基于zigbee技術(shù)的數(shù)字式溫度檢測模塊設(shè)計開題報告

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告</p><p><b>　　1.選題意義</b></p><p>　　在雞舍現(xiàn)場，由于生產(chǎn)環(huán)境復雜造成的諸多不便，使得工作人員不能時時刻駐留在現(xiàn)場來檢查設(shè)備是否能夠正常運行，雞舍溫度是否適宜。所以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€環(huán)境適宜的控制中心的需求就顯得迫切了，這樣一來工作人員想要獲取設(shè)備信息，只需要在控制中心將控制指令

2、發(fā)送給現(xiàn)場指定模塊進行特定操作，然后等待反饋信息即可。但是，在大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}也會隨之被放大了，因為現(xiàn)場面積大、需要傳輸信息量大，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式在暫用大量資源的情況下，卻不能滿足實際應(yīng)用中會出現(xiàn)的多變的需求。而且當被測點處于運動狀態(tài)、所處環(huán)境條件不允許或者無法鋪設(shè)通信電纜時，勢必會出現(xiàn)致數(shù)據(jù)無傳輸，此時便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M行采集數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>　　近幾年隨著電子技

3、術(shù),傳感器技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展,推動了現(xiàn)代意義的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的崛起,并且在軍事、民用方面都得到了廣泛的應(yīng)用與成功。以ZigBee技術(shù)為核心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其低功耗、低速率、低成本,網(wǎng)絡(luò)容量大、可靠性高的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)控制、數(shù)字家庭、智能樓宇監(jiān)控、小區(qū)水電抄表等領(lǐng)域 。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network）綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進技

4、術(shù)，能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。ZigBee技術(shù)基于IEEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的，是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的先進的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，同時又減少了現(xiàn)場布線帶來的各種問題，可實現(xiàn)智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　本課題采用Z

5、igbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字測溫技術(shù)設(shè)計溫度傳感傳感模塊，可廣泛適用于醫(yī)藥、食品、電子、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)的車間、倉庫、機房和室內(nèi)環(huán)境的溫度的觀測記錄。</p><p>　　2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述</p><p>　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)在國外技術(shù)的研究起步較早，也比較成熟。 ZigBee聯(lián)盟是成立于2002年8月，促進了ZigBee的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，Chad&con、Ember、Free

6、Scale、Honeywll、Motorala、Philaddrs和Sansung等公司共同成立了ZigBee聯(lián)盟，和現(xiàn)在已經(jīng)吸引到數(shù)百芯片公司，無線節(jié)點企業(yè)和開發(fā)人員，包括IC設(shè)計，家電，通信節(jié)點，網(wǎng)址服務(wù)，玩具以及其他制造商，該聯(lián)盟已經(jīng)包含150多名成員。并有許多廠家將生產(chǎn)的ZigBee產(chǎn)品。</p><p>　　國內(nèi)研究起步較晚，國內(nèi)廠家的ZigBee模塊一般是由芯片制造商的數(shù)量和價格上以及其他的限制，國內(nèi)

7、市場大部分都是由國外占領(lǐng)，沒有成熟的獨立開發(fā)ZigBee產(chǎn)品，只有幾個簡單的應(yīng)用程序。然而，隨著無線技術(shù)的發(fā)展趨勢，許多大學和研究機構(gòu)的發(fā)展，已開始向無線網(wǎng)絡(luò)，無線技術(shù)，應(yīng)用研究。特別是與我們生活密切相關(guān)的短距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多方面的應(yīng)用，如中國科學院計算技術(shù)研究所，專業(yè)從事無線技術(shù)，主要集中在無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，計算了自行研制的可低功耗的CPU。</p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)連接的ZigBee，可工作在2.6M

8、Hz(全球)、895GHz(歐洲)和957 GHz(美國)3個頻段上,分別具有最高270kbit/s、30kbit/s和50kbit/s的傳輸速率，ZigBee的傳輸距離在10-75m內(nèi),但仍可以繼續(xù)增加，并有一定的范圍。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有以下特點：</p><p>　　成本低： ZigBee模塊的成本在50元人民幣，預計能降到20元左右,并且ZigBee協(xié)議在規(guī)定上是免專利費的。過低成本對于ZigB

9、ee來說也是一個非常關(guān)鍵的因素。</p><p>　　功耗低：發(fā)射功率僅為1mW的ZigBee的傳輸速率較低，睡眠模式，低功耗，ZigBee設(shè)備是非常低的功耗。據(jù)估計，ZigBee設(shè)備的工作電源功耗低到可以只用兩個普通的干電池，并且可以堅持半年到一年多的設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，這是其他無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法相提并論的。</p><p>　　成本低：ZigBee模塊的超低成本ZigBee是非?？凸俚?。可能開

10、始成本是50元，預計下降的程度讓人可觀。</p><p>　　時間短：通信從休眠狀態(tài)下激活和反應(yīng)對策的時間都是挺可觀的，一臺網(wǎng)絡(luò)搜索無線設(shè)備如果反應(yīng)為20ms左右休眠狀態(tài)下激活時延為10ms左右。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求延遲無線控制（如工業(yè)控制應(yīng)用等）。</p><p>　　近年來，我國工業(yè)現(xiàn)代化的進程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長， </p><p><b&

11、gt;　　溫度傳感器（圖1）</b></p><p>　　帶動了傳感器市場的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學的物理量轉(zhuǎn)換為電學量，從而可以進行溫度精確測量與自動控制的半導體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率

12、測量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來汽車電子、消費電子行業(yè)的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。</p><p><b>　　3.主要研究內(nèi)容</b></p><p>　　我們通過了對系統(tǒng)開發(fā)難度，周期等方面的考慮，采用MC13213 為核心的系統(tǒng)。再加上溫度檢測電路、LED顯示電路、完成對

13、雞舍溫度的檢測。傳感器采用新型可編程溫度傳感器DS18B20，可以避免熱電阻或熱電偶作為溫度傳感器所造成的測量精度誤差過大等問題，同時DS18B20只需要一個I/O口便可以進行通信，它可以以更低的成本和更高的精度實現(xiàn)溫度的檢測。硬件設(shè)計包括：溫度傳感器輸出信號調(diào)理電路的設(shè)計、A/D模塊的選擇與設(shè)計。軟件的設(shè)計包括：溫度檢測程序設(shè)計等。用Protel繪制硬件電路圖。</p><p>　　4.擬采用的研究思路（方法、

14、技術(shù)路線、可行性論證等）</p><p>　　本模塊實現(xiàn)的主要功能有：</p><p>　　1、用LED管顯示雞舍溫度； 2、溫度檢測顯示范圍為–30°C~ 150°C ，溫度精度 ±0.3 °C（–20°C~ 50°C） ±0.5 °C其余范圍 ;</p><p>　　3、溫度

15、分辨率為0.1°C/°F</p><p>　　MC13213 為代表的 MC1321x 系列是 Freescale公司推出的第二代 ZigBee 產(chǎn)品，是一款支持 802.15.4/ZigBee 協(xié)議標準的低功耗</p><p>　　無線微控制器。MC13213 作為一個系統(tǒng)高度集成芯片，內(nèi)部集成了型號為HCS08GT60 的 8 位 MCU 和射頻收發(fā)模塊(RF)。M

16、C13213 的控制器部分與射頻25模塊的連線大部分集成在芯片內(nèi)部，這種設(shè)計簡化了節(jié)點的外圍電路的設(shè)計，其優(yōu)點在于提高了無線通信模塊的穩(wěn)定性，較好地解決了射頻收發(fā)與數(shù)字電路之間存在的信號串擾和噪音干擾等問題，并且降低了系統(tǒng)的成本。其內(nèi)部 RAM 中固化了 ZigBee 協(xié)議底層代碼，為用戶節(jié)省了購買 ZigBee 協(xié)議棧的費用并節(jié)省了編程時間。</p><p>　　所以MC13213可以滿足畢業(yè)設(shè)計要求.<

17、/p><p>　　5.研究工作安排及進度</p><p>　　我安排的進度如下： </p><p>　　第1周：下達任務(wù)書，布置寫開題報告，查看資料等。</p><p>　　第2周：學習MC13213的數(shù)據(jù)手冊、溫度檢測電路等相關(guān)資料。</p><p>　　第3周：用Protel畫MC13213電路圖和溫度檢測電路。<

18、;/p><p>　　第4周：確定方案，畫出方框圖、led管顯示電路模塊；</p><p>　　第5周：采用Protel軟件畫原理圖；</p><p>　　第6—7周：采用proteus進行初步的仿真</p><p>　　第8—9周：畢業(yè)實習</p><p>　　第9—11周：撰寫畢業(yè)論文初稿，熟悉編譯軟件；</p&g

19、t;<p>　　第12—13周：交畢業(yè)論文初稿； </p><p>　　第13—14周：編制代碼，調(diào)試代碼，</p><p>　　第15—17周：修改、打印畢業(yè)設(shè)計論文，進行畢業(yè)答辯。 </p><p>　　經(jīng)過老師的講解，一段時間的學習和查找資料，基本上已經(jīng)對本次的論文有了大概的了解，并且對它有了大概的思路，我相信在老師的幫助下和自己的努力下能在20

20、13年6月1日前應(yīng)該能夠圓滿的做完畢業(yè)設(shè)計。</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社，2006.</p><p>　　童詩白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社，2001.</p><p>　　陳汝全. 電子技

21、術(shù)常用器件應(yīng)用手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　蔡美琴，張為民，沈新群等. MCS51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]. 北京：高等教育出版社，1992.</p><p>　　何立民. MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計——系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1990.</p><p>　　牛昱光，單片機原理與接

22、口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　馬春燕，微機原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　夏路易，基于EDA的電子技術(shù)課程設(shè)計[M],北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　許科軍, 李曉林, 傳感器與檢測技術(shù).北京 ：電子工業(yè)出版社，2008. </p>

23、<p>　　朱清慧，張鳳蕊等 .Proteus教程—電子線路設(shè)計、制版與仿真.北京:清華大學出版社，2011.</p><p>　　夏路易，高文華，田建艷等.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教程. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　夏路易，高文華，田建艷等.單片機原理及應(yīng)用—基于51與高速SOC51.北京:電子工業(yè)出版社，2010.</p><p&g

24、t;　　夏路易，單片機技術(shù)基礎(chǔ)教程與實踐[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　潘新民，王燕芳.微型計算機控制技術(shù).北京: 高等教育出版社，2001.</p><p>　　51單片機學習網(wǎng)（http://www.51c51.com）.孫青安.51單片機C語言實踐與教程</p><p>　　宏晶科技（http://MCU-Memory.com）

25、.STC89C51RC/RD+系列用戶手冊</p><p>　　keil公司（http：//www.keil.com）.C51 Evaluation Software</p><p>　　周潤景,郝曉霞.傳感器與檢測技術(shù).[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009 </p><p>　　[20]dalsemi.DS18B20 Programmable Resolutio