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電子信息工程論文開題報告范例
開題報告是課題確定之后，研究人員在正式開展研究之前制訂的整個課題研究的工作計(jì)劃，以下是小編搜集整理的電子信息工程論文開題報告范例，歡迎閱讀參考。
題目： 列車運(yùn)行系統(tǒng)中的無線收發(fā)裝置設(shè)計(jì)
1 本課題的目的和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢
1.1 課題的目的和意義
數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)是各種智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送大部分 采用有線數(shù)據(jù)傳送方式，如并行傳送、串行傳送和CAN總線等等。在有線數(shù)據(jù)傳輸方式當(dāng)中。數(shù)據(jù)的傳輸載體是雙絞線、同軸電纜或光纖。其實(shí)，數(shù)據(jù)傳輸還可以用無線傳輸方式，即通過空氣或真空實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。相比于傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式，無線傳輸方式可以不考慮傳輸線纜的安裝問題，從而節(jié)省大量線纜，降低施工難度和系統(tǒng)成本。我們所熟知的遙控遙測、無線抄表、門禁系統(tǒng)、水文氣象控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)等等，都已經(jīng)都逐步采用無線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。
隨著國家大力發(fā)展高鐵、動車等行業(yè)，我國的鐵路列車事業(yè)飛速地發(fā)展，伴隨著當(dāng)今電子科技的飛速發(fā)展，我國軌道鐵路發(fā)展前景很被看好，可是，由此帶來的負(fù)面效應(yīng)也慢慢顯現(xiàn)。去年的7?23動車事故中我們可以深刻的認(rèn)識到無線通信對鐵路安全運(yùn)營的重要作用。因而設(shè)計(jì)一個列車運(yùn)行系統(tǒng)中的無線收發(fā)裝置是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ难芯空n題。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平
目前，在遙控遙測、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、無線遙控系統(tǒng)、無線鼠標(biāo)鍵盤等許多應(yīng)用領(lǐng)域，都采用無線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。NRF905作為無線收發(fā)模塊、利用SPI口實(shí)現(xiàn)雙向通訊的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它具有功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于列車運(yùn)行系統(tǒng)、以及列車無線通信等應(yīng)用領(lǐng)域等，而在人工和自動轉(zhuǎn)換軌道道岔、緊急報警、控制車廂溫度等領(lǐng)域的應(yīng)用也正有條不紊的展開。
近年來，利用無線收發(fā)裝置進(jìn)行的溫度檢測系統(tǒng)在理論上發(fā)展比較成熟，但在實(shí)際測量和控制中，如何保證快速實(shí)時地對溫度進(jìn)行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對所測溫度場進(jìn)行較精確的控制，仍然是目前需要解決的問題。溫度測控技術(shù)包括溫度測量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩個方面。在溫度的測量技術(shù)中，接觸式測溫發(fā)展較早，這種測量方法的優(yōu)點(diǎn)是:簡單、可靠、低廉、測量精度較高，一般能夠測得真實(shí)溫度;但由于檢測元件熱慣性的影響，響應(yīng)時間較長，對熱容量小的物體難以實(shí)現(xiàn)精確的測量，并且該方法不適宜于對腐蝕性介質(zhì)測溫，不能用于超高溫測量，難于測量運(yùn)動物體的溫度。另外的非接觸式測溫方法是通過對輻射能量的檢測來實(shí)現(xiàn)溫度測量的方法，其優(yōu)點(diǎn)是:不破壞被測溫場，可以測量熱容量小的物體，適于測量運(yùn)動物體的溫度，還可以測量區(qū)域的溫度分布，響應(yīng)速度較快。但也存在測量誤差較大，儀表指示值一般僅代表物體表觀溫度，測溫裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴等缺點(diǎn)。因此，在實(shí)際的溫度測量中，要根據(jù)具體的測量對象選擇合適的測量方法，在滿足測量精度要求的前提下盡量減少投入。
結(jié)合無線收發(fā)裝置中的溫度檢測設(shè)備，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1°C。國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.5~0.0625°C。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125°C，測溫精度為±0.2°C。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。
1.3 發(fā)展趨勢
隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的變革和發(fā)展，無線通訊技術(shù)已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢在各個領(lǐng)域當(dāng)中逐步得到應(yīng)用。無線通訊傳輸技術(shù)具有成本低、無需通訊電纜、不受應(yīng)用環(huán)境限制、組態(tài)靈活、重構(gòu)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這就給無線通信技術(shù)帶來了很大的發(fā)展空間。無線收發(fā)系統(tǒng)在越來越朝著無線通信領(lǐng)域發(fā)展。無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。同樣，列車運(yùn)行系統(tǒng)中的一些設(shè)備正朝著無線化方向發(fā)展，這主要表現(xiàn)在不同的接入接入技術(shù)有不同的覆蓋范圍，不同的適用領(lǐng)域，不同的技術(shù)特點(diǎn)，不同的接入速率。各種無線技術(shù)互補(bǔ)發(fā)展，各盡所長，想接入多元化，網(wǎng)絡(luò)一體化，應(yīng)用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并逐步實(shí)現(xiàn)與列車控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，一個更加健全的基于無線通信的列車控制技術(shù)會早日發(fā)展起來的。
2 文獻(xiàn)查閱、調(diào)研情況
2.1 文獻(xiàn)綜述
在文獻(xiàn)查閱期間，我分別對一些大量學(xué)習(xí)了于課題相關(guān)的書籍進(jìn)行了查閱，�！秵纹瑹o線收發(fā)集成電路原理與應(yīng)用》[1]主要介紹了無線收發(fā)的工作原理，許多應(yīng)用讓我能夠更加深入地了解了無線模塊的工作條件和一些參數(shù)的設(shè)置。《單片無線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)》[3]主要列舉了一些無線收發(fā)模塊和單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，其中基于RF109的2.4 GHz 數(shù)字?jǐn)U頻收發(fā)器電路對于了解本課題的無線收發(fā)頻率有一定的幫助，使我更加地深入了解了兩塊模塊要保持同步的條件，一些參數(shù)等等�！抖叹嚯x無線數(shù)據(jù)通信入門與實(shí)戰(zhàn)》[4]則是別以目前世界上廣泛應(yīng)用的8051內(nèi)核無線片上系統(tǒng)(SoC)NRF9E5、NRF24E1、CCl010以及無線芯片NRF905、CCll00為中心，介紹無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的原理和實(shí)戰(zhàn)，通過這本書，讓讀者能夠更加全面地了解NRF905無線收發(fā)模塊是怎么工作的，它是如何與單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的傳送的等等。《無線信號傳輸裝置及傳輸方法》[5]，從中我了解到無線收發(fā)的基本原理以及如何與單片機(jī)有機(jī)地一起工作，與本課題中用到的NRF905無線收發(fā)模塊相似，同時，也學(xué)到了關(guān)于單片無線發(fā)射與接收電路的分析方法、電路結(jié)構(gòu)、工作原理等相關(guān)知識，使我對本課題的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具有一定的認(rèn)識與幫助。通過這些理論知識的鋪墊，我也全面了解了Nordic NRF905無線數(shù)據(jù)通信收發(fā)芯片以及對8051片上系統(tǒng)的認(rèn)識，對于我后期完成系統(tǒng)的構(gòu)架和電路圖的繪制有一定的啟示作用。
2.2 調(diào)研情況
為了加深對課題的理解，做課題期間我查找考察了鐵路列車運(yùn)行地對車無線安全監(jiān)控系統(tǒng)，。鐵路列車運(yùn)行地對車無線安全監(jiān)控系統(tǒng)(該系統(tǒng)讓我對無線系統(tǒng)有一個整體的認(rèn)識，對本課題的后期系統(tǒng)構(gòu)建有一定的幫助),這其中它包括了多個地面監(jiān)測設(shè)備 、現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于它還包括、多個第一無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置、第二無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置、以及列車運(yùn)行安全提示儀(。通過對這些硬件裝置的學(xué)習(xí)，使我對硬件的總體設(shè)備有了一個更深的認(rèn)識有一個更深的深度，對本課題中的硬件的構(gòu)建有一定的幫助)。 鐵路列車運(yùn)行地對車無線安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式比較復(fù)雜，每個地面監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出輸入端分別連接一個第一無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)輸入輸出端，每個第一無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的天線端都通過現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與第二無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的天線端無線數(shù)據(jù)連接，第二無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接列車運(yùn)行安全提示儀的數(shù)據(jù)輸入輸出端，列車運(yùn)行安全提示儀的RS-485數(shù)據(jù)總線通信端連接 TAX2型機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置的通訊記錄單元RS-485通信端(，從這些通信協(xié)議中我學(xué)會了這其中各模塊之間通信需要遵守的一些所使用的協(xié)議和原理，讓我對本課題的數(shù)據(jù)通信方面和同步技術(shù)研究的實(shí)現(xiàn)會有點(diǎn)幫助)，。另外，還有無線傳感器在鐵路列車軸溫檢測方面的應(yīng)用，和RFID技術(shù)在列車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，使我了解了CTCS-2級列車控制系統(tǒng)中的射頻技術(shù)，。我國鐵路施工線路上使用的無線數(shù)字收發(fā)可視對講機(jī)，功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)三百米左右無干擾的可視化，通過它可以實(shí)時地報告鐵路列車施工情況以及沿線的環(huán)境等等。
3 本課題的基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)
3.1 本課題的基本內(nèi)容
采用NRF905芯片設(shè)計(jì)一個無線收發(fā)模塊，配合AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行無線通信，這其中包括可以進(jìn)行單雙向開關(guān)控制、模擬列車運(yùn)行系統(tǒng)遇到特殊情況是所作出的發(fā)出警報、溫度監(jiān)控等功能。大致可以用如下層次來表示。：
3.1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1 NRF905無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)
利用PROTEL軟件畫出電路圖，設(shè)置好各參數(shù)，封裝等，先可以進(jìn)行電路板的焊接，下載好程序之后進(jìn)行調(diào)試。
2 8051單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
利用所學(xué)知識，制作單片機(jī)的最小系統(tǒng)，可以使用PROTUES進(jìn)行軟件仿真。
3.1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)單個開關(guān)調(diào)試程序
2 設(shè)計(jì)雙開關(guān)按鈕動作程序
3 設(shè)計(jì)模擬列車車廂內(nèi)溫度顯示程序(預(yù)想)
3.2 本課題的重點(diǎn)
1. 學(xué)會使用PROTEL軟件進(jìn)行電路圖繪制。
2. 掌握8051單片機(jī)的工作原理并能與NRF905芯片通信。
3. 了解NRF905模塊的基本知識并能運(yùn)用到實(shí)際中。
4. 學(xué)會使用PROTEUS軟件進(jìn)行電路圖的仿真。
5. 程序的設(shè)計(jì)。
6. 系統(tǒng)的調(diào)試并完成課題。
3.3 本課題的難點(diǎn)
本課題的難點(diǎn)在于：
1. 如何讓單片機(jī)與無線收發(fā)模塊能夠有機(jī)結(jié)合起來以及不收干擾影響
2. 程序的設(shè)計(jì)并能夠正常調(diào)試。
3. 溫度的顯示以及超過一定溫度給出報警表示。
4 解決問題的方法、手段、措施等
4.1 擬采取的方法和技術(shù)
方案1：單個開關(guān)動作程序。
具體方法：首先，先到網(wǎng)上或圖書館查找相關(guān)的資料，了解本課題所涉及的硬件和軟件知識，有一定的認(rèn)識。其次，因?yàn)楸菊n題主要是以單片機(jī)為主，所以可以先設(shè)計(jì)一個最小系統(tǒng)，讓單片機(jī)能夠跑一下LED程序，能夠調(diào)試通過或者也可以使用PROTEUS軟件進(jìn)行模擬仿真看能否可行;然后就是使用PROTEL軟件進(jìn)行相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)，包括仔細(xì)研究NRF905無線收發(fā)模塊的芯片資料，了解相關(guān)參數(shù)之后，進(jìn)行無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì);最后，就是使用KEIL C51軟件進(jìn)行程序的編寫，讓兩塊NRF905模塊能夠相互通信，即按發(fā)送端KEY1，對應(yīng)接收端蜂明器響，按發(fā)送端KEY2，對應(yīng)接收端繼電器開關(guān)操作，這算基本調(diào)試完程序了。
方案二：雙開關(guān)動作程序。
具體方法：其實(shí)雙開關(guān)動作程序原理就是任何一方，按發(fā)送端KEY1，自身顯示1，對方也顯示1，按發(fā)送端KEY2，自身顯示2，對方也顯示2，按發(fā)送端KEY3，自身顯示3，對方也顯示3，這個顯示模塊就可以使用LED8段數(shù)碼管顯示出來，先可以進(jìn)行程序的編寫讓其能夠正常的顯示0-9的數(shù)字，然后進(jìn)行鍵盤數(shù)碼管和NRF905無線收發(fā)模塊的軟件設(shè)計(jì)，調(diào)試并完成設(shè)計(jì)。
方案三：溫度顯示程序。
這個方案要在前面兩個方案能夠通過的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樯婕暗哪K比較多，還在預(yù)想中，所以還沒付諸實(shí)行。
4.2 選擇的工具
本次課題將要使用STC89C51RD+開發(fā)板進(jìn)行硬件與軟件的輔助調(diào)試。，
STC89C51RD+開發(fā)板特點(diǎn)：
增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周期，12時鐘/機(jī)器周期8051CPU。
工作電壓：5.5V-3.4V(5V單片機(jī))滿足低功耗需求。
工作頻率范圍：0-40 MHz，相當(dāng)于普通8051的 0-80 MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48 MHz。
片上集成1280字節(jié)/512字節(jié) RAM 滿足程序容量的需要。
EEPROM功能。
看門狗。
工作溫度范圍：0-75℃ /-40-+85℃。
本次課題還采用NRF905芯片作為無線收發(fā)模塊，。
模塊特點(diǎn)：
(1) 433/868/915Mhz 開放ISM 頻段免許可證使用。
(2) 最高工作速率50kbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合，傳輸距離： 開闊地傳輸500米,距離傳輸視具體環(huán)境而定 ;
(3)接收靈敏度：-100dBm，最大發(fā)射功率: 10mW (+10dBm)，瞬間最大
工作電流: <30mA，125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要 ;
(4) 內(nèi)置硬件CRC 檢錯和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制 ;
(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，一般情況下，請使用3.3V供電待機(jī)模式下狀態(tài)僅為2.5uA ，收發(fā)模式切換時間 < 650us ;
(6) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時才會輸出數(shù)據(jù)(提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便 ;
(7) TX Mode: 在+10dBm情況下，電流為30mA; RX Mode: 12.2mA ;
(8) 標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，便于嵌入式應(yīng)用;
硬件方面除了開發(fā)板，就是一些焊錫絲、電烙鐵、電路板等一些工具。
軟件:主要使用
1.:PROTEL99SE、
2.keilC51和
3.PROTEUS仿真軟件。
4.3 工作進(jìn)度安排
1. 1、20xx-1-15至2-17 查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案
2. 20xx-2-18至2-26 撰寫開題報告
3. 20xx-2-26至3-26 學(xué)習(xí)NRF905模塊和單片機(jī)系統(tǒng)
4. 20xx-3-26至4-26 程序編寫
5. 20xx-4-27至5-26 硬件和軟件的調(diào)試
6. 20xx-5-27至6-10 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
7. 20xx-6-11至6-22 準(zhǔn)備及參加畢業(yè)答辯
5 論文提綱
1. 摘要
2. 前言
3. 系統(tǒng)硬件介紹
4. 系統(tǒng)軟件介紹
5. 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
6. 程序設(shè)計(jì)
7. 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
8. 謝詞
9. 參考文獻(xiàn)
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