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畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 智能自動避障小車 專 業(yè) 名 稱 電子信息工程 班 級 學 號 10040135 學 生 姓 名 王雍赟 指 導 教 師 楊焱 填 表 日 期 2014 年 2 月 25 日 一、 選題的依據(jù)及意義： 近年來,我國設施農(nóng)業(yè)得到了迅猛發(fā)展,已成為世界上溫室栽培面積最大的國家;雖然也從美國、以色列、荷蘭、澳大利亞、日本等一些農(nóng)業(yè)設施發(fā)達國家引進了一些先進的成套溫室測控設備,但由于其造價昂貴,并且其設計思路不適合我國的國情,從而推廣和使用效果并不理想。我國現(xiàn)有的設施環(huán)境監(jiān)控儀器設備以大型監(jiān)控系統(tǒng)為主,這些儀器設備向用戶傳達信息的途徑較單一，具有很大的使用局限性；儀器體積較大，且只有專業(yè)技術人員才能操作，使用攜帶不方便,故障率高,能耗大。總體上講,我國溫室設施機構(gòu)相對簡陋,缺乏配套技術。 針對現(xiàn)有的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)信息獲取準確性的不足，我們研制出能夠以網(wǎng)絡化方式實現(xiàn)監(jiān)測溫室內(nèi)植物生長環(huán)境有關的多種參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，提出需要優(yōu)化布置溫室內(nèi)的傳感器，使獲得的信息能準確地反映溫室內(nèi)的狀況；需要綜合利用來自多傳感器的信息，提高測控系統(tǒng)的性能和減少能源消耗的問題。 本論文運用現(xiàn)代傳感技術、通訊技術、自動檢測技術和計算機技術，研制了一套能夠?qū)紵熡缁貎?nèi)溫濕度、光照度以及二氧化碳濃度進行良好測量的裝置，該裝置采用主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由下位計算機和上位計算機構(gòu)成。下位計算機以AT89C51單片機為核心，上位計算機則利用無線傳輸與下位計算機進行通訊，通過LCD液晶顯示屏進行顯示，實現(xiàn)對溫濕度、光照度以及二氧化碳濃度的顯示、存儲、歷史數(shù)據(jù)的查詢。 本論文具體內(nèi)容包括裝置原理、結(jié)構(gòu)設計及軟硬件設計，同時通過實驗室模擬實驗對該測量裝置進行了標定和測試。恰當?shù)亟Y(jié)合了農(nóng)業(yè)、林業(yè)種植和花卉栽培領域的特點，采用了計算機技術和先進的數(shù)字溫濕度傳感器技術，克服了傳統(tǒng)模擬式溫濕度傳感器的不穩(wěn)定、誤差大、容易受干擾、需要定期校準等嚴重缺陷，本儀器測量數(shù)據(jù)準確，精度高，運行穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，在農(nóng)業(yè)溫室大棚、林業(yè)、花卉栽培、糧庫、倉庫、企業(yè)生產(chǎn)加工等領域具有廣闊的應用前景。 本系統(tǒng)主要是針對低技術能力人員使用而開發(fā)的，可滿足城鎮(zhèn)一級的用戶需求；產(chǎn)品成本低，可大面積推廣應用；運用無線網(wǎng)絡通信、MODBUS協(xié)議、LABVIEW等先進技術，保證了產(chǎn)品的先進性。因此采這種網(wǎng)絡化多點監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以滿足育苗大棚的需求，并且還具有一定的推廣價值。 二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢： 2.1 國內(nèi)外研究概況 該監(jiān)測系統(tǒng)的設計實際上就是多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示和存儲。它起始于20世紀中期，在過去的幾十年里，隨著信息領域各種技術的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術也取得了長足的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向。各種領域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學實驗、飛機飛行、地震數(shù)據(jù)采集領域已經(jīng)得到應用。 2.2 發(fā)展趨勢 微電子技術的一系列成就以及微型計算機的廣泛應用，不僅為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應用開拓了廣闊的前進，也對數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 （1） 新型快速、高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 部件不斷涌現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。 （2） 高性能單片機的問世和各種數(shù)字信號處理器的涌現(xiàn)，進一步推動了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用。 （3） 智能化傳感器（Smarts nor）的發(fā)展，必將對今后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。 （4） 與微型機配套的數(shù)據(jù)采集部件的大量問世，大大方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個領域里應用并有利于促進數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術進一步發(fā)展。 （5） 分布式數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的一個重要趨勢。 三、研究內(nèi)容及實驗方案： 3.1 研究內(nèi)容及要求 (1) 采用溫濕度傳感器； (2) 無線模塊通訊監(jiān)測、控制 3.2 實驗方案 下面介紹兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案： 方案一：采用STC89C52單片機等廉價低速的單片機作為系統(tǒng)的處理器。此設計方案的特點是成本低、數(shù)據(jù)采集能力和實時性較差，適用于簡單的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)。 方案二：采用MSP430單片機或者DSP等作為系統(tǒng)的處理器。因為此類單片機具有數(shù)據(jù)處理能力強、工作速率快等特點，因而可以用于任務繁重，實時性要求高的系統(tǒng)中，但是其經(jīng)濟成本也要求較高。 結(jié)合本次設計要求及實驗條件，以及對上述兩方案的比較，我們最終采用單片機STC89C52作為本次設計的方案。 3.2.1 硬件模塊設計 本文的主要工作是研究與設計一種基于STC89C52的溫濕度濃度的監(jiān)測系統(tǒng)，使之用于烤煙育苗基地及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面，在實用中具有非常廣闊的應用前景。該測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個參數(shù)的實時測量和顯示。系統(tǒng)包括硬件設計和軟件設計兩部分。硬件電路包括單片機控制芯片、各參數(shù)測量及顯示電路，軟件部分包括響應信號采集、處理程序及單片機接口子程序等，實現(xiàn)實時測量溫度和濕度并進行顯示。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用單位機作為處理單元進行控制。傳感器負責對外界的信息采集。系統(tǒng)框圖如下圖： 控制電路 SHT10溫濕度檢測 STC89C52 單片機 液晶顯示屏 STC89C52 單片機 CC1101 無線 模塊 CC1101 無線 模塊 液晶顯示屏 圖1 系統(tǒng)整體框圖 溫度、濕度是本次設計所需監(jiān)測的兩個被測量，所以數(shù)據(jù)采集電路是本次設計的重點，其設計的好與壞決定了系統(tǒng)能否滿足設計要求。而且所設計電路的簡易、可靠、準確、穩(wěn)定程度也都是必須考慮的問題。其中采用先進的數(shù)字溫濕度傳感器（SHT10）,方便地實現(xiàn)溫濕度的連續(xù)采集和存儲。 3.2.2 軟件模塊設計 系統(tǒng)功能分為主功能模塊和子功能模塊等各部分來設計，它包括了顯示程序、溫濕度采集程序、控制程序、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序等。 中心控制單元MCU軟件流程圖如圖1所示。 圖2 軟件流程圖 四、目標、主要特色及工作進度 本論文著重以下幾個方面的研究： (1) 信號檢測(信號包括：溫度、濕度) (2) 液晶顯示； 畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： （1）第1-3周 資料查詢、制定路線，完成開題報告 （2）第4-6周 制作系統(tǒng)硬件控制器電路 （3）第9-13周 協(xié)助系統(tǒng)軟件的編制 （4）第14-16周 系統(tǒng)整體調(diào)試 （5）第17-18周 撰寫論文和答辯 五、參考文獻 [1] 葉紅梅，李麗敏. 基于單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).2002，No.4 [2] 范紅剛. 51單片機自學筆記. 北京航空航天大學出版社，2009 [3] 沙占友. 智能化傳感器原理與應用. 北京：電子工業(yè)出版社，2004，99~108. [4] 王琳，商周，王學偉.數(shù)據(jù)采集的發(fā)展及應用. 電測與儀表，2004，No.464 [5] 張毅剛. MCS-51單片機原理及應用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004，81~94 [6] 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列單片機原理與接口技術. 北京：人民郵電出版社，2004，187~216. [7] 林伸茂. 8051單片機徹底研究經(jīng)驗篇. 北京：人民郵電出版社，2004，7~14. [8] A.Neto,H.Fernandes,A.Duarte, Firesignal-Data acquisition and control system software.FusionEnginnering and Design 82(2007)1358-1364 [9] 何希才. 傳感器及其應用電路. 北京：電子工業(yè)出版社，2001，36~47. [10] Intel：MCS-51 Family of Single Chip Mirocomputers User’s Manual,1990，3~9. [11] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.《8051單片機實踐與應用》[M].北京：清華大學出版社，2002. [12] 高峰，《單片微型計算機與接口技術》[M].北京：科學出版社，2003.