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开题报告高压电力系统在线温度检测07电信**************指导老师：****【摘要】集成化智能传感器是一个较新的研究方向，虽然其概念的提出至今已有十余年了，但是国内还没形成大规模化。它和一般的传感器相比具有成本低、体积小、精度高、可靠性强等强大的功能优点。本设计是终端温度采集与无线温度传输组成的温度在线检测网络。即温度发送器获得实时温度数据，通过无线传输模块到接受模块，同时将数据传给上位机。然后与上位机连接的电脑处理并显示数据结果，实现温度在线检测的功能。其中无线收发模块由工作于2.4GHZism频段的射频收发芯片nrf2401来完成。【关键词】智能传感器；无线；上位机；nrf24011.引言电是我们人类的一次伟大的革新，在我们的生活中每时每刻都离不开电。随着经济的快速发展，相关电器的伟大发明，使我们对电力的要求也不断增加，这样对电力设备的要求也随之增加。近年来，不少变电站、发电厂的一些电气设备在长期的运行过程中，在大电流的情况下热功率很大，使电气设备温度过高，造成了火灾或者大面积停电事故。不仅给电力系统造成了严重的故障，还扰乱人们的正常生活，造成了不少经济损失。要保证安全供电就必须保证电力设备的安全运行。而由于电力设备带有高压，传统的人工巡查由于会由于时间角度和测量位置等因素，容易造成较大的误差。显然传统的方法不能对电气设备的温度进行实时的检测，于是对电力设备温度的测量就具有急迫性。2．方案比较方案一：光纤有线测温。利用光纤传导的方式进行温度检测，也能实现实时监控的目的。但是由于光纤本身是绝缘的，但是它必须和紧贴着被测物体，而电气设备表面带有高压，而温度较高，这样容易造成光纤的老化。当光纤老化后，利用光纤在线测温就存在着安全隐患了。方案二：红外线测温。红外线测温是通过发送器发送红外线信号，接收器通过红外线信号结接收。这样的测量方法容易受到外界环境如阳光等的影响，造成对测量的误差。而且造价特别昂贵。方案三：集成化智能传感器在线测温。利用集成化智能传感器测量温度，可以实现在线测量。而且与传统的方法相比具有成本低、体积小、可靠性高、精度更准确等特点。综上所述，我们选择集成化智能传感器在线测温。3．研究内容及发展概况3.1本设计的研究涉及两方面的内容。一：无线通讯技术，二：传感器技术。将这两个方面结合在一起的时候，我们必须要解决的几个主要问题如下。A、低功耗的电路设计，以延长电池的使用寿命。B、温度测量的范围以及测量的精度。C、无线传输的距离。3.2国内外的现状及发展随着社会的进步，科学技术的发展，集成化智能传感器技术发展十分迅速。自从上世纪90年代中期开始规模化，普及至今在我国已经有十多年的发展历史了。但是由于我国的资金以及技术等方面的不足，在这方面的研究和外国相比还是有比较大的差距。我国的集成电路工艺较国外的主流集成工艺相比至少落后了两代以上。因此集成化智能传感器在我国的研究还处于较新的发展方向，具有很大的市场空间。目前，集成化智能传感器已经成为了市场上的研究热点，主要朝着以下几个方面发展[1]：(1)向微型化发展；(2)应用新的物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理；(3)使用新型材料；(4)向微功耗及无源化发展；(5)采用新的加工技术(如化学微腐技术、微机械加工技术)；(6)向高可靠性、宽温度范围发展集成智能传感器四大热点[2]1.物理转化机理由于集成智能传感器可以很容易对非线性的传递函数进行校正，得到一个线性度非常好的输出结果，从而消除了非线性传递对传感器应用的制约，所以一些科研工作者正在对这些稳定性好、精确度高、灵敏度高的转换机理或材料进行研究例如，谐振式传感器具有高稳定性、高精度、准数字化输出等许多优点，但传统的传感器频率信号检测需要较复杂的设备，限制了谐振式传感器的应用和发展，现在利用同一硅片上集成的智能检测电路，可以迅速提取频率信号，使得谐振式微机械传感器成为国际上传感器领域的一个研究热点2.数据融合适论数据融合是集成智能传感器理论的重要领域，也是各国研究的热点，数据融合技术，简言之，即对多个传感器或多源信息进行综合处理，从而得到更为准确、可靠的结论对于多个传感器组成的阵列，数据融合技术能够充分发挥各个传感器的特点，利用其互补性、冗余性，提高测量信息的精度和可靠性，延长系统的使用寿命数据融合是一种数据综合和处理技术，是许多传统学科和新技术的集成和应用，如通信、模式识别、决策论、不确定性理论、信号处理、估计理论、最优化技术、计算机科学、人工智能和神经网络等近年来，不少学者又将遗传算法、小波分析技术、虚拟技术引入数据融合技术中3.CMOS工艺兼容目前，国外在研究二次集成技术的同时，集成智能传感器在工艺上的研究热点集中在研制与CMOS工艺兼容的各种传感器结构及制造工艺流程，探求在制造工艺和微机械加工技术上有所突破目前，利用CMOS工艺兼容的集成湿度传感器将敏感电容和处理电路集成在一块硅片上，通过Coventor模拟得到全量程总的敏感湿敏电容变化值，同时提高了可靠性并降低了成本，随着微机械加工技术的逐步发展，使得以CMOS工艺技术制造的集成湿度传感器已经成为当前研究的热点图像传感器在CMOS工艺兼容基础上使得其动态范围扩展技术有所进步4.传感器的微型化集成智能传感器的微型化决不仅仅是尺寸上的缩微与减少，而是一种具有新机理、新结构、新作用和新功能的高科技微型系统，并在智能程度上与先进科技融合其微型化主要基于以下发展趋势：尺寸上的缩微和性质上的增强性；各要素的集成化和用途上的多样化；功能上的系统化、智能化和结构上的复合性4．总体方案设计本设计是由温度测量部分、温度接收部分以及温度显示部分组成。温度测量部分主要由传感器、mcu和无线发送模块构成（如图1）。接收部分主要由无线接收模块、mcu构成。温度显示部分主要由上位机通讯接口电路构成。图1温度测量部分原理框图温度传感器温度传感器MCUMCU发送模块/nrf2401发送模块/nrf2401图2温度接收显示部分原理图4．1收发模块的传感器的选择[3]4.11本设计的无线收发模块的传感器采用射频收发芯片nrf2401。它工作于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。它与其他传感器相比有以下几个优点：A.功耗低；B.精度高，测温分辨率可达千分之一℃；C.集成度高，外围硬件电路设计简单；D.可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。因此可用2.4G的不同频道或用相同频道但不同地址，扫描接收或定时扫描接收，按频道或地址区分发射源。Nrf2401的功能模块如图3所示：接受模块/nrf2401MCU上位机计算机/显示引脚说明如表1所示：表1Nrf2401引脚说明4.12工作模式[4]Nrf2401有四种工作模式：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。它的工作模式由三个引脚决定，见表2。工作模式Pwr-upCeCs收发模式110配置模式101空闲模式100关机模式0XX表2nrf四种工作模式直接发送模式接口引脚为CE、DATAA.当微控制器有数据要发送时，把CE置高；B.nRF2401射频前端被激活；C.所有的射频协议必须在微控制器程序中进行处理(包括字头、地址和CRC校验码)。直接接收模式接口引脚为CE、CLK1和DATAA.一旦nRF2401被配置为直接接收模式，DATA引脚将根据天线接收到的信号开始高低变化(由于噪声的存在)；B.CLK1引脚也开始工作；C.一旦接收到有效的字头，CLK1引脚和DATA引脚将协调工作，把射频数据包以其被发射时的数据从DATA引脚送给微控制器；D.这头必须是8位；E.DR引脚没用上，所有的地址和CRC校验必须在微控制器内部进行。5.软件设计5.1下位机（温度测量）程序流程图5图5开始初始化，标志变量清零，开中断读取本机地址读取完否？是否处理其他程序5.2上位机（温度接收显示）程序图6图6参考文献[1][2]世纪电子网站[3]郑启忠，朱宏辉，耿圆军.《2.4GHz射频收发芯片nrf2401及其应用》[]张岩，胡秀芳，张济国．《传感器应用技术》，福建科学技术出版社[]胡汉才.《单片机原理及其接口技术》，清华大学出版社[]福建**********本科毕业论文(设计)开题报告电子与信息工程系系电子信息工程专业课题名称基于单片机的智能家居防水系统的设计姓名***学号11854*******指导教师****职称学历一、开展本课题的意义及工作内容：1.随着社会经济和科学技术的发展，人们对家居生活的要求也不断提高。人们期望所生活的家居能够不断满足其对舒适、安全、高效、便捷等方面的要求，在这些需求中最重要的就是安全了。每年都有不少家庭因为意外漏水而发生的家庭事故，轻则财产损失严重，重则影响我们的人生安全。本设计是基于水传感器检测和mcu的智能家居系统，能自动检测选定区域的意外漏水，然后及时切断水管，发出警报。可以有效的防止情况的恶化，尽可能的减少损失。2.家居智能防水系统主要由检测组件、MCU控制部分、报警提示电路、电磁阀及驱动电路组成。通过MCU的I/O口检测水传感器状态，并控制LED显示电路及蜂鸣器报警电路，同时通过驱动电路控制水电磁阀的通断，其系统框图如图1所示。3.其中我们选择了ATMEL公司的AT89C52作为主控模块的MCU，AT89C52是当今最流行的MCU之一，和MCS-51系列微处理器兼容。AT89C52是采用CMOS工艺制造的一款低功耗、高性能的8位微处理器。AT89C52片内有8K字节可编程的FlashROM（可以擦写1000次），可以减化系统硬件设计，增加系统软件的保密性；片内256个字节的RAM，可以使编程更方便。二、课题工作的总体安排及进度：1.2010年10月30日前，开题，确定好题目与内容。2.2010年12月31日前，做好系统的软件设计与硬件设计。3.2011年4月25日前，完成所做论文的大体框架和实物。4.2011年5月15日前将最终审核好的论文上交导师。三、课题预期达到的效果：四、指导教师意见：签名：年月日