無(wú)線數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)開(kāi)題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱:無(wú)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(zhuān)業(yè)電子信息工程班級(jí)電子051班學(xué)號(hào)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(guó)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(wú)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(wú)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(wú)線遙控系統(tǒng)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線RS485/232數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，這些都離不開(kāi)無(wú)線傳輸技術(shù)的高速發(fā)展！對(duì)于短距離無(wú)線數(shù)傳的實(shí)現(xiàn)，方法有三種：紅外方案、藍(lán)牙方案、nRF方案。對(duì)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?yàn)樗{(lán)牙的傳輸量較大，往往幾百Kbps，因此藍(lán)牙硬件設(shè)計(jì)、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(jiǎn)單、軟件開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。由此可見(jiàn)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(wú)方向性與穿墻優(yōu)勢(shì)，但是它開(kāi)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(jì)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(jiǎn)單、軟件開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，傳輸幾十米、數(shù)百米，甚至更遠(yuǎn)，滿足設(shè)計(jì)需要，其開(kāi)發(fā)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低與藍(lán)牙。因此綜合考慮設(shè)計(jì)成本高低、軟件開(kāi)發(fā)難易、傳輸距離遠(yuǎn)近、抗干擾能力等各個(gè)因素，我認(rèn)為選用nRF方案作為無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸方案應(yīng)該是最優(yōu)方案。國(guó)外研究現(xiàn)狀分析目前，藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)在國(guó)外的名氣越來(lái)越大，推廣藍(lán)牙技術(shù)的熱潮一浪高過(guò)一浪。但同時(shí)也一直能聽(tīng)到這樣的聲音：例如一些擅長(zhǎng)無(wú)線短距離的公司并沒(méi)開(kāi)發(fā)Bluetooth方面的產(chǎn)品。他們并不看好藍(lán)牙這塊市場(chǎng)。藍(lán)牙3年多前談到很多，但現(xiàn)在還沒(méi)有在市場(chǎng)上看到什么產(chǎn)品，因?yàn)橛脩糁饕紤]實(shí)用性、成本問(wèn)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?yàn)樗{(lán)牙的傳輸量較大，往往幾百Kbps，因此藍(lán)牙硬件設(shè)計(jì)、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(jiǎn)單、軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易。2、藍(lán)牙成本高，藍(lán)牙只有大批量時(shí)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(shí)用、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。3、藍(lán)牙很少有實(shí)用的例子，而Nordic的RF芯片已經(jīng)投入實(shí)用了，如2001新款奔馳轎車(chē)的安全系統(tǒng)就采用了Nordic的nRF芯片。由此可見(jiàn)在由于nRF方案的實(shí)用性強(qiáng)、成本低，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，其產(chǎn)品還大量應(yīng)用于玩具市場(chǎng)，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(pán)、鼠標(biāo)市場(chǎng)。與藍(lán)牙相比有著更廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析：2在眾多國(guó)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(shí)，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(guó)內(nèi)的應(yīng)用還非常少，而短距離無(wú)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(wú)線通信芯片產(chǎn)品（NRF系列）和技術(shù)引進(jìn)了中國(guó)，結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出了具有良好性價(jià)比的各種解決方案，其產(chǎn)品和方案已被國(guó)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(guó)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(jì)，所以使用時(shí)對(duì)周?chē)蓴_很小，無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S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(wú)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(jiǎn)單、軟件開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)正在針對(duì)該系列產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)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(wú)線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用戶的產(chǎn)品只需最短的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)時(shí)間，并且從一開(kāi)始就擁有完美的性能。這種低成本無(wú)線通信技術(shù)和解決方案適合中國(guó)國(guó)情，相信短距離無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)在中國(guó)擁有更廣闊的市場(chǎng)前景。二、研究方案1研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題研究目標(biāo)：深圳市普祿科智能檢測(cè)設(shè)備有限公司制定的研制目標(biāo)是研制無(wú)線數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，它通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將多達(dá)255臺(tái)的前端數(shù)據(jù)采集裝置和主機(jī)連接起來(lái)，主機(jī)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS(RTU)訪問(wèn)命令控制各個(gè)分機(jī)（前端數(shù)據(jù)采集裝置）工作。主機(jī)可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算等操作，并可繪制出各個(gè)采集點(diǎn)的歷史曲線圖。該系統(tǒng)可應(yīng)用于機(jī)車(chē)檢測(cè)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(shí)時(shí)報(bào)警和維修預(yù)報(bào)。研究?jī)?nèi)容：理解無(wú)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(jì)，畫(huà)出PCB圖，制作電路板；用ARM/C語(yǔ)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(yàn)證其正確性；編制系統(tǒng)使用說(shuō)明文檔。擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：通訊協(xié)議的編寫(xiě)；NRF905的工作模式間的控制和寄存器配置問(wèn)題；主機(jī)和各個(gè)分機(jī)之間的通訊問(wèn)題；硬件調(diào)試和軟件調(diào)試問(wèn)題。2擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案研究方法：通過(guò)查閱相關(guān)資料，綜合考慮設(shè)計(jì)難度、設(shè)計(jì)周期，硬件成本與性能比，找出既能能滿足設(shè)計(jì)要求3又能降低成本的總方案。通過(guò)使用AltiumDesigner6.0、ARMDeveloperSuite等完成硬件、軟件的具體設(shè)計(jì)。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(yàn)證主機(jī)與各分機(jī)之間的通訊有無(wú)問(wèn)題，最后綜合調(diào)試整個(gè)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(hào)。2、熟悉MODBUS(RTU)的協(xié)議。3、用AltiumDesigner6.0完成原理圖的設(shè)計(jì)，PCB圖繪制，制作電路板。4、用ARM芯片LPC2132完成對(duì)收發(fā)模塊NRF905的控制。5、用ARM/C開(kāi)發(fā)工具ARMDeveloperSuite進(jìn)行ARM程序編程，完成與整個(gè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。6、不斷對(duì)軟件進(jìn)行修改驗(yàn)證排錯(cuò)，直到滿足系統(tǒng)要求。實(shí)驗(yàn)方案：1、編程實(shí)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(jì)。3、實(shí)現(xiàn)主機(jī)與多個(gè)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(guò)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(duì)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(jì)（論文）進(jìn)展和成果13周：查閱文獻(xiàn)、資料，完成方案的初