无线数据采集分析系统开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告课题名称:无线数据采集分析系统系别电子信息与控制工程系专业电子信息工程班级电子051班学号姓名指导教师二六年六月一日1一、立论依据（论文的研究意义、国内外研究现状分析）论文研究意义：在现代工业的发展中，无线技术正快速应用于许多产品之中，与有线技术相比，无线技术主要具有成本低、携带方便、省去布线烦恼等优点。特别适用于工业数据采集系统、无线遥控系统、小型无线网络、无线RS485/232数据通信系统等，这些都离不开无线传输技术的高速发展！对于短距离无线数传的实现，方法有三种：红外方案、蓝牙方案、nRF方案。对这三种方法进行比较分析可知：1、红外传输有方向性强，但距离短，不能有遮挡物的缺点。2、蓝牙技术复杂度高，因为蓝牙的传输量较大，往往几百Kbps，因此蓝牙硬件设计、软件及其协议编程不但复杂而且昂贵；蓝牙成本高；由于蓝牙的工作频段在2.4G，所以它的传输距离只有10M。3、而基于nRF技术的产品具有成本更低、功耗更低、协议简单、软件开发更简易等特点。由此可见红外传输（IrDA）技术虽然很普及、很成熟，但是其距离太短，抗干扰能力差，传输速度慢；蓝牙科技（BLUETOOTH）虽然具有无方向性与穿墙优势，但是它开发成本高、软件及其协议编程不但复杂，传输距离只有10M，满足不了本设计的需要；而nRF方案集成了全部RF和基带处理，真正的单片化，具有成本更低、功耗更低、协议简单、软件开发更简易等特点，传输几十米、数百米，甚至更远，满足设计需要，其开发成本也远远低与蓝牙。因此综合考虑设计成本高低、软件开发难易、传输距离远近、抗干扰能力等各个因素，我认为选用nRF方案作为无线数据的传输方案应该是最优方案。国外研究现状分析目前，蓝牙（Bluetooth）技术在国外的名气越来越大，推广蓝牙技术的热潮一浪高过一浪。但同时也一直能听到这样的声音：例如一些擅长无线短距离的公司并没开发Bluetooth方面的产品。他们并不看好蓝牙这块市场。蓝牙3年多前谈到很多，但现在还没有在市场上看到什么产品，因为用户主要考虑实用性、成本问题等，而不论你采用的是什么技术。与普通RF技术比：1、蓝牙技术复杂度高。因为蓝牙的传输量较大，往往几百Kbps，因此蓝牙硬件设计、软件及其协议编程不但复杂而且昂贵；而Nordic的nRF芯片协议简单、软件开发简易。2、蓝牙成本高，蓝牙只有大批量时才有可能降为5美元/片；Nordic的nRF芯片一般在3美元以下。因此普通RF可实用、经济地实现无线通信。3、蓝牙很少有实用的例子，而Nordic的RF芯片已经投入实用了，如2001新款奔驰轿车的安全系统就采用了Nordic的nRF芯片。由此可见在由于nRF方案的实用性强、成本低，开发简单，其产品还大量应用于玩具市场，如目前流行的机器宠物。其中nRF905可用于手机、游戏机、遥控器、键盘、鼠标市场。与蓝牙相比有着更广泛的应用前景。国内研究现状分析：2在众多国外著名半导体厂商花巨资投入蓝牙芯片和技术的研发中时，由于技术不能完全统一，成本难以降低等原因，蓝牙技术在国内的应用还非常少，而短距离无线数传有着巨大的商机。迅通电子科技公司将挪威Nordic公司的无线通信芯片产品（NRF系列）和技术引进了中国，结合中国的实际情况，开发出了具有良好性价比的各种解决方案，其产品和方案已被国内多家知名厂商采用。该系列产品收发合一，工作频率一般为国际通用的ISM频段，采用低发射功率、高接收灵敏度的设计，所以使用时对周围干扰很小，无需申请许可证，传输速率为2076.8kbit/s，传输距离受环境影响，一般在几十米到数百米，可以非常方便与单片机串口连接，速率远大于普通单片机能够达到的上限，而在诸如远程抄表、双向无线数据传输等应用领域，完全可以满足其要求。与蓝牙产品相比，该产品具有成本更低、功耗更低、协议简单、软件开发更简易等特点。目前，国内一些企业正在针对该系列产品进行开发和系统集成工作，提供各种层次的技术方案。这样可以使用户迅速进入与世界同步的无线设计领域，用户的产品只需最短的设计及生产时间，并且从一开始就拥有完美的性能。这种低成本无线通信技术和解决方案适合中国国情，相信短距离无线通信技术将会在中国拥有更广阔的市场前景。二、研究方案1研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：深圳市普禄科智能检测设备有限公司制定的研制目标是研制无线数据采集分析系统，它通过无线传输模块将多达255台的前端数据采集装置和主机连接起来，主机发送标准的MODBUS(RTU)访问命令控制各个分机（前端数据采集装置）工作。主机可对采集的数据进行分析、计算等操作，并可绘制出各个采集点的历史曲线图。该系统可应用于机车检测方面，如：柴油机各缸运行状态、增压器出口压力、重要温度、电流、电压及各种表头参数的实时报警和维修预报。研究内容：理解无线数传在工业数据采集系统的重要性；用PROTEL完成数据采集板原理图的设计，画出PCB图，制作电路板；用ARM/C语言完成A/D数据采集以及控制NRF905接口的编程；完成通讯协议的编程；调试软硬件进一步验证其正确性；编制系统使用说明文档。拟解决的关键问题：通讯协议的编写；NRF905的工作模式间的控制和寄存器配置问题；主机和各个分机之间的通讯问题；硬件调试和软件调试问题。2拟采取的研究方法、技术路线、实验方案研究方法：通过查阅相关资料，综合考虑设计难度、设计周期，硬件成本与性能比，找出既能能满足设计要求3又能降低成本的总方案。通过使用AltiumDesigner6.0、ARMDeveloperSuite等完成硬件、软件的具体设计。制作电路板并与上位机结合进行软硬件的调试。验证主机与各分机之间的通讯有无问题，最后综合调试整个系统的正确性。技术路线：1、确定能满足要求的总体方案及所需元件型号。2、熟悉MODBUS(RTU)的协议。3、用AltiumDesigner6.0完成原理图的设计，PCB图绘制，制作电路板。4、用ARM芯片LPC2132完成对收发模块NRF905的控制。5、用ARM/C开发工具ARMDeveloperSuite进行ARM程序编程，完成与整个系统软件的设计。6、不断对软件进行修改验证排错，直到满足系统要求。实验方案：1、编程实现上主机与分机之间的通讯，然后构建通讯协议。2、完成主机的菜单式界面设计。3、实现主机与多个分机之间的通讯。3本论文的特色与创新之处1、采用标准的MODBUS(RTU)传输协议，使数据传输更加安全、可靠。2、采集速度及缓存容量均可通过软件编程设定，控制灵活方便。2、菜单界面新颖、美观、清晰；面对大众化使用者，有良好的人机界面，易于操作。4预期的设计（论文）进展和成果13周：查阅文献、资料，完成方案的初