2020年通信工程本科毕业论文开题报告

1、通信工程本科毕业论文开题报告开题报告是当课题方向确定之后，课题负责人在调查研究的基 础上撰写的报请上级批准的选题计划， 以下是搜集的通信工程本科毕 业论文开题报告，欢迎阅读参考。课题名称：基于nRF24L01的无线数据传输系统设计一 . 文献综述 随着社会的发展及科学技术的进步，越来越多的数据采集系统 相继被开发出来， 并在各领域的应用越来越广泛， 特别是在各种工农 业生产中，这些系统有效地提高了生产效益。 然而传统的数据采集系 统，通常是通过RS485 CAN总线等有线方式来进行数据的传输，这 种有线传输方式不仅布线繁琐、费用高，而且容易产生断线、短路等 一些线路故障，越来越不能满足现代工农

2、业生产的需求 1 。于是就 诞生了很多基于无线传输的数据采集系统。 无线数据采集系统不仅不 用布线，而且还具有很高的灵活性和适应性， 具有非常广阔的应用前 景。特别是随着无线通信技术的快速发展， 无线用在了生活生产领域 的各个方面，比如近年来盛行的无线传感器网络 (WSN)代表着无线 数据采集系统的发展方向，各种集成了 MCI和射频模块的芯片也相继 被开发出来。目前，包括北欧集成电路公司 (NORDIC)、TI 公司等生产了一系 列的射频无线收发芯片， 很多国内外研究机构针对这些芯片设计开发 了各种无线数据采集系统， 并在相关领域得到了实际的应用。 文献2 设计了一种基于 ZigBee 的土壤

3、墒情检测系统，用于实时检测土壤的湿度、温度等墒情信息，并将采集到实时温湿度数据信息传送给用户， 让用户及时掌握墒情并采取相应的措施。文献 3对基于WSf和卩 C/OS-H的无线数据采集系统研究和设计，采用卩C/OS-H为内核编写 网关软件，提高系统的实时性和可靠性。文献 4 设计了基于 CC2420 的温室无线数据采集系统， 用于实现对温室内作物的生长环境进行无 线智能的调控。 这些设计和研究有力地推动了无线数据采集系统的发 展，也为其在现代化工农业生产中的应用开辟了更广阔的空间。本文针对射频芯片nRF24L01的应用进行了设计和研究，设计并 制作了一套基于nRF24L01的无线温度传输系统，

4、以实现对环境温度 的远程监测。nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于 2.4GHz2.5GHZISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡 器、调制器等功能模块 , 并融合了增强型 ShockBurst 技术，其中输出 功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm 的功率发射时，工作电流也只有9mA接收时，工作电流只有12.3mA 多种低功率工作模式 （掉电模式和空闲模式 ）使节能设计更方便。整个传输系统的设计主要涉及 nRF24L01外围电路的设计、微带 天线的设计及相应控制电路的设计。 其中微带天线的设计制作是整个 系统的技术难点， 设计的系统微

5、带天线性能的好坏直接关系到整个数 据传输系统的数据传输质量， 如果微带天线设计的不好就可以导致数 据发射不出去或达不到预定的传输距离。所以，在整个系统设计中， 首先着手设计的是基于n RF24L01射频无线收发模块，这里包括对射 频芯片nRF24L01外围电路的设计和发射数据的微带天线的设计。其 它的控制电路设计较为简单， 其中包括数据采集电路的设计、 数据显 示电路的设计和报警电路的设计。微带天线是上世纪末发展起来的一种新型天线 , 目前其理论分 析无论是在深度和广度上都趋于成熟 , 并因其具有结构简单、 重量轻、 剖面低、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现双频、多频段 工作等独特优点

6、，在近十几年得到了广泛的研究和发展 5 。目前， 微带天线已经出现了多种结构，比如倒L型6,倒F型(PIFA)7等, 新兴的还有光子隙微带天线 , 各种技术各有特色 , 有着不同的应用范 围。nRF24L01工作于2.4-2.5GHZ的世界通用ISM频段，而包括蓝牙、 ZigBee 等多种无线通信系统也都工作于该频段上，因此，越来越多 的专家学者对该频段的天线进行了研究和设计， 并相继提出了微带贴 片形8、微带线形9等2.4G天线结构，并都取得了良好的测试效 果。本文将在这些设计的基础上，设计出一款针对n RF24L 0谢频芯片的小型化线性天线，用于满足系统的无线通信需求。本文通过nRF24L

7、01射频模块发射的数据是经传感器采集的数 据。随着微电子技术的发展，各种传感器，如温度、湿度、光照、烟 雾等传感器也相继被研发出来，并向数字式发展，可以说 21 世纪进 入的是一个传感器时代， 因此很多智能控制系统都先传感其对应控制 的参数。本文感知的环境中的温度，所以选用温度传感器。温度传感 器是一种把外界温度信号转成电信号的装置。 应用于各类需要监测环 境温度的工作场合。温度传感器的使用对工业控制、科学实验、环境 检测、医疗卫生、农林、气象等多方面的温度监控有着重要的意义 10 随着科技水平的提升，温度传感器由分立元器件向集成元器件发展， 由模拟温度传感器向智能数字式温度传感器发展。 温度

8、转换速率向更 高速发展，转换精度也向更高精度发展。系统可分为数据采集和数据显示两部分，通过温度传感器采集的温度数据通过nRF24L01射频无线收发模块发送到数据显示模块并 通过液晶显示出来。参考文献1 宋晓伟，孟国营，叶洋，等.基于nRF24L01的无线温度检测 系统J.煤炭工程，xx，(11) : 11-12.2 靳广超，彭承琳，赵德春，等 . 基于 ZigBee 的土壤墒情检测系统J.传感器与微统，xx,27(10):92-94.3 袁朝辉，江辉军，马科，等.基于wsr和卩C/OS-H的无线数 据采集系统的研究和实现 J. 计算机测量与控制， xx， 18(8)： 1947-1949.4

9、吴金洪，丁飞，邓志辉.基于CC2420的温室无线数据米集系 统的设计与实现 J. 仪表技术与传感器， xx(12) ： 42-43， 51.5 陈浩，游佰强 . 蓝牙微带天线的设计和仿真 J. 厦门大学学 报， xx,44:307-311.6 LanK,ChaudhuriSK,Safavi-NaeiniS.Apactwidedual-bandantenn aforbluetoothandwirelessLANapplicationsJ.AntennasandPropa gationSocietyInternationalSymposium,xx,2:926-929.7 SalonenP,Kes

10、kilammiM,RantanenJ,etal.AnovelBlue-toothante nnaonflexiblesubstrateforsmartclothingJ.SystemsManandCybe rics,xx,2(2):789-794.8 马中华，陈朝阳，杨光松，等 .2.4G 蓝牙微带贴片天线的设 计分析J.电子科技，XX，增刊：184-187.9 贾鹏，郜洪民.面向RFID应用的2.4GHz微带天线的设计与 实现M.电子产品世界，xx，48-50.10 温度传感器 .s:/baike.baidu./view/66411.htm.11 射频无线模块 .s:/baike.baidu

11、./view/3325625.htm.12 祝常红 . 数据采集与处理技 M. 北京：电子工业出版社 .xx.13 李念强 . 数据采集技术与系统设计 M. 北京：机械工业出版 社.XX.14 居敏花.基于AT89S52的温湿度检测系统的设计M.山西 电子技术 .NO.3,XX.15 张毅刚. 单片机原理及应用 M. 第1 版.高等教育出版社.XX.二、方法及预期目标：1 、本课题的任务要求1) 理解nRF24L01射频芯片的工作原理，并设计该芯片的外围工 作电路;2) 设计一天线，用于配合nRF24L01射频芯片进行数据的无线传 输;3) 设计一个基于 51 单片机的采集控制系统 ;4) 通

12、过温度传感器实现环境中温度参数的采集 ;5) 实现温度环境参数的无线传输和液晶显示。2 、本课题的整体方案根据任务要求，设计了如下方案：首先根据nRF24L01射频芯片 的工作原理设计其外围的工作电路。 然后根据实际应用要求设计发射、 接收数据的天线，并测试。最后设计 51 单片机主控系统，包括控制 温度传感器DS18B20采集温度电路、控制液晶12864显示电路、控制 蜂鸣器和LED报警电路。整体设计框图如下：3 、拟采用的研究方法整个传输系统可大致分为硬件部分和软件部分，而且软件的设 计是基于硬件平台的， 所以根据任务要求先进行硬件的设计， 然后再 根据设计制作的硬件平台和任务要求进行软件

13、的编程。硬件系统主要为控制处理模块和射频无线收发模块。在控制处理模块，MCI采用的是ATME公司生产的性价比极高的AT89S52单片 机。在发送端， 通过单片机及其外围电路实现温度的采集及无线发送 模块的控制过程。系统中的射频无线收发模块是基于n RF24L01进行设计和制作的，在此模块中，主要是微带天线的设计。温度传感器采 用的是由 Maxim-DallasSemiconductor 公司生产的数字式温度传感器DS18B20此传感器外接了 3个引脚，VCC GND DQ数据线)。VCC 脚与DQ脚之间通常需接4.7K的上拉电阻。在接收端，同样通过单片 机来控制nRF24L01射频无线收发模块，进行温度数据的接收，并在 液晶上显示出温度值。软件系统：软件部分主要是根据任务要求对单片机进行编程。 包括实现温度数据的采集，无线收发模块的控制，液晶的显示，蜂鸣 器和LED警报等。程序采用C语言编写，开发环境是 KeiluVision2 软件。4 、本课题要研究或解决的问题及预期效果 拟解决的关键问题：(1)单片机控制电路板的设计及制作 ;(2)无线收发模块的设计及制作 ;(3)单片机对无线收发模块控制程序的编写。硬件系统设计满足如下要求：(1)对温度数据的采集 ;(2)对无线数据的传输 ;(3)对采集的