開題報告是課題確定之後，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，以下是小編蒐集整理的電子資訊工程論文開題報告範例，歡迎閱讀參考。
題目： 列車執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
資料資訊傳輸系統是各種智慧化控制系統的重要組成部分，傳統的資料傳送大部分 採用有線資料傳送方式，如並行傳送、序列傳送和CAN匯流排等等。在有線資料傳輸方式當中。資料的傳輸載體是雙絞線、同軸電纜或光纖。其實，資料傳輸還可以用無線傳輸方式，即通過空氣或真空實現資料傳送。相比於傳統的有線資料傳輸方式，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、數字影象傳輸系統等等，都已經都逐步採用無線方式進行遠距離資料傳輸。
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訊對鐵路安全運營的重要作用。因而設計一個列車執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、工業資料採集、無線遙控系統、無線滑鼠鍵盤等許多應用領域，都採用無線方式進行遠距離資料傳輸。NRF905作為無線收發模組、利用SPI口實現雙向通訊的無線資料傳輸系統，它具有功耗低，抗干擾能力強，傳輸距離遠，設計簡單等優點，所以廣泛應用於列車執行系統、以及列車無線通訊等應用領域等，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取樣，確保資料的正確傳輸，並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;但由於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，並且該方法不適宜於對腐蝕性介質測溫，不能用於超高溫測量，難於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，適於測量運動物體的溫度，還可以測量區域的溫度分佈，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，測溫裝置結構複雜，價格昂貴等缺點。因此，在實際的溫度測量中，要根據具體的測量物件選擇合適的測量方法，在滿足測量精度要求的前提下儘量減少投入。
結合無線收發裝置中的溫度檢測裝置，國際上新型溫度感測器正從模擬式向數字式、由整合化向智慧化、網路化的方向發展。在20世紀90年代中期最早推出的智慧溫度感測器，採用的是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、高分辨力的智慧溫度感測器，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半導體公司新研製的DS1624型高分辨力智慧溫度感測器，能輸出13位二進位制資料，其分辨力高達0.03125°C，測溫精度為±0.2°C。為了提高多通道智慧溫度感測器的轉換速率，也有的晶片採用高速逐次逼近式A/D轉換器。目前，智慧溫度感測器的.匯流排技術也實現了標準化、規範化，所採用的匯流排主要有單線(1-Wire)匯流排、I2C匯流排、SMBus匯流排和spI匯流排。溫度感測器作為從機可通過專用匯流排介面與主機進行通訊。
1.3 發展趨勢
隨著資訊科技和電腦科學的變革和發展，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，這就給無線通訊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訊領域發展。無線通訊領域各種技術的互補性日趨鮮明。同樣，列車執行系統中的一些裝置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範圍，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，網路一體化，應用綜合化的寬頻無線網路發展，並逐步實現與列車控制技術的有機結合，一個更加健全的基於無線通訊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於課題相關的書籍進行了查閱，。《單片無線收發積體電路原理與應用》[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瞭解了無線模組的工作條件和一些引數的設定。《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組和微控制器設計電路，其中基於RF109的2.4 GHz 數字擴頻收發器電路對於瞭解本課題的無線收發頻率有一定的幫助，使我更加地深入瞭解了兩塊模組要保持同步的條件，一些引數等等。《短距離無線資料通訊入門與實戰》[4]則是別以目前世界上廣泛應用的8051核心無線片上系統(SoC)NRF9E5、NRF24E1、CCl010以及無線晶片NRF905、CCll00為中心，介紹無線通訊和無線網路的原理和實戰，通過這本書，讓讀者能夠更加全面地瞭解NRF905無線收發模組是怎麼工作的，它是如何與微控制器完成資料的傳送的等等。《無線訊號傳輸裝置及傳輸方法》[5]，從中我瞭解到無線收發的基本原理以及如何與微控制器有機地一起工作，與本課題中用到的NRF905無線收發模組相似，同時，也學到了關於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，我也全面瞭解了Nordic NRF905無線資料通訊收發晶片以及對8051片上系統的認識，對於我後期完成系統的構架和電路圖的繪製有一定的啟示作用。
2.2 調研情況
為了加深對課題的理解，做課題期間我查詢考察了鐵路列車執行地對車無線安全監控系統，。鐵路列車執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，對本課題的後期系統構建有一定的幫助),這其中它包括了多個地面監測裝置 、現有無線通訊網路系統，其特徵在於它還包括、多個第一無線資料收發裝置、第二無線資料收發裝置、以及列車執行安全提示儀(。通過對這些硬體裝置的學習，使我對硬體的總體裝置有了一個更深的認識有一個更深的深度，對本課題中的硬體的構建有一定的幫助)。 鐵路列車執行地對車無線安全監控系統的通訊方式比較複雜，每個地面監測裝置的監測資料輸出輸入端分別連線一個第一無線資料收發裝置的資料輸入輸出端，每個第一無線資料收發裝置的天線端都通過現有無線通訊網路系統與第二無線資料收發裝置的天線端無線資料連線，第二無線資料收發裝置的資料輸出輸入端連線列車執行安全提示儀的資料輸入輸出端，列車執行安全提示儀的RS-485資料匯流排通訊端連線 TAX2型機車安全資訊綜合監測裝置的通訊記錄單元RS-485通訊端(，從這些通訊協議中我學會了這其中各模組之間通訊需要遵守的一些所使用的協議和原理，讓我對本課題的資料通訊方面和同步技術研究的實現會有點幫助)，。另外，還有無線感測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，使我瞭解了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視覺化，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
採用NRF905晶片設計一個無線收發模組，配合AT89S52微控制器系統進行無線通訊，這其中包括可以進行單雙向開關控制、模擬列車執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 系統硬體設計
1 NRF905無線收發模組設計
利用PROTEL軟體畫出電路圖，設定好各引數，封裝等，先可以進行電路板的焊接，下載好程式之後進行除錯。
2 8051微控制器最小系統設計
利用所學知識，製作微控制器的最小系統，可以使用PROTUES進行軟體模擬。
3.1.2 系統軟體設計
1 設計單個開關除錯程式
2 設計雙開關按鈕動作程式
3 設計模擬列車車廂內溫度顯示程式(預想)
3.2 本課題的重點
1. 學會使用PROTEL軟體進行電路圖繪製。
2. 掌握8051微控制器的工作原理並能與NRF905晶片通訊。
3. 瞭解NRF905模組的基本知識並能運用到實際中。
4. 學會使用PROTEUS軟體進行電路圖的模擬。
5. 程式的設計。
6. 系統的除錯並完成課題。
3.3 本課題的難點
本課題的難點在於：
1. 如何讓微控制器與無線收發模組能夠有機結合起來以及不收干擾影響
2. 程式的設計並能夠正常除錯。
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 擬採取的方法和技術
方案1：單個開關動作程式。
具體方法：首先，先到網上或圖書館查詢相關的資料，瞭解本課題所涉及的硬體和軟體知識，有一定的認識。其次，因為本課題主要是以微控制器為主，所以可以先設計一個最小系統，讓微控制器能夠跑一下LED程式，能夠除錯通過或者也可以使用PROTEUS軟體進行模擬模擬看能否可行;然後就是使用PROTEL軟體進行相關的硬體設計，包括仔細研究NRF905無線收發模組的晶片資料，瞭解相關引數之後，進行無線收發模組的設計;最後，就是使用KEIL C51軟體進行程式的編寫，讓兩塊NRF905模組能夠相互通訊，即按傳送端KEY1，對應接收端蜂明器響，按傳送端KEY2，對應接收端繼電器開關操作，這算基本除錯完程式了。
方案二：雙開關動作程式。
具體方法：其實雙開關動作程式原理就是任何一方，按傳送端KEY1，自身顯示1，對方也顯示1，按傳送端KEY2，自身顯示2，對方也顯示2，按傳送端KEY3，自身顯示3，對方也顯示3，這個顯示模組就可以使用LED8段數碼管顯示出來，先可以進行程式的編寫讓其能夠正常的顯示0-9的數字，然後進行鍵盤數碼管和NRF905無線收發模組的軟體設計，除錯並完成設計。
方案三：溫度顯示程式。
這個方案要在前面兩個方案能夠通過的基礎上來實現，因為涉及的模組比較多，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+開發板進行硬體與軟體的輔助除錯。，
STC89C51RD+開發板特點：
增強型6時鐘/機器週期，12時鐘/機器週期8051CPU。
工作電壓：5.5V-3.4V(5V微控制器)滿足低功耗需求。
工作頻率範圍：0-40 MHz，相當於普通8051的 0-80 MHz，實際工作頻率可達48 MHz。
片上整合1280位元組/512位元組 RAM 滿足程式容量的需要。
EEPROM功能。
看門狗。
工作溫度範圍：0-75℃ /-40-+85℃。
本次課題還採用NRF905晶片作為無線收發模組，。
模組特點：
(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調製，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，滿足多點通訊和跳頻通訊需要 ;
(4) 內建硬體CRC 檢錯和點對多點通訊地址控制 ;
(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) 模組可軟體設地址，只有收到本機地址時才會輸出資料(提供中斷指示)，可直接接各種微控制器使用，軟體程式設計非常方便 ;
(7) TX Mode: 在+10dBm情況下，電流為30mA; RX Mode: 12.2mA ;
(8) 標準DIP間距介面，便於嵌入式應用;
硬體方面除了開發板，就是一些焊錫絲、電烙鐵、電路板等一些工具。
軟體:主要使用
1.:PROTEL99SE、
C51和
EUS模擬軟體。
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模組和微控制器系統
4. 20xx-3-26至4-26 程式編寫
5. 20xx-4-27至5-26 硬體和軟體的除錯
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. 系統硬體介紹
4. 系統軟體介紹
5. 系統分析與設計
6. 程式設計
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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