基于单片机的无线温湿度控制系统-开题报告

中北大学毕业设计开题报告学生姓名：xxx学号：xxxxxxxx学院、系：信息与通信工程系专业：电子信息科学与技术设计题目：基于单片机的温湿度无线限制系统指导老师xxx2xxx年3月15日

开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导老师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导老师签署看法及所在系审查后生效；2．开题报告内容必需用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应刚好交给指导老师签署看法；3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应依据国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；4．学生的“学号”要写全号（如02011401X02），不能只写最终2位或1位数字；5.有关年月日等日期的填写，应当依据国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时辰表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6.指导老师看法和所在系看法用黑墨水笔工整书写，不得随意涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告1．结合毕业设计状况，依据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、课题探讨背景和意义温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的猛烈程度。在整个宇宙当中，温度无处不存在。湿度，表示大气干燥程度的物理量。在肯定的温度下在肯定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。湿度表示气体中的水蒸汽含量,有肯定湿度和相对湿度两种表示方法。肯定湿度是肯定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米，肯定湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度；相对湿度是肯定湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。温度、湿度和人类的生产、生活有着亲密的关系，并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变更与人体的舒适度和心情都有干脆的影响，所以对温度、湿度的检测及限制就特别有必要了。随着生产的发展，一个低成本和具有较高精度的温度湿度测量仪在很多领域会代替人工操作，环境温湿度的检测与调整仪器的设计和开发具有特别大的市场前景和好用价值。无线数据采集特殊适用于困难地形条件、高腐蚀性、建筑群、爆炸等场合，或者被采集对象是运动、旋转等状况。随着数字电路和射频电路制作工艺、低功耗电路、高能电池、微电子技术及集成电路技术的进步，无线通信技术取得了飞速的发展，无线通信的实现越来越简洁，传输速度越来越快，牢靠性越来越高，并且渐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。无线传输越来越多的被应用在工业及民用的数据采集上，解决了一些布线困难、甚至无法布线的状况。无线方式具有如下几个显著的特点：传输介质采纳的是电磁波，节约了架设电缆的所需的占地和各种花费及其给其他建筑的建设带来的不便，应用起来更加便利；在应用单片机编解码接口技术的无线通信系统中，采纳多字节地址编码，收发器的数量不受限制；具有电路简洁、功耗小、体积小、成本低等优点，特别便于运用；设计设施都很简便适合更换场合反复利用。二、国内外的探讨现状1温湿度传感器集成温度传感器是目前应用范围最广、运用最普及的一种全集成化传感器。其种类很多，大致可分为以下5类：1、模拟集成温度传感器；2、模拟集成温度限制器3、智能温度传感器；4、通用智能温度限制器；5、微机散热爱护专用的智能温度限制器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年头问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不须要进行非线性校准，外围电路简洁。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等[1]。智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年头中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中心限制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度限制量，适配各种微限制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。在20世纪90年头中期最早推出的智能温度传感器，采纳的是8位A/D转换器，其测温精度较低，辨别力只能达到1℃。目前，国外已相继推出多种高精度、高辨别力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，辨别力一般可达0.5~0.0625℃。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高辨别力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其辨别力高达0.03125℃，测温精度为±0.2℃。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采纳高速逐次靠近式A/D转换器。新型智能温度传感器的测试功能也在不断增加。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创建了良好条件。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采纳的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线[2]。湿度传感器产品及湿度测量属于90年头兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。其测量范围是（1%~99%）RH，在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变更到100%时，电容量的变更范围是163pF~202pF。温度系数为0.04pF/℃，湿度滞后量为±1.5%，响应时间为5s。除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变更来变更振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很简洁被污染而影响其测量精度及长期稳定性[3-4]。这些产品可分成以下三种类型：(1)线性电压输出式集成湿度传感器；典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特点是采纳恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染实力强。(2)线性频率输出集成湿度传感器；典型产品为HF3223型。它采纳模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%变更到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰实力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。(3)频率/温度输出式集成湿度传感器；典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变更时，其电阻值也相应变更并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值[5]。2002年Sensiron公司在世界上领先研制胜利SHT11、SHT15型智能化温度/湿度传感器，其外形尺寸仅为7.6（mm）×5(mm)×2.5（mm），体积与火柴头相近。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精密标准，标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。它们不仅能精确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对湿度的范围是0~100%，辨别力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。测量温度的范围是-40℃~123.8℃，精度为0.01℃。测量露点的精度[6-7]。2无线通信技术随着网络和通信技术的快速发展，无处不在的网络终端、以人为本、特性化、智能化的移动计算以及便利快捷的无线接入、无线互联等新概念和新的产品，已经渐渐融入人们的日常生活和工作领域。随着而来的便携式终端以及无线通信技术得到了极大的发展并在我们的日常生活中得到了广泛的应用，目前应用广泛的无线通信技术主要有GSM＼CDMA＼GPRS、IEEE802．11wLAN、蓝牙、IrDA、Home．RF、ZigBee、UWB、微功率短距离无线通信技术等[8-9]。IrDA是一种视距传输技术，通信设备中间不能有任何阻挡物，通信设备的位置也须要相对固定，不相宜用于移动数据传输；IEEE802．1lx无线局域网技术基于计算机网络技术发展而来，是特地针对计算机网络通讯而设计的无线通讯技术，其有效传输距离为50米，常常应用于企业学校等场所；蓝牙技术特地为近距离无线数据传输而设计，其有效传输距离为10米，传输速率为IOM。从蓝牙技术正式公布到现在，始终没有得到预期的大范围的应用，是因为其芯片以及开发设备价格相对高；基于GSM＼CDMA、GPRS无线通讯网络的数据传输技术是近几年发展起来的一种新型的无线数据传输技术，该技术依托于GSM、CDMA＼GPRS无线通讯网络进行无线数据传输[10-12]。以上列出了五种常用的无线通信方式，这些通信方式各有优点，各有不同的适用范围，本设计基于嵌入式射频无线收发一体型芯片的无线数据传输技术是近几年发展起来的一种无线数据传输技术，其核心技术是嵌入式射频无线收发一体型芯片技术。嵌入式射频无线收发一体型芯片是国外各大公司近年来推出的一种新型无线传输芯片，该芯片将信号调制、放射、接收、数字电路接口等功能集成在一枚芯片中，具有价格低廉、外围电路简洁、体积小巧、通讯牢靠性高、抗干扰实力强、传输速率快、低耗节能等诸多优点。基于嵌入式无线射频收发一体型芯片的上述优点，采纳嵌入式无线射频收发一体型芯片技术解决低速率无线数据传输问题是比较志向的解决方案。通过无线射频收发一体型芯片与单片机或DSP的结合运用，再在数据传输过程中协作先进的通讯协议数据处理算法实现纠错、校验以及加密等功能，可满意无线数据传输的要求[13-16]。参考文献：[1]Lowpowerprogrammabletemperaturecontrollertmp01[Z]AnalogDevices,Inc,2002.[2]沙占友等，智能化集成温度传感器原理与应用[M].北京机械工业出版社，2002.[3]曾省吾,吴春发.一种无线信号传输与接收系统[Z].CN1662062:,2005.[4]闫文忠.单片机在农业温湿度限制中的应用探讨[J].电脑开发与应用，2007,02[5]林敏，于忠德，侯炳涛.HS1100/HS1101电容式湿度传感器及其应用[J].仪表技术与传感器，2005.[6]SensirionCompany.ApplicationNoteSHT11Humidity&TemperatureSensor[J].Shenzhen:SUNSTAR,2008.[7]蒋俊峰．无线收发芯片比较与选择权[J].今日电子，2008.[8]陈平,陈彦.基于蓝牙技术的信号无线传输及遥测技术的实现方法[J].山东理工高校学报(自然科学版),2004,(1).[9]NordicVLSIASA．Singlechip433／868／915MHzTransceivernRF905[J]．ProductDatasheet，2004[10]张默晗,张北,王天亮.无线信号传输装置[Z].CN201514694U:,2010.[11]孙建军.吴太虎基于无线通信技术的远程温湿度数据采集[J]，2009[12]朱旭光，刘建辉.农业大棚的温湿度限制系统[J].自动化技术与应用，2010,2[13]富刚,郎德荣.温湿度闭环限制试验设备的开发与研制[J]沈阳航空工业学院学报,2009,(02).[14]V.Yu.Teplov,A.V.Anisimov.ThermostattingSystemUsingaSingle-ChipMicrocomputerandThermoelectricModulesBasedonthePeltierEffect[J],2002[15]YeagerBrent.Howtotroubleshootyourelectronicscale[J].PowderandBulkEngineering,2005[16]MeehanJoanne,MuirLindsey.SCMinMerseysideSMEs:Benefitsandbarriers[J].TQMJournal,2008[17]赵娜，赵刚，于珍宝等.基于51单片机的温度测量系统[J].微计算机信息，2007，1-2：146-148[18]李建民.单片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毕业设计开题报告２．本课题要探讨或解决的问题和拟采纳的探讨手段（途径）：一、要探讨解决的问题：本课题主要探讨温湿度无线限制系统，SHT11是具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，可以实现温湿度数据采集，在综合分析无线数据采集方式的基础上，结合实际，考虑到解决问题的可行性，确定了以无线射频收发于一体的nRF905无线数据采集模块的解决方案。显示采纳LCD显示信息、128*64液晶显示。对电路原理图仿真，完成了系统PCB板图的绘制，写出与硬件相对应的程序代码。从而完成任务书的要求。二、拟采纳的探讨手段1.系统总体设计框图本设计实现的是单片机温湿度测量与无线限制系统，通过LCD显示所测量的温湿度。系统采纳集温湿度传感器与A/D转换器为一体的SHT11芯片，通过单片机处理进行显示，其它模块包括了时间产生电路、nRF905射频收发电路和超限报警处理电路，对所测量的值进行显示、无线收发和报警处理。DS1302SHT11DS1302SHT11AT89S52(1)超限模块晶振复位电源电路AT89S52(2)发送接收LCD信息显示128*64液晶显示nRF905图1系统总体设计框图2.发送、接收部分详细设计框图发送部分：SHT11作用温湿度采集数据；DS1302作用能LCD上显示仿真的时间；晶振、复位、电源电路作用为AT89S52供应工作时钟频率、抗对外干扰、供应电源；超限模块作用报警并进行相应的温湿度限制；nRF905作用无线发送数据。DS1302DS1302SHT11AT89S52(1)晶振复位电源电路超限模块nRF905发送图2发送部分详细设计框图接收部分：nRF905作用无线接收数据；LCD作用显示仿真的时间、温湿度数据；晶振、复位、电源电路作用为AT89S52供应工作时钟频率、抗对外干扰、供应电源；128*64液晶显示作用显示温湿度的信息。晶振晶振复位电源电路nRF905接收AT89S52(2)LCD信号显示128*64液晶显示图3接收部分详细设计框图3.硬件设计对无线数据采集电路进行了总体规划，设计了采集节点和接收节点的结构。从实际须要动身，并从性能、难易等因素考虑，对主要元器件进行了选型，微处理器采纳AT89S52，温湿度传感器采纳SHT11，射频芯片采纳Nordic公司的nRF905，显示采纳LCD1604，128*64液晶显示，超限模块，报警并进行相应的温湿度限制，进而完成了放射接收