無線數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)開題報告.docVIP

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱:無線數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)系別電子信息與控制工程系專業(yè)電子信息工程班級電子051班學(xué)號姓名指導(dǎo)教師二六年六月一日1一、立論依據(jù)（論文的研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析）論文研究意義：在現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展中，無線技術(shù)正快速應(yīng)用于許多產(chǎn)品之中，與有線技術(shù)相比，無線技術(shù)主要具有成本低、攜帶方便、省去布線煩惱等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線RS485/232數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，這些都離不開無線傳輸技術(shù)的高速發(fā)展！對于短距離無線數(shù)傳的實現(xiàn)，方法有三種：紅外方案、藍(lán)牙方案、nRF方案。對這三種方法進(jìn)行比較分析可知：1、紅外傳輸有方向性強(qiáng)，但距離短，不能有遮擋物的缺點(diǎn)。2、藍(lán)牙技術(shù)復(fù)雜度高，因為藍(lán)牙的傳輸量較大，往往幾百Kbps，因此藍(lán)牙硬件設(shè)計、軟件及其協(xié)議編程不但復(fù)雜而且昂貴；藍(lán)牙成本高；由于藍(lán)牙的工作頻段在2.4G，所以它的傳輸距離只有10M。3、而基于nRF技術(shù)的產(chǎn)品具有成本更低、功耗更低、協(xié)議簡單、軟件開發(fā)更簡易等特點(diǎn)。由此可見紅外傳輸（IrDA）技術(shù)雖然很普及、很成熟，但是其距離太短，抗干擾能力差，傳輸速度慢；藍(lán)牙科技（BLUETOOTH）雖然具有無方向性與穿墻優(yōu)勢，但是它開發(fā)成本高、軟件及其協(xié)議編程不但復(fù)雜，傳輸距離只有10M，滿足不了本設(shè)計的需要；而nRF方案集成了全部RF和基帶處理，真正的單片化，具有成本更低、功耗更低、協(xié)議簡單、軟件開發(fā)更簡易等特點(diǎn)，傳輸幾十米、數(shù)百米，甚至更遠(yuǎn)，滿足設(shè)計需要，其開發(fā)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低與藍(lán)牙。因此綜合考慮設(shè)計成本高低、軟件開發(fā)難易、傳輸距離遠(yuǎn)近、抗干擾能力等各個因素，我認(rèn)為選用nRF方案作為無線數(shù)據(jù)的傳輸方案應(yīng)該是最優(yōu)方案。國外研究現(xiàn)狀分析目前，藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)在國外的名氣越來越大，推廣藍(lán)牙技術(shù)的熱潮一浪高過一浪。但同時也一直能聽到這樣的聲音：例如一些擅長無線短距離的公司并沒開發(fā)Bluetooth方面的產(chǎn)品。他們并不看好藍(lán)牙這塊市場。藍(lán)牙3年多前談到很多，但現(xiàn)在還沒有在市場上看到什么產(chǎn)品，因為用戶主要考慮實用性、成本問題等，而不論你采用的是什么技術(shù)。與普通RF技術(shù)比：1、藍(lán)牙技術(shù)復(fù)雜度高。因為藍(lán)牙的傳輸量較大，往往幾百Kbps，因此藍(lán)牙硬件設(shè)計、軟件及其協(xié)議編程不但復(fù)雜而且昂貴；而Nordic的nRF芯片協(xié)議簡單、軟件開發(fā)簡易。2、藍(lán)牙成本高，藍(lán)牙只有大批量時才有可能降為5美元/片；Nordic的nRF芯片一般在3美元以下。因此普通RF可實用、經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)無線通信。3、藍(lán)牙很少有實用的例子，而Nordic的RF芯片已經(jīng)投入實用了，如2001新款奔馳轎車的安全系統(tǒng)就采用了Nordic的nRF芯片。由此可見在由于nRF方案的實用性強(qiáng)、成本低，開發(fā)簡單，其產(chǎn)品還大量應(yīng)用于玩具市場，如目前流行的機(jī)器寵物。其中nRF905可用于手機(jī)、游戲機(jī)、遙控器、鍵盤、鼠標(biāo)市場。與藍(lán)牙相比有著更廣泛的應(yīng)用前景。國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析：2在眾多國外著名半導(dǎo)體廠商花巨資投入藍(lán)牙芯片和技術(shù)的研發(fā)中時，由于技術(shù)不能完全統(tǒng)一，成本難以降低等原因，藍(lán)牙技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還非常少，而短距離無線數(shù)傳有著巨大的商機(jī)。迅通電子科技公司將挪威Nordic公司的無線通信芯片產(chǎn)品（NRF系列）和技術(shù)引進(jìn)了中國，結(jié)合中國的實際情況，開發(fā)出了具有良好性價比的各種解決方案，其產(chǎn)品和方案已被國內(nèi)多家知名廠商采用。該系列產(chǎn)品收發(fā)合一，工作頻率一般為國際通用的ISM頻段，采用低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計，所以使用時對周圍干擾很小，無需申請許可證，傳輸速率為2076.8kbit/s，傳輸距離受環(huán)境影響，一般在幾十米到數(shù)百米，可以非常方便與單片機(jī)串口連接，速率遠(yuǎn)大于普通單片機(jī)能夠達(dá)到的上限，而在諸如遠(yuǎn)程抄表、雙向無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域，完全可以滿足其要求。與藍(lán)牙產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品具有成本更低、功耗更低、協(xié)議簡單、軟件開發(fā)更簡易等特點(diǎn)。目前，國內(nèi)一些企業(yè)正在針對該系列產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)和系統(tǒng)集成工作，提供各種層次的技術(shù)方案。這樣可以使用戶迅速進(jìn)入與世界同步的無線設(shè)計領(lǐng)域，用戶的產(chǎn)品只需最短的設(shè)計及生產(chǎn)時間，并且從一開始就擁有完美的性能。這種低成本無線通信技術(shù)和解決方案適合中國國情，相信短距離無線通信技術(shù)將會在中國擁有更廣闊的市場前景。二、研究方案1研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究目標(biāo)：深圳市普祿科智能檢測設(shè)備有限公司制定的研制目標(biāo)是研制無線數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，它通過無線傳輸模塊將多達(dá)255臺的前端數(shù)據(jù)采集裝置和主機(jī)連接起來，主機(jī)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS(RTU)訪問命令控制各個分機(jī)（前端數(shù)據(jù)采集裝置）工作。主機(jī)可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算等操作，并可繪制出各個采集點(diǎn)的歷史曲線圖。該系統(tǒng)可應(yīng)用于機(jī)車檢測方面，如：柴油機(jī)各缸運(yùn)行狀態(tài)、增壓器出口壓力、重要溫度、電流、電壓及各種表頭參數(shù)的實時報警和維修預(yù)報。研究內(nèi)容：理解無線數(shù)傳在工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要性；用PROTEL完成數(shù)據(jù)采集板原理圖的設(shè)計，畫出PCB圖，制作電路板；用ARM/C語言完成A/D數(shù)據(jù)采集以及控制NRF905接口的編程；完成通訊協(xié)議的編程；調(diào)試軟硬件進(jìn)一步驗證其正確性；編制系統(tǒng)使用說明文檔。擬解決的關(guān)鍵問題：通訊協(xié)議的編寫；NRF905的工作模式間的控制和寄存器配置問題；主機(jī)和各個分機(jī)之間的通訊問題；硬件調(diào)試和軟件調(diào)試問題。2擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案研究方法：通過查閱相關(guān)資料，綜合考慮設(shè)計難度、設(shè)計周期，硬件成本與性能比，找出既能能滿足設(shè)計要求3又能降低成本的總方案。通過使用AltiumDesigner6.0、ARMDeveloperSuite等完成硬件、軟件的具體設(shè)計。制作電路板并與上位機(jī)結(jié)合進(jìn)行軟硬件的調(diào)試。驗證主機(jī)與各分機(jī)之間的通訊有無問題，最后綜合調(diào)試整個系統(tǒng)的正確性。技術(shù)路線：1、確定能滿足要求的總體方案及所需元件型號。2、熟悉MODBUS(RTU)的協(xié)議。3、用AltiumDesigner6.0完成原理圖的設(shè)計，PCB圖繪制，制作電路板。4、用ARM芯片LPC2132完成對收發(fā)模塊NRF905的控制。5、用ARM/C開發(fā)工具ARMDeveloperSuite進(jìn)行ARM程序編程，完成與整個系統(tǒng)軟件的設(shè)計。6、不斷對軟件進(jìn)行修改驗證排錯，直到滿足系統(tǒng)要求。實驗方案：1、編程實現(xiàn)上主機(jī)與分機(jī)之間的通訊，然后構(gòu)建通訊協(xié)議。2、完成主機(jī)的菜單式界面設(shè)計。3、實現(xiàn)主機(jī)與多個分機(jī)之間的通訊。3本論文的特色與創(chuàng)新之處1、采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS(RTU)傳輸協(xié)議，使數(shù)據(jù)傳輸更加安全、可靠。2、采集速度及緩存容量均可通過軟件編程設(shè)定，控制靈活方便。2、菜單界面新穎、美觀、清晰；面對大眾化使用者，有良好的人機(jī)界面，易于操作。4預(yù)期的設(shè)計（論文）進(jìn)展和成果13周：查閱文獻(xiàn)、資料，完成方案的初