七、审核意见
指导教师对开题的意见：
指导教师签字：年月日
院系审核意见：
审核人签字：年月日
毕业设计（论文）开题报告
电子信息与电气工程学院学院2013届
题目基于单片机的无线温度检测器设计
课题类型设计课题来源自拟课题
学生姓名****学号*********
专业自动化年级班2009级2班
指导教师******职称讲师
填写日期：2013年03月28日
一、本课题研究的主要内容、目的和意义
1.本课题研究的主要内容
2.国内外研究发展趋势
从上世纪九十年代末开始，传感器网络技术从有线时代跨入到了无线时代，无线传感器网络的研究从此得以正式开始。第一代的无线检测网络系统是由大量具备无线通信功能的传感器节点组成，这些节点是以多跳通信方式构成自组织无线网络。该无线检测网络的主要功能就是感知和采集数据信息，并处理网络覆盖区域中被检测对象的数据信息，并通过自组织的无线多跳通信网络将所采集的信息传送回来。由于无线传感器网络的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的工业界、军事界、学术界的极大重视。
二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）
1.国内外研究现状
检测系统的最初阶段是检测设备只具有单一检测的功能，系统是通过配线的一对一，连接到中央监控室，实现集中检测，检测设备都是相互独立的，由于计算机技术和信号传输技术的进步，人们可在信号线上传输多路信号，这样利于在中央监控室内显示所有的检测数据信息，可以进行管理和操作。之后，随着网络技术的广泛应用和无线传感网络技术的发展，先进的现场控制器和上位机取代了中央控制主机的工作，根据操作人员的指令，可以自动地进行检测相关数据信息，这样，检测系统的功能由原先的集中模式发展到网络化模式。现有的检测平台大部分都是依靠有线网络。有线网络的高速稳定，满足了大部分工业检测系统的要求，但是有线网络只能根据导电介质的线路传输数据，从而增加了在布线布局、接口设置、线路检测等一系列对于传输途径有关的工作，而且这些工作不可避免的具有破坏建筑、浪费接口等弊端，并且浪费了大量的物力、财力。另外，如果检测设备处在不能布线的情况下，即难以使用有线网络的情况，在这种情况下出现了无线网络技术。与有线网络相比，无线网络技术可以直接传送数据信息，在传输过程中不需要导电介质。当前，检测系统的各项软硬件技术已逐渐趋于成熟，主要涉及到传感器技术、半导体技术、嵌入式技术、通信技术、数据库技术、web开发技术等多方面多领域。无线检测系统，能够实现实时检测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种数据信息，并加以处理，完成对数据采集和检测任务。
温度传感器选用DS18B20芯片，DS18B20数字温度传感器采用独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。它的测温范围为－55℃～+125℃，精确度也比较高。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。在使用中不需要任何外围元件，适用于DN15-25、DN40-DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。
国内目前研究的热点主要集中在感知环境、智能教室等少数领域，无线传感器网络技术在环境检测上得以应用。检测技术的发展始终与最新技术的发展息息相关，使用者不断对检测的简便性及实时性提出了更高的要求。因此必须要更好地、更及时地应用最新技术，这样才能使得远程检测不断地发展，不断地满足人们的需求。从总体来讲，国内关于传感器网络的研究还处于刚刚起步的阶段，但是由于传感器网络是一种新兴技术，国内与国际水平的差距并不很大，可以预见，传感器网络技术必将随着我国相关技术的发展而逐步完善和成熟，各种功能的传感器网络在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域，及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技的研究，对整个国家的社会、经济、国防将有重大的战略意义。
3.研究本课题的意义
随着微电子技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展，数据采集和检测系统得到了广泛的应用，用于检测各种参数的仪表也越来越多。这些仪表种类繁杂，分布往往比较分散，这些仪表实时采集数据的工作量也越来越大。如何高效率、低成本地采集这些离散的数据是迫切需要解决的科技难题。对于许多检测现场，由于需要检测的范围广，检测的对象种类繁多，需要投入大量的人力、物力进行设备的维护和检测工作。同时，受现场环境和应用对象的限制，存在着各种各样的恶劣条件，使人们不易到现场长时间的检查采集一些数据，如果这时进行大量的布线工作则是不经济、不合理的。
传统的检测系统造价昂贵，体积庞大，在电源供给困难的区域不易部署，同时布置一旦完毕，就很难根据检测现场灵活改变布局，重新布置会带来巨大的成本消耗，系统重用性差。因此，采用无线检测的方式来实现有很大的优势，也是目前研究的热点。为了适应这种客观需要，逐步出现了无线检测技术，应用无线通信技术对离散的、不易布线区域的参数信息进行监视，以实现信息的远程测量、传输和调节等各项功能。
[15]求是科技.单片机典型外围器件及应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2006.
[16]张毅刚,彭喜元,彭宇.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2011.
[17]韩全立.单片机控制技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2004.
[18]胡汉才.单片机原理及系统设计[M].北京:清华大学出版社,2002.
图1系统整体结构框图
通过综合考虑本课题的无线通信模块采用射频技术，选用nRF24L01芯片。nRF24L01芯片是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM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。该芯片功耗低，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。
现阶段，无线测温仪在国内外许多研究领域得到了广泛的应用。
柯兆盛，郭树旭，刘宝琦，凌子松，李英博利用nRF401芯片做的无线传输远程测温系统，在测量端使用24位高精度的模数转换器实现温度参数的模数转换，精度可达到0．5℃。将数字温度参数以无线的方式发射出去，在接收端应用远程可视化编程系统接收采集数据，并实时完成温度信号处理。系统对温度信号的采集及时准确，无线技术使温度信号传输方便，远端可视化控制系统使温度参数采集、过程监控更加直观。
三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证
1.研究方法
本课题的研究内容是通过无线传输实现对检测现场的温度参数的实时采集。本课题所采取的研究方案：
(1)首先进行系统的总体设计，并根据设计要求选取系统的主要功能模块器件。
整个系统由温度采集端和温度接收端两个部份组成，两者之间通过无线信道通信。数据采集端负责数据的采集和发送，数据接收端负责数据的接收和处理。系统整体结构框图如图1所示。
本课题研究的主要内容是针对检测领域的现状，以及组建无线检测系统的实际需要，提出了一种基于射频通信技术的解决方案，研究和开发一种新型无线检测系统来实现传感器的温度数据采集和无线数据传输，从而达到检测的目的。
2.研究本课题的目的
利用温度传感器进行温度检测，单片机和无线数据传输模块实现无线传输，蜂鸣器和单片机实现超温报警，通过数码管实现温度实时显示，最终设计一个无线温度监控系统，使温度监控更加方便。
[11]赵建领.51单片机开发与应用技术详解[M].北京:电子工业出版社,2009:100-125．
[12]孙惠芹.单片机项目设计教程[M].北京:电子工业出版社,2009.
[13]杨居义.单片机原理与工程应用[M].北京:清华大学出版社,2009.
[14]秦龙.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2004.
无线检测网络技术的诞生可以追溯到上世纪70年代，那时就出现了将传统传感器采用点对点传输的方式连接起来的网络，从而构成了传感网络的雏形，也就是第一代的传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络不但具备了数据采集的能力而且还能够实现多种信息的综合处理，并通过与传感控制器的互联，组成了一个具有信息综合处理能力的检测网络，这就是第二代的传感网络。这两代传感器网络大多基于有线传输方式，由于有线传输方式与生俱来的局限性，从而使得这两代传感网络没有得到太大发展。
[7]胡泉,谢芳.C语言程序设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2009:135-166.
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高廓，田小建，田宁君利用nRF24E1做的多点无线温湿度测量系统，介绍了基于单片无线收发芯片nRF24E1的短距离无线多点温湿度测量系统的设计思想和实现过程。系统以嵌入51单片机内核的单片射频收发芯片nRF24E1为核心，采用数字式温度传感器DSl8B20及模拟式湿度传感器HMl500，应用传感技术、无线收发技术及计算机技术，实现多点温度、湿度数据的采集和短距离无线传输。
[3]徐晨.微机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2004:56-87.
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[6]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2009:16-40.
五、研究进度安排
毕业设计进度安排
1.2013.1.27-2013.3.5：查找资料、搜集相关素材
2.2013.3.6-2013.3.17：完成需求分析
3.2013.3.18-2013.3.27：完成概要设计并完成开题报告
4.2013.3.28-2013.4.15：完成详细设计