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： 列車運行系統中的無線收發裝置設計
1 本課題的目的和意義、國內外研究現狀、水平和發展趨勢
1.1 課題的目的和意義
數據信息傳輸系統是各種智能化控制系統的重要組成部分，傳統的數據傳送大部分 采用有線數據傳送方式，如并行傳送、串行傳送和CAN總線等等。在有線數據傳輸方式當中。數據的傳輸載體是雙絞線、同軸電纜或光纖。其實，數據傳輸還可以用無線傳輸方式，即通過空氣或真空實現數據傳送。相比于傳統的有線數據傳輸方式，無線傳輸方式可以不考慮傳輸線纜的安裝問題，從而節省大量線纜，降低施工難度和系統成本。我們所熟知的遙控遙測、無線抄表、門禁系統、水文氣象控制系統、機器人控制系統、數字圖像傳輸系統等等，都已經都逐步采用無線方式進行遠距離數據傳輸。
隨著國家大力發展高鐵、動車等行業，我國的鐵路列車事業飛速地發展，伴隨著當今電子科技的飛速發展，我國軌道鐵路發展前景很被看好，可是，由此帶來的負面效應也慢慢顯現。去年的7?23動車事故中我們可以深刻的認識到無線通信對鐵路安全運營的重要作用。因而設計一個列車運行系統中的無線收發裝置是一個很有發展潛力的研究課題。
1.2 國內外研究現狀與水平
目前，在遙控遙測、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集、無線遙控系統、無線鼠標鍵盤等許多應用領域，都采用無線方式進行遠距離數據傳輸。NRF905作為無線收發模塊、利用SPI口實現雙向通訊的無線數據傳輸系統，它具有功耗低，抗干擾能力強，傳輸距離遠，設計簡單等優點，所以廣泛應用于列車運行系統、以及列車無線通信等應用領域等，而在人工和自動轉換軌道道岔、緊急報警、控制車廂溫度等領域的應用也正有條不紊的展開。
近年來，利用無線收發裝置進行的溫度檢測系統在理論上發展比較成熟，但在實際測量和控制中，如何保證快速實時地對溫度進行采樣，確保數據的正確傳輸，并能對所測溫度場進行較精確的控制，仍然是目前需要解決的問題。溫度測控技術包括溫度測量技術和溫度控制技術兩個方面。在溫度的測量技術中，接觸式測溫發展較早，這種測量方法的優點是:簡單、可靠、低廉、測量精度較高，一般能夠測得真實溫度;但由于檢測元件熱慣性的影響，響應時間較長，對熱容量小的物體難以實現精確的測量，并且該方法不適宜于對腐蝕性介質測溫，不能用于超高溫測量，難于測量運動物體的溫度。另外的非接觸式測溫方法是通過對輻射能量的檢測來實現溫度測量的方法，其優點是:不破壞被測溫場，可以測量熱容量小的物體，適于測量運動物體的溫度，還可以測量區域的溫度分布，響應速度較快。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，測溫裝置結構復雜，價格昂貴等缺點。因此，在實際的溫度測量中，要根據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。
結合無線收發裝置中的溫度檢測設備，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展。在20世紀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轉換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到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轉換器，分辨力一般可達0.5~0.0625°C。由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數據，其分辨力高達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換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉換器。目前，智能溫度傳感器的總線技術也實現了標準化、規范化，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可通過專用總線接口與主機進行通信。
1.3 發展趨勢
隨著信息技術和計算機科學的變革和發展，無線通訊技術已經成為一種發展趨勢在各個領域當中逐步得到應用。無線通訊傳輸技術具有成本低、無需通訊電纜、不受應用環境限制、組態靈活、重構性強等優點，這就給無線通信技術帶來了很大的發展空間。無線收發系統在越來越朝著無線通信領域發展。無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。同樣，列車運行系統中的一些設備正朝著無線化方向發展，這主要表現在不同的接入接入技術有不同的覆蓋范圍，不同的適用領域，不同的技術特點，不同的接入速率。各種無線技術互補發展，各盡所長，想接入多元化，網絡一體化，應用綜合化的寬帶無線網絡發展，并逐步實現與列車控制技術的有機結合，一個更加健全的基于無線通信的列車控制技術會早日發展起來的。
2 文獻查閱、調研情況
2.1 文獻綜述
在文獻查閱期間，我分別對一些大量學習了于課題相關的書籍進行了查閱，�！秵纹瑹o線收發集成電路原理與應用》[1]主要介紹了無線收發的工作原理，許多應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的設置。《單片無線發射與接收電路設計》[3]主要列舉了一些無線收發模塊和單片機設計電路，其中基于RF109的2.4 GHz 數字擴頻收發器電路對于了解本課題的無線收發頻率有一定的幫助，使我更加地深入了解了兩塊模塊要保持同步的條件，一些參數等等�！抖叹嚯x無線數據通信入門與實戰》[4]則是別以目前世界上廣泛應用的8051內核無線片上系統(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絡的原理和實戰，通過這本書，讓讀者能夠更加全面地了解NRF905無線收發模塊是怎么工作的，它是如何與單片機完成數據的傳送的等等。《無線信號傳輸裝置及傳輸方法》[5]，從中我了解到無線收發的基本原理以及如何與單片機有機地一起工作，與本課題中用到的NRF905無線收發模塊相似，同時，也學到了關于單片無線發射與接收電路的分析方法、電路結構、工作原理等相關知識，使我對本課題的設計和實現具有一定的認識與幫助。通過這些理論知識的鋪墊，我也全面了解了Nordic NRF905無線數據通信收發芯片以及對8051片上系統的認識，對于我后期完成系統的構架和電路圖的繪制有一定的啟示作用。
2.2 調研情況
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行地對車無線安全監控系統，。鐵路列車運行地對車無線安全監控系統(該系統讓我對無線系統有一個整體的認識，對本課題的后期系統構建有一定的幫助),這其中它包括了多個地面監測設備 、現有無線通信網絡系統，其特征在于它還包括、多個第一無線數據收發裝置、第二無線數據收發裝置、以及列車運行安全提示儀(。通過對這些硬件裝置的學習，使我對硬件的總體設備有了一個更深的認識有一個更深的深度，對本課題中的硬件的構建有一定的幫助)。 鐵路列車運行地對車無線安全監控系統的通信方式比較復雜，每個地面監測設備的監測數據輸出輸入端分別連接一個第一無線數據收發裝置的數據輸入輸出端，每個第一無線數據收發裝置的天線端都通過現有無線通信網絡系統與第二無線數據收發裝置的天線端無線數據連接，第二無線數據收發裝置的數據輸出輸入端連接列車運行安全提示儀的數據輸入輸出端，列車運行安全提示儀的RS-485數據總線通信端連接 TAX2型機車安全信息綜合監測裝置的通訊記錄單元RS-485通信端(，從這些通信協議中我學會了這其中各模塊之間通信需要遵守的一些所使用的協議和原理，讓我對本課題的數據通信方面和同步技術研究的實現會有點幫助)，。另外，還有無線傳感器在鐵路列車軸溫檢測方面的應用，和RFID技術在列車控制系統中的應用，使我了解了CTCS-2級列車控制系統中的射頻技術，。我國鐵路施工線路上使用的無線數字收發可視對講機，功能強大，實現三百米左右無干擾的可視化，通過它可以實時地報告鐵路列車施工情況以及沿線的環境等等。
3 本課題的基本內容、重點、難點
3.1 本課題的基本內容
采用NRF905芯片設計一個無線收發模塊，配合AT89S52單片機系統進行無線通信，這其中包括可以進行單雙向開關控制、模擬列車運行系統遇到特殊情況是所作出的發出警報、溫度監控等功能。大致可以用如下層次來表示。：
3.1.1 系統硬件設計
1 NRF905無線收發模塊設計
利用PROTEL軟件畫出電路圖，設置好各參數，封裝等，先可以進行電路板的焊接，下載好程序之后進行調試。
2 8051單片機最小系統設計
利用所學知識，制作單片機的最小系統，可以使用PROTUES進行軟件仿真。
3.1.2 系統軟件設計
1 設計單個開關調試程序
2 設計雙開關按鈕動作程序
3 設計模擬列車車廂內溫度顯示程序(預想)
3.2 本課題的重點
1. 學會使用PROTEL軟件進行電路圖繪制。
2. 掌握8051單片機的工作原理并能與NRF905芯片通信。
3. 了解NRF905模塊的基本知識并能運用到實際中。
4. 學會使用PROTEUS軟件進行電路圖的仿真。
5. 程序的設計。
6. 系統的調試并完成課題。
3.3 本課題的難點
本課題的難點在于：
1. 如何讓單片機與無線收發模塊能夠有機結合起來以及不收干擾影響
2. 程序的設計并能夠正常調試。
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
方案1：單個開關動作程序。
具體方法：首先，先到網上或圖書館查找相關的資料，了解本課題所涉及的硬件和軟件知識，有一定的認識。其次，因為本課題主要是以單片機為主，所以可以先設計一個最小系統，讓單片機能夠跑一下LED程序，能夠調試通過或者也可以使用PROTEUS軟件進行模擬仿真看能否可行;然后就是使用PROTEL軟件進行相關的硬件設計，包括仔細研究NRF905無線收發模塊的芯片資料，了解相關參數之后，進行無線收發模塊的設計;最后，就是使用KEIL C51軟件進行程序的編寫，讓兩塊NRF905模塊能夠相互通信，即按發送端KEY1，對應接收端蜂明器響，按發送端KEY2，對應接收端繼電器開關操作，這算基本調試完程序了。
方案二：雙開關動作程序。
具體方法：其實雙開關動作程序原理就是任何一方，按發送端KEY1，自身顯示1，對方也顯示1，按發送端KEY2，自身顯示2，對方也顯示2，按發送端KEY3，自身顯示3，對方也顯示3，這個顯示模塊就可以使用LED8段數碼管顯示出來，先可以進行程序的編寫讓其能夠正常的顯示0-9的數字，然后進行鍵盤數碼管和NRF905無線收發模塊的軟件設計，調試并完成設計。
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上來實現，因為涉及的模塊比較多，還在預想中，所以還沒付諸實行。
4.2 選擇的工具
本次課題將要使用STC89C51RD+開發板進行硬件與軟件的輔助調試。，
STC89C51RD+開發板特點：
增強型6時鐘/機器周期，12時鐘/機器周期8051CPU。
工作電壓：5.5V-3.4V(5V單片機)滿足低功耗需求。
工作頻率范圍：0-40 MHz，相當于普通8051的 0-80 MHz，實際工作頻率可達48 MHz。
片上集成1280字節/512字節 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芯片作為無線收發模塊，。
模塊特點：
(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調制，抗干擾能力強，特別適合工業控制場合，傳輸距離： 開闊地傳輸500米,距離傳輸視具體環境而定 ;
(3)接收靈敏度：-100dBm，最大發射功率: 10mW (+10dBm)，瞬間最大
工作電流: <30mA，125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要 ;
(4) 內置硬件CRC 檢錯和點對多點通信地址控制 ;
(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，一般情況下，請使用3.3V供電待機模式下狀態僅為2.5uA ，收發模式切換時間 < 650us ;
(6) 模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數據(提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，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) 標準DIP間距接口，便于嵌入式應用;
硬件方面除了開發板，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 工作進度安排
1. 1、20xx-1-15至2-17 查閱資料，確定設計方案
2. 20xx-2-18至2-26 撰寫開題報告
3. 20xx-2-26至3-26 學習NRF905模塊和單片機系統
4. 20xx-3-26至4-26 程序編寫
5. 20xx-4-27至5-26 硬件和軟件的調試
6. 20xx-5-27至6-10 撰寫畢業設計論文
7. 20xx-6-11至6-22 準備及參加畢業答辯
5 論文提綱
1. 摘要
2. 前言
3. 系統硬件介紹
4. 系統軟件介紹
5. 系統分析與設計
6. 程序設計
7. 系統的實現
8. 謝詞
9. 參考文獻
6 主要參考文獻
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