2020年通信工程本科畢業(yè)論文開題報告

1、通信工程本科畢業(yè)論文開題報告開題報告是當課題方向確定之后，課題負責人在調(diào)查研究的基 礎(chǔ)上撰寫的報請上級批準的選題計劃， 以下是搜集的通信工程本科畢 業(yè)論文開題報告，歡迎閱讀參考。課題名稱：基于nRF24L01的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計一 . 文獻綜述 隨著社會的發(fā)展及科學技術(shù)的進步，越來越多的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 相繼被開發(fā)出來， 并在各領(lǐng)域的應用越來越廣泛， 特別是在各種工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中，這些系統(tǒng)有效地提高了生產(chǎn)效益。 然而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)，通常是通過RS485 CAN總線等有線方式來進行數(shù)據(jù)的傳輸，這 種有線傳輸方式不僅布線繁瑣、費用高，而且容易產(chǎn)生斷線、短路等 一些線路故障，越來越不能滿足現(xiàn)代工農(nóng)

2、業(yè)生產(chǎn)的需求 1 。于是就 誕生了很多基于無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅不 用布線，而且還具有很高的靈活性和適應性， 具有非常廣闊的應用前 景。特別是隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展， 無線用在了生活生產(chǎn)領(lǐng)域 的各個方面，比如近年來盛行的無線傳感器網(wǎng)絡 (WSN)代表著無線 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展方向，各種集成了 MCI和射頻模塊的芯片也相繼 被開發(fā)出來。目前，包括北歐集成電路公司 (NORDIC)、TI 公司等生產(chǎn)了一系 列的射頻無線收發(fā)芯片， 很多國內(nèi)外研究機構(gòu)針對這些芯片設計開發(fā) 了各種無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 并在相關(guān)領(lǐng)域得到了實際的應用。 文獻2 設計了一種基于 ZigBee 的土壤

3、墑情檢測系統(tǒng)，用于實時檢測土壤的濕度、溫度等墑情信息，并將采集到實時溫濕度數(shù)據(jù)信息傳送給用戶， 讓用戶及時掌握墑情并采取相應的措施。文獻 3對基于WSf和卩 C/OS-H的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究和設計，采用卩C/OS-H為內(nèi)核編寫 網(wǎng)關(guān)軟件，提高系統(tǒng)的實時性和可靠性。文獻 4 設計了基于 CC2420 的溫室無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 用于實現(xiàn)對溫室內(nèi)作物的生長環(huán)境進行無 線智能的調(diào)控。 這些設計和研究有力地推動了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā) 展，也為其在現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用開辟了更廣闊的空間。本文針對射頻芯片nRF24L01的應用進行了設計和研究，設計并 制作了一套基于nRF24L01的無線溫度傳輸系統(tǒng)，

4、以實現(xiàn)對環(huán)境溫度 的遠程監(jiān)測。nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于 2.4GHz2.5GHZISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩 器、調(diào)制器等功能模塊 , 并融合了增強型 ShockBurst 技術(shù)，其中輸出 功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm 的功率發(fā)射時，工作電流也只有9mA接收時，工作電流只有12.3mA 多種低功率工作模式 （掉電模式和空閑模式 ）使節(jié)能設計更方便。整個傳輸系統(tǒng)的設計主要涉及 nRF24L01外圍電路的設計、微帶 天線的設計及相應控制電路的設計。 其中微帶天線的設計制作是整個 系統(tǒng)的技術(shù)難點， 設計的系統(tǒng)微

5、帶天線性能的好壞直接關(guān)系到整個數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量， 如果微帶天線設計的不好就可以導致數(shù) 據(jù)發(fā)射不出去或達不到預定的傳輸距離。所以，在整個系統(tǒng)設計中， 首先著手設計的是基于n RF24L01射頻無線收發(fā)模塊，這里包括對射 頻芯片nRF24L01外圍電路的設計和發(fā)射數(shù)據(jù)的微帶天線的設計。其 它的控制電路設計較為簡單， 其中包括數(shù)據(jù)采集電路的設計、 數(shù)據(jù)顯 示電路的設計和報警電路的設計。微帶天線是上世紀末發(fā)展起來的一種新型天線 , 目前其理論分 析無論是在深度和廣度上都趨于成熟 , 并因其具有結(jié)構(gòu)簡單、 重量輕、 剖面低、可共形、制造成本低、輻射效率高、容易實現(xiàn)雙頻、多頻段 工作等獨特優(yōu)點

6、，在近十幾年得到了廣泛的研究和發(fā)展 5 。目前， 微帶天線已經(jīng)出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)，比如倒L型6,倒F型(PIFA)7等, 新興的還有光子隙微帶天線 , 各種技術(shù)各有特色 , 有著不同的應用范 圍。nRF24L01工作于2.4-2.5GHZ的世界通用ISM頻段，而包括藍牙、 ZigBee 等多種無線通信系統(tǒng)也都工作于該頻段上，因此，越來越多 的專家學者對該頻段的天線進行了研究和設計， 并相繼提出了微帶貼 片形8、微帶線形9等2.4G天線結(jié)構(gòu)，并都取得了良好的測試效 果。本文將在這些設計的基礎(chǔ)上，設計出一款針對n RF24L 0謝頻芯片的小型化線性天線，用于滿足系統(tǒng)的無線通信需求。本文通過nRF24L

7、01射頻模塊發(fā)射的數(shù)據(jù)是經(jīng)傳感器采集的數(shù) 據(jù)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種傳感器，如溫度、濕度、光照、煙 霧等傳感器也相繼被研發(fā)出來，并向數(shù)字式發(fā)展，可以說 21 世紀進 入的是一個傳感器時代， 因此很多智能控制系統(tǒng)都先傳感其對應控制 的參數(shù)。本文感知的環(huán)境中的溫度，所以選用溫度傳感器。溫度傳感 器是一種把外界溫度信號轉(zhuǎn)成電信號的裝置。 應用于各類需要監(jiān)測環(huán) 境溫度的工作場合。溫度傳感器的使用對工業(yè)控制、科學實驗、環(huán)境 檢測、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林、氣象等多方面的溫度監(jiān)控有著重要的意義 10 隨著科技水平的提升，溫度傳感器由分立元器件向集成元器件發(fā)展， 由模擬溫度傳感器向智能數(shù)字式溫度傳感器發(fā)展。 溫度

8、轉(zhuǎn)換速率向更 高速發(fā)展，轉(zhuǎn)換精度也向更高精度發(fā)展。系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示兩部分，通過溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)通過nRF24L01射頻無線收發(fā)模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊并 通過液晶顯示出來。參考文獻1 宋曉偉，孟國營，葉洋，等.基于nRF24L01的無線溫度檢測 系統(tǒng)J.煤炭工程，xx，(11) : 11-12.2 靳廣超，彭承琳，趙德春，等 . 基于 ZigBee 的土壤墑情檢測系統(tǒng)J.傳感器與微統(tǒng)，xx,27(10):92-94.3 袁朝輝，江輝軍，馬科，等.基于wsr和卩C/OS-H的無線數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)的研究和實現(xiàn) J. 計算機測量與控制， xx， 18(8)： 1947-1949.4

9、吳金洪，丁飛，鄧志輝.基于CC2420的溫室無線數(shù)據(jù)米集系 統(tǒng)的設計與實現(xiàn) J. 儀表技術(shù)與傳感器， xx(12) ： 42-43， 51.5 陳浩，游佰強 . 藍牙微帶天線的設計和仿真 J. 廈門大學學 報， 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 馬中華，陳朝陽，楊光松，等 .2.4G 藍牙微帶貼片天線的設 計分析J.電子科技，XX，增刊：184-187.9 賈鵬，郜洪民.面向RFID應用的2.4GHz微帶天線的設計與 實現(xiàn)M.電子產(chǎn)品世界，xx，48-50.10 溫度傳感器 .s:/baike.baidu./view/66411.htm.11 射頻無線模塊 .s:/baike.baidu

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12、過溫度傳感器實現(xiàn)環(huán)境中溫度參數(shù)的采集 ;5) 實現(xiàn)溫度環(huán)境參數(shù)的無線傳輸和液晶顯示。2 、本課題的整體方案根據(jù)任務要求，設計了如下方案：首先根據(jù)nRF24L01射頻芯片 的工作原理設計其外圍的工作電路。 然后根據(jù)實際應用要求設計發(fā)射、 接收數(shù)據(jù)的天線，并測試。最后設計 51 單片機主控系統(tǒng)，包括控制 溫度傳感器DS18B20采集溫度電路、控制液晶12864顯示電路、控制 蜂鳴器和LED報警電路。整體設計框圖如下：3 、擬采用的研究方法整個傳輸系統(tǒng)可大致分為硬件部分和軟件部分，而且軟件的設 計是基于硬件平臺的， 所以根據(jù)任務要求先進行硬件的設計， 然后再 根據(jù)設計制作的硬件平臺和任務要求進行軟件

13、的編程。硬件系統(tǒng)主要為控制處理模塊和射頻無線收發(fā)模塊。在控制處理模塊，MCI采用的是ATME公司生產(chǎn)的性價比極高的AT89S52單片 機。在發(fā)送端， 通過單片機及其外圍電路實現(xiàn)溫度的采集及無線發(fā)送 模塊的控制過程。系統(tǒng)中的射頻無線收發(fā)模塊是基于n RF24L01進行設計和制作的，在此模塊中，主要是微帶天線的設計。溫度傳感器采 用的是由 Maxim-DallasSemiconductor 公司生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20此傳感器外接了 3個引腳，VCC GND DQ數(shù)據(jù)線)。VCC 腳與DQ腳之間通常需接4.7K的上拉電阻。在接收端，同樣通過單片 機來控制nRF24L01射頻無線收發(fā)模塊，進行溫度數(shù)據(jù)的接收，并在 液晶上顯示出溫度值。軟件系統(tǒng)：軟件部分主要是根據(jù)任務要求對單片機進行編程。 包括實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集，無線收發(fā)模塊的控制，液晶的顯示，蜂鳴 器和LED警報等。程序采用C語言編寫，開發(fā)環(huán)境是 KeiluVision2 軟件。4 、本課題要研究或解決的問題及預期效果 擬解決的關(guān)鍵問題：(1)單片機控制電路板的設計及制作 ;(2)無線收發(fā)模塊的設計及制作 ;(3)單片機對無線收發(fā)模塊控制程序的編寫。硬件系統(tǒng)設計滿足如下要求：(1)對溫度數(shù)據(jù)的采集 ;(2)對無線數(shù)據(jù)的傳輸 ;(3)對采集的