基于單片機的無線溫濕度控制系統(tǒng)-開題報告

中北大學畢業(yè)設(shè)計開題報告學生姓名：xxx學號：xxxxxxxx學院、系：信息與通信工程系專業(yè)：電子信息科學與技術(shù)設(shè)計題目：基于單片機的溫濕度無線限制系統(tǒng)指導老師xxx2xxx年3月15日

開題報告填寫要求1．開題報告作為畢業(yè)設(shè)計答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導老師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導老師簽署看法及所在系審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必需用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)剛好交給指導老師簽署看法；3．學生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）。文中應(yīng)用參考文獻處應(yīng)標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應(yīng)依據(jù)國標GB7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；4．學生的“學號”要寫全號（如02011401X02），不能只寫最終2位或1位數(shù)字；5.有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當依據(jù)國標GB/T7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時辰表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6.指導老師看法和所在系看法用黑墨水筆工整書寫，不得隨意涂改或潦草書寫。

畢業(yè)設(shè)計開題報告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計狀況，依據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文獻綜述一、課題探討背景和意義溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的猛烈程度。在整個宇宙當中，溫度無處不存在。濕度，表示大氣干燥程度的物理量。在肯定的溫度下在肯定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕?？諝獾母蓾癯潭冉凶觥皾穸取薄穸缺硎練怏w中的水蒸汽含量,有肯定濕度和相對濕度兩種表示方法?？隙穸仁强隙w積的空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克/立方米，肯定濕度的最大限度是飽和狀態(tài)下的最高濕度；相對濕度是肯定濕度與最高濕度之間的比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。溫度、濕度和人類的生產(chǎn)、生活有著親密的關(guān)系，并且隨著人們生活水平的提高，人們對自己的生存環(huán)境越來越關(guān)注，而空氣中溫濕度的變更與人體的舒適度和心情都有干脆的影響，所以對溫度、濕度的檢測及限制就特別有必要了。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，一個低成本和具有較高精度的溫度濕度測量儀在很多領(lǐng)域會代替人工操作，環(huán)境溫濕度的檢測與調(diào)整儀器的設(shè)計和開發(fā)具有特別大的市場前景和好用價值。無線數(shù)據(jù)采集特殊適用于困難地形條件、高腐蝕性、建筑群、爆炸等場合，或者被采集對象是運動、旋轉(zhuǎn)等狀況。隨著數(shù)字電路和射頻電路制作工藝、低功耗電路、高能電池、微電子技術(shù)及集成電路技術(shù)的進步，無線通信技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，無線通信的實現(xiàn)越來越簡潔，傳輸速度越來越快，牢靠性越來越高，并且漸漸達到可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。無線傳輸越來越多的被應(yīng)用在工業(yè)及民用的數(shù)據(jù)采集上，解決了一些布線困難、甚至無法布線的狀況。無線方式具有如下幾個顯著的特點：傳輸介質(zhì)采納的是電磁波，節(jié)約了架設(shè)電纜的所需的占地和各種花費及其給其他建筑的建設(shè)帶來的不便，應(yīng)用起來更加便利；在應(yīng)用單片機編解碼接口技術(shù)的無線通信系統(tǒng)中，采納多字節(jié)地址編碼，收發(fā)器的數(shù)量不受限制；具有電路簡潔、功耗小、體積小、成本低等優(yōu)點，特別便于運用；設(shè)計設(shè)施都很簡便適合更換場合反復(fù)利用。二、國內(nèi)外的探討現(xiàn)狀1溫濕度傳感器集成溫度傳感器是目前應(yīng)用范圍最廣、運用最普及的一種全集成化傳感器。其種類很多，大致可分為以下5類：1、模擬集成溫度傳感器；2、模擬集成溫度限制器3、智能溫度傳感器；4、通用智能溫度限制器；5、微機散熱愛護專用的智能溫度限制器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年頭問世的，它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不須要進行非線性校準，外圍電路簡潔。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LM135等[1]。智能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀90年頭中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中心限制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度限制量，適配各種微限制器（MCU）；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。在20世紀90年頭中期最早推出的智能溫度傳感器，采納的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，辨別力只能達到1℃。目前，國外已相繼推出多種高精度、高辨別力的智能溫度傳感器，所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器，辨別力一般可達0.5~0.0625℃。由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高辨別力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數(shù)據(jù)，其辨別力高達0.03125℃，測溫精度為±0.2℃。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采納高速逐次靠近式A/D轉(zhuǎn)換器。新型智能溫度傳感器的測試功能也在不斷增加。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)建了良好條件。智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，所采納的總線主要有單線總線、I2C總線、SMBus總線和SPI總線[2]。濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年頭興起的行業(yè)。濕度傳感器主要分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片上涂覆感濕材料形成感濕膜。現(xiàn)在國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見，感濕材料種類主要為高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。目前，國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。其測量范圍是（1%~99%）RH，在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變更到100%時，電容量的變更范圍是163pF~202pF。溫度系數(shù)為0.04pF/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應(yīng)時間為5s。除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變更來變更振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很簡潔被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性[3-4]。這些產(chǎn)品可分成以下三種類型：(1)線性電壓輸出式集成濕度傳感器；典型產(chǎn)品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點是采納恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號，響應(yīng)速度快，重復(fù)性好，抗污染實力強。(2)線性頻率輸出集成濕度傳感器；典型產(chǎn)品為HF3223型。它采納模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，在55%RH時的輸出頻率為8750Hz（型值），當上對濕度從10%變更到95%時，輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗干擾實力強、便于配數(shù)字電路或單片機、價格低等優(yōu)點。(3)頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器；典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，還增加了溫度信號輸出端，利用負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻作為溫度傳感器。當環(huán)境溫度變更時，其電阻值也相應(yīng)變更并且從NTC端引出，配上二次儀表即可測量出溫度值[5]。2002年Sensiron公司在世界上領(lǐng)先研制勝利SHT11、SHT15型智能化溫度/濕度傳感器，其外形尺寸僅為7.6（mm）×5(mm)×2.5（mm），體積與火柴頭相近。出廠前，每只傳感器都在溫度室中做過精密標準，標準系數(shù)被編成相應(yīng)的程序存入校準存儲器中，在測量過程中可對相對濕度進行自動校準。它們不僅能精確測量相對溫度，還能測量溫度和露點。測量相對濕度的范圍是0~100%，辨別力達0.03%RH，最高精度為±2%RH。測量溫度的范圍是-40℃~123.8℃，精度為0.01℃。測量露點的精度[6-7]。2無線通信技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，無處不在的網(wǎng)絡(luò)終端、以人為本、特性化、智能化的移動計算以及便利快捷的無線接入、無線互聯(lián)等新概念和新的產(chǎn)品，已經(jīng)漸漸融入人們的日常生活和工作領(lǐng)域。隨著而來的便攜式終端以及無線通信技術(shù)得到了極大的發(fā)展并在我們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，目前應(yīng)用廣泛的無線通信技術(shù)主要有GSM＼CDMA＼GPRS、IEEE802．11wLAN、藍牙、IrDA、Home．RF、ZigBee、UWB、微功率短距離無線通信技術(shù)等[8-9]。IrDA是一種視距傳輸技術(shù)，通信設(shè)備中間不能有任何阻擋物，通信設(shè)備的位置也須要相對固定，不相宜用于移動數(shù)據(jù)傳輸；IEEE802．1lx無線局域網(wǎng)技術(shù)基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而來，是特地針對計算機網(wǎng)絡(luò)通訊而設(shè)計的無線通訊技術(shù)，其有效傳輸距離為50米，常常應(yīng)用于企業(yè)學校等場所；藍牙技術(shù)特地為近距離無線數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計，其有效傳輸距離為10米，傳輸速率為IOM。從藍牙技術(shù)正式公布到現(xiàn)在，始終沒有得到預(yù)期的大范圍的應(yīng)用，是因為其芯片以及開發(fā)設(shè)備價格相對高；基于GSM＼CDMA、GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新型的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該技術(shù)依托于GSM、CDMA＼GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)進行無線數(shù)據(jù)傳輸[10-12]。以上列出了五種常用的無線通信方式，這些通信方式各有優(yōu)點，各有不同的適用范圍，本設(shè)計基于嵌入式射頻無線收發(fā)一體型芯片的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其核心技術(shù)是嵌入式射頻無線收發(fā)一體型芯片技術(shù)。嵌入式射頻無線收發(fā)一體型芯片是國外各大公司近年來推出的一種新型無線傳輸芯片，該芯片將信號調(diào)制、放射、接收、數(shù)字電路接口等功能集成在一枚芯片中，具有價格低廉、外圍電路簡潔、體積小巧、通訊牢靠性高、抗干擾實力強、傳輸速率快、低耗節(jié)能等諸多優(yōu)點?；谇度胧綗o線射頻收發(fā)一體型芯片的上述優(yōu)點，采納嵌入式無線射頻收發(fā)一體型芯片技術(shù)解決低速率無線數(shù)據(jù)傳輸問題是比較志向的解決方案。通過無線射頻收發(fā)一體型芯片與單片機或DSP的結(jié)合運用，再在數(shù)據(jù)傳輸過程中協(xié)作先進的通訊協(xié)議數(shù)據(jù)處理算法實現(xiàn)糾錯、校驗以及加密等功能，可滿意無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊骩13-16]。參考文獻：[1]Lowpowerprogrammabletemperaturecontrollertmp01[Z]AnalogDevices,Inc,2002.[2]沙占友等，智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[M].北京機械工業(yè)出版社，2002.[3]曾省吾,吳春發(fā).一種無線信號傳輸與接收系統(tǒng)[Z].CN1662062:,2005.[4]閆文忠.單片機在農(nóng)業(yè)溫濕度限制中的應(yīng)用探討[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2007,02[5]林敏，于忠德，侯炳濤.HS1100/HS1101電容式濕度傳感器及其應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2005.[6]SensirionCompany.ApplicationNoteSHT11Humidity&TemperatureSensor[J].Shenzhen:SUNSTAR,2008.[7]蔣俊峰．無線收發(fā)芯片比較與選擇權(quán)[J].今日電子，2008.[8]陳平,陳彥.基于藍牙技術(shù)的信號無線傳輸及遙測技術(shù)的實現(xiàn)方法[J].山東理工高校學報(自然科學版),2004,(1).[9]NordicVLSIASA．Singlechip433／868／915MHzTransceivernRF905[J]．ProductDatasheet，2004[10]張默晗,張北,王天亮.無線信號傳輸裝置[Z].CN201514694U:,2010.[11]孫建軍.吳太虎基于無線通信技術(shù)的遠程溫濕度數(shù)據(jù)采集[J]，2009[12]朱旭光，劉建輝.農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度限制系統(tǒng)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2010,2[13]富剛,郎德榮.溫濕度閉環(huán)限制試驗設(shè)備的開發(fā)與研制[J]沈陽航空工業(yè)學院學報,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]趙娜，趙剛，于珍寶等.基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)[J].微計算機信息，2007，1-2：146-148[18]李建民.單片機在溫度限制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江漢高校學報，2006[19]姜立東,姜雪.Protel原理圖與PCB設(shè)計[M].北京郵電高校出版社，2010[20]沙占友.單片機外圍電路設(shè)計[M].北京電子工業(yè)出版社，2009

畢業(yè)設(shè)計開題報告２．本課題要探討或解決的問題和擬采納的探討手段（途徑）：一、要探討解決的問題：本課題主要探討溫濕度無線限制系統(tǒng)，SHT11是具有二線串行接口的單片全校準數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點等參數(shù)，可以實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)采集，在綜合分析無線數(shù)據(jù)采集方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際，考慮到解決問題的可行性，確定了以無線射頻收發(fā)于一體的nRF905無線數(shù)據(jù)采集模塊的解決方案。顯示采納LCD顯示信息、128*64液晶顯示。對電路原理圖仿真，完成了系統(tǒng)PCB板圖的繪制，寫出與硬件相對應(yīng)的程序代碼。從而完成任務(wù)書的要求。二、擬采納的探討手段1.系統(tǒng)總體設(shè)計框圖本設(shè)計實現(xiàn)的是單片機溫濕度測量與無線限制系統(tǒng)，通過LCD顯示所測量的溫濕度。系統(tǒng)采納集溫濕度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器為一體的SHT11芯片，通過單片機處理進行顯示，其它模塊包括了時間產(chǎn)生電路、nRF905射頻收發(fā)電路和超限報警處理電路，對所測量的值進行顯示、無線收發(fā)和報警處理。DS1302SHT11DS1302SHT11AT89S52(1)超限模塊晶振復(fù)位電源電路AT89S52(2)發(fā)送接收LCD信息顯示128*64液晶顯示nRF905圖1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖2.發(fā)送、接收部分詳細設(shè)計框圖發(fā)送部分：SHT11作用溫濕度采集數(shù)據(jù)；DS1302作用能LCD上顯示仿真的時間；晶振、復(fù)位、電源電路作用為AT89S52供應(yīng)工作時鐘頻率、抗對外干擾、供應(yīng)電源；超限模塊作用報警并進行相應(yīng)的溫濕度限制；nRF905作用無線發(fā)送數(shù)據(jù)。DS1302DS1302SHT11AT89S52(1)晶振復(fù)位電源電路超限模塊nRF905發(fā)送圖2發(fā)送部分詳細設(shè)計框圖接收部分：nRF905作用無線接收數(shù)據(jù)；LCD作用顯示仿真的時間、溫濕度數(shù)據(jù)；晶振、復(fù)位、電源電路作用為AT89S52供應(yīng)工作時鐘頻率、抗對外干擾、供應(yīng)電源；128*64液晶顯示作用顯示溫濕度的信息。晶振晶振復(fù)位電源電路nRF905接收AT89S52(2)LCD信號顯示128*64液晶顯示圖3接收部分詳細設(shè)計框圖3.硬件設(shè)計對無線數(shù)據(jù)采集電路進行了總體規(guī)劃，設(shè)計了采集節(jié)點和接收節(jié)點的結(jié)構(gòu)。從實際須要動身，并從性能、難易等因素考慮，對主要元器件進行了選型，微處理器采納AT89S52，溫濕度傳感器采納SHT11，射頻芯片采納Nordic公司的nRF905，顯示采納LCD1604，128*64液晶顯示，超限模塊，報警并進行相應(yīng)的溫濕度限制，進而完成了放射接收