其他制造商，该联盟已经包含150多名成员。并有许多厂家将生产的ZigBee产品。国内研究起步较晚，国内厂家的ZigBee模块一般是由芯片制造商的数量和价格上以及其他的限制，国内市场大部分都是由国外占领，没有成熟的独立开发ZigBee产品，只有几个简单的应用程序。然而，随着无线技术的发展趋势，许多大学和研究机构的发展，已开始向无线网络，无线技术，应用研究。特别是与我们生活密切相关的短距离无线网络技术和多方面的应用，如中国科学院计算技术研究所，专业从事无线技术，主要集中在无线智能传感器网络，计算了自行研制的可低功耗的CPU。无线网络连接的ZigBee，可工作在2.6MHz(全球)、895GHz(欧洲)和957 GHz(美国)3个频段上,分别具有最高270kbit/s、30kbit/s和50kbit/s的传输速率，ZigBee的传输距离在10-75m内,但仍可以继续增加，并有一定的范围。ZigBee无线网络通信技术有以下特点：成本低： ZigBee模块的成本在50元人民币，预计能降到20元左右,并且ZigBee协议在规定上是免专利费的。过低成本对于ZigBee来说也是一个非常关键的因素。功耗低：发射功率仅为1mW的ZigBee的传输速率较低，睡眠模式，低功耗，ZigBee设备是非常低的功耗。据估计，ZigBee设备的工作电源功耗低到可以只用两个普通的干电池，并且可以坚持半年到一年多的设备正常运转，这是其他无线网络设备无法相提并论的。成本低：ZigBee模块的超低成本ZigBee是非常客官的。可能开始成本是50元，预计下降的程度让人可观。时间短：通信从休眠状态下激活和反应对策的时间都是挺可观的，一台网络搜索无线设备如果反应为20ms左右休眠状态下激活时延为10ms左右。ZigBee网络的技术要求延迟无线控制（如工业控制应用等）。近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长， 温度传感器（图1）带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40%以上。温度传感器是利用NTC的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广阔，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。3.主要研究内容 我们通过了对系统开发难度，周期等方面的考虑，采用MC13213 为核心的系统。再加上温度检测电路、LED显示电路、完成对鸡舍温度的检测。传感器采用新型可编程温度传感器DS18B20，可以避免热电阻或热电偶作为温度传感器所造成的测量精度误差过大等问题，同时DS18B20只需要一个I/O口便可以进行通信，它可以以更低的成本和更高的精度实现温度的检测。硬件设计包括：温度传感器输出信号调理电路的设计、A/D模块的选择与设计。软件的设计包括：温度检测程序设计等。用Protel绘制硬件电路图。4.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）本模块实现的主要功能有：1、用LED管显示鸡舍温度； 2、温度检测显示范围为30C 150C ，温度精度 0.3 C（20C 50C） 0.5 C其余范围 ; 3、温度分辨率为0.1C/F MC13213 为代表的 MC1321x 系列是 Freescale公司推出的第二代 ZigBee 产品，是一款支持 802.15.4/ZigBee 协议标准的低功耗无线微控制器。MC13213 作为一个系统高度集成芯片，内部集成了型号为HCS08GT60 的 8 位 MCU 和射频收发模块(RF)。MC13213 的控制器部分与射频25模块的连线大部分集成在芯片内部，这种设计简化了节点的外围电路的设计，其优点在于提高了无线通信模块的稳定性，较好地解决了射频收发与数字电路之间存在的信号串扰和噪音干扰等问题，并且降低了系统的成本。其内部 RAM 中固化了 ZigBee 协议底层代码，为用户节省了购买 ZigBee 协议栈的费用并节省了编程时间。所以MC13213可以满足毕业设计要求.5.研究工作安排及进度我安排的进度如下： （1） 第1周：下达任务书，布置写开题报告，查看资料等。（2） 第2周：学习MC13213的数据手册、温度检测电路等相关资料。（3） 第3周：用Protel画MC13213电路图和温度检测电路。（4） 第4周：确定方案，画出方框图、led管显示电路模块；（5） 第5周：采用Protel软件画原理图；（6） 第67周：采用proteus进行初步的仿真（7） 第89周：毕业实习（8） 第911周：撰写毕业论文初稿，熟悉编译软件；（9） 第1213周：交毕业论文初稿； （10） 第1314周：编制代码，调试代码，（11） 第1517周：修改、打印毕业设计论文，进行毕业答辩。 经过老师的讲解，一段时间的学习和查找资料，基本上已经对本次的论文有了大概的了解，并且对它有了大概的思路，我相信在老师的帮助下和自己的努力下能在2013年6月1日前应该能够圆满的做完毕业设计。6.参考文献1 阎石. 数字电子技术基础M. 北京: 高等教育出版社，2006.2 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础M. 北京: 高等教育出版社，2001.3 陈汝全. 电子技术常用器件应用手册M. 北京: 机械工业出版社，2000.4 蔡美琴，张为民，沈新群等. MCS51系列单片机系统及其应用M. 北京：高等教育出版社，1992.5 何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M. 北京：北京航空航天大学出版社，1990.6 牛昱光，单片机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，2008.7 马春燕，微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，2007.8 夏路易，基于EDA的电子技术课程设计M,北京：电子工业出版社，2009.9 许科军, 李晓林, 传感器与检测技术.北京：电子工业出版社，2008.10 朱清慧，张凤蕊等 .Proteus教程电子线路设计、制版与仿真.北京:清华大学出版社，2011.11 夏路易，高文华，田建艳等.数字电子技术基础教程. 北京：电子工业出版社，2009.12 夏路易，高文华，田建艳等.单片机原理及应用基于51与高速SOC51.北京:电子工业出版社，2010.13 夏路易，单片机技术基础教程与实践M. 北京：电子工业出版社，2008.14 潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术.北京: 高等教育出版社，2001.15 51单片机学习网（）.孙青安.51单片机C语言实践与教程16 宏晶科技（http:/MCU-M）.STC89C51RC/RD+系列用户手册17