開題報告---智能儀表網(wǎng)絡化通訊接口的設計與實現(xiàn)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　題 目：智能儀表網(wǎng)絡化通訊接口的設計與實現(xiàn)</p><p>　　系部名稱： 信息工程系 專業(yè)班級： </p><p>　　學生姓名

2、： 學 號： </p><p>　　指導教師： 教師職稱： 講 師 </p><p>　　201 年 3月 15 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 選題背景及意義.

3、..............................................................3</p><p>　　1.1. 選題背景......................................................................3</p><p>　　1.2. 理論意義......................

4、................................................3</p><p>　　1.3. 現(xiàn)實意義......................................................................3</p><p>　　2. 論文綜述......................................

5、....................................3</p><p>　　2.1. 國外有關研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述....................................3</p><p>　　2.2. 國內(nèi)有關研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述....................................4</p><p>　　2.3.

6、 本人對以上研究的評價...............................................4</p><p>　　3. 論文提綱...........................................................................4</p><p>　　3. 1. 我國智能儀表在若干領域的應用............

7、......................4</p><p>　　3. 2. 我國智能儀表的發(fā)展前景及趨勢..................................4</p><p>　　3. 3. 本設計要研究的問題....................................................5</p><p>　　3. 4.

8、 本設計擬采用的研究手段（途徑）...............................5 </p><p>　　4. 設計方案............................................................................5</p><p>　　5. 進度計劃...................

9、.........................................................6</p><p>　　6. 參考文獻............................................................................6</p><p>　　1. 選題背景及意義</p><p>&

10、lt;b>　　1.1. 選題背景</b></p><p>　　隨著計算機技術的不斷更新，不斷向前發(fā)展，電子和信息技術普及應用開啟了第五次科技革命之門，而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，全球正處于半個世紀以來的又一次重大技術周期之中。第五次大技術變革發(fā)生在25年前，是信息通信技術的開端，而智能儀器的出現(xiàn)使得計算機技術與互聯(lián)網(wǎng)技術緊密聯(lián)系在一起，使得科技革命的成果從工業(yè)迅速轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)，從工廠迅

11、速轉(zhuǎn)向家庭，使更多的人享受到了科技進步的偉大力量。智能化產(chǎn)業(yè)涵蓋智能儀表、傳感器、智能化軟件、系統(tǒng)集成等諸多領域，幾乎覆蓋所有行業(yè)以及生活的各個方面。智能化產(chǎn)業(yè)既是低碳經(jīng)濟，又是先進的技術，符合目前的整體經(jīng)濟發(fā)展方向。許多新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須借助智能化的手段來降低、控制傳統(tǒng)的設施、設備成本。</p><p><b>　　1.2. 理論意義</b></p><p>　　

12、本人在大學期間學習了智能儀表和微型計算機原理與接口技術等相關課程。選此課題不僅使我所學的知識得到積累鞏固，而且使所學知識得到查漏補缺，同時也是對我的又一次歷練。</p><p><b>　　1.3. 現(xiàn)實意義</b></p><p>　　畢業(yè)論文是高等學校應屆畢業(yè)生總結性的獨立作業(yè)，是學生運用在校學習的基本知識和基礎理論，去分析、解決一兩個實際問題的實踐鍛煉過程，也是

13、學生在校學習期間學習成果的綜合性總結，是整個教學活動中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。撰寫畢業(yè)論文對于培養(yǎng)學生初步的科學研究能力，提高其綜合運用所學知識分析問題、解決問題能力有著重要的實踐意義。</p><p><b>　　2. 論文綜述</b></p><p>　　2.1. 國外有關研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述</p><p>　　20世紀70年代，隨著微電子技術

14、的發(fā)展和微處理器的普及，出現(xiàn)了以微處理器為基礎的智能儀器，它具有鍵盤操作，可實現(xiàn)自動測量。80年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開始朝著鍵盤化方向發(fā)展。90年代，微電子技術的進步更深刻的影響到儀器儀表的設計：DSP芯片的問世，是儀器儀表數(shù)字信號處理功能大大加強；微型機的發(fā)展，是儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；VXI總線得到廣泛的應用。近年來，國際上智能測量儀表更是品種繁多，功能更加完善。</p>

15、;<p>　　2.2. 國內(nèi)有關研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述</p><p>　　當世界上發(fā)達國家的智能儀表正大力發(fā)展時，由于我國在初級階段的特殊國情，使我國失去好機會。因此，國內(nèi)的智能儀表多在近年來才如雨后春筍般的復蘇，改革開放使我國的智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測量控制儀表，例如，能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計，能夠進行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠?qū)崿F(xiàn)

16、數(shù)字PID和各種復雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器，以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等。</p><p>　　2.3. 本人對以上研究的評價</p><p>　　通過對以上國外及國內(nèi)兩方面綜述的了解，我深刻的發(fā)現(xiàn)智能儀表的誕生及發(fā)展給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，同時自己是多么的需要補充知識，建設祖國需要更多的人才去奮斗。自己很高興生活在這個充滿機會的年代，這個充滿使命的年代。&

17、lt;/p><p><b>　　3. 論文提綱</b></p><p>　　3.1. 我國智能儀表在若干領域的應用</p><p>　　智能儀表在我國諸多領域都得到了廣泛的應用和發(fā)展，比如：在自動控制領域內(nèi)，智能儀表可將各器件在工作過程中的各參數(shù)即時顯示在儀表上（比如：數(shù)控車床），便于操作；在電子技術領域內(nèi)，智能儀表可以進行諸多參數(shù)的測量（比如：萬

18、用表，示波器等）；在國防領域內(nèi)，智能儀表可以及時方便的獲取相關數(shù)據(jù)（比如：雷達即時顯示等）；在航天領域內(nèi)，已發(fā)射的火箭及衛(wèi)星的載體智能儀表可以獲取火箭及衛(wèi)星的溫度及速度等相關信息。</p><p>　　3.2. 我國智能儀表的發(fā)展前景及趨勢</p><p>　　自改革開放以來，先進的科學技術對我國產(chǎn)生了重要影響，智能儀器的發(fā)展對人們的生活產(chǎn)生了日新月異的變化，不斷提高了人民的生活水平。儀器

19、儀表行業(yè)整體綜合技術水平達到國際80年代中期水平，微電子技術和計算機技術在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用，約15%的產(chǎn)品實現(xiàn)了智能化，達到國際90年代水平;30%的產(chǎn)品實現(xiàn)了數(shù)字化，達到國際80年代末期水平。綜合服務能力顯著提：可以承接30萬-60萬千瓦火電站、核電站、30萬噸合成氨、120噸轉(zhuǎn)爐、日產(chǎn)30萬立方米城市煤氣站工程、成套大型爐窯等大型工程成套控制項目。 我國提出了 “調(diào)結構、保增長、防通脹 ”的發(fā)展方針?！?調(diào)結構 ”中很重要的一

20、點就是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中高排放、高污染的行業(yè)進行節(jié)能減排改造，更需要智能化產(chǎn)業(yè)的支持，智能化產(chǎn)業(yè)將成為現(xiàn)代生產(chǎn)工具中最核心、最先進的部分，我國智能化領域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎產(chǎn)業(yè)。大類產(chǎn)品滿足需要程度：中高檔科學測試儀器國內(nèi)市場滿足率為30%，中低檔科學儀器滿足率65%;生產(chǎn)過程測量控制儀表及系統(tǒng)產(chǎn)品在大型工程項目中的品種滿足率達50%，中小型工程達70%。進口產(chǎn)品往往是科研、生產(chǎn)所需的重大、關鍵設備，技術含</

21、p><p>　　3.3. 本設計要研究的問題</p><p>　　先進的技術被人類開發(fā)出來是為了應用到實踐中，為現(xiàn)實生活所服務，使生活更加方便、快捷。在當代，隨著科技日新月異的不斷進步，智能儀表和計算機相繼被開發(fā)出來，并且對現(xiàn)實生活產(chǎn)生了巨大的影響。然而，在現(xiàn)實生活中的大多數(shù)情況下，智能儀表和計算機都是單獨工作使用的，并未聯(lián)機，如果聯(lián)機，將會對我們的生活產(chǎn)生不可估量的作用。那么，本設計要研究的

22、問題就是怎樣實現(xiàn)智能儀表和計算機的連接，即智能儀表的網(wǎng)絡化通訊接口的設計與實現(xiàn)。通過設計兩者的網(wǎng)絡化通訊接口來實現(xiàn)從智能儀表到計算機的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　3.4. 本設計擬采用的研究手段（途徑）</p><p>　　通過傳感器在現(xiàn)場獲取被測參量，然后依次通過濾波器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器,進而進入單片機，與預先設定值進行比對，一方面將數(shù)據(jù)傳輸給計算機，一方面將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏幕上

23、，觀察計算機得到的數(shù)據(jù)與液晶屏幕上顯示的數(shù)據(jù)之間的某種關系；同時通過計算機（組態(tài)軟件）輸入某個數(shù)據(jù)，來觀察與傳感器、單片機相連接的液晶屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。整體設計采用集散控制系統(tǒng)的原理，利用監(jiān)控軟件（組態(tài)軟件）完成整體協(xié)調(diào)以及各部分的相互銜接，以盡量消除偶然誤差。本次設計采用的是實驗法，通過傳感器單片機和計算機及被測參量之間的相互聯(lián)系，來確定數(shù)據(jù)是否真正的實現(xiàn)了網(wǎng)絡化傳輸。</p><p><b>　　4

24、. 設計方案</b></p><p>　　傳感器拾取被測參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關；由單片機逐路選通模擬開關將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器，放大后的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應的脈沖信號后送入單片機中；單片機根據(jù)儀器所設定的初值進行相應的數(shù)據(jù)運算和處理(如非線性校正等)；運算的結果被轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)據(jù)進行顯示（液晶顯示）和打??；同時單片機把運算結果與存儲于片內(nèi)F

25、lash ROM(閃速存儲器)或E²PROM(電可擦除存貯器)內(nèi)的設定參數(shù)進行運算比較后，根據(jù)運算結果和控制要求，輸出相應的控制信號(如報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點等)，同時會將比較結果顯示在液晶屏幕上，整個過程是采用集散控制系統(tǒng)的原理，利用監(jiān)控軟件（組態(tài)軟件）完成整體協(xié)調(diào)以及各部分的相互銜接，以期達到最終目的。此外，智能儀器還與PC機組成分布式測控系統(tǒng)，由單片機作為下位機采集各種測量信號與數(shù)據(jù)，通過串行通信將信息傳輸給上位機——

26、PC機，由PC機進行全局管理。</p><p><b>　　5. 進度計劃</b></p><p>　　第1-2周 英文翻譯和資料查閱</p><p>　　第3-4周 完成開題工作</p><p>　　第5-8周 設計電路原理圖，合理計算各項參數(shù)指標<

27、;/p><p>　　第9周 根據(jù)實際要求合理選擇元器件并優(yōu)化性價比</p><p>　　第10-13周 程序設計、調(diào)試和完善等工作</p><p>　　第14-15周 撰寫畢業(yè)設計說明書</p><p>　　第16周 畢業(yè)答辯</p><p&

28、gt;<b>　　6. 參考文獻</b></p><p>　　[1]朱偉興.智能溫室群集散控制系統(tǒng)設計研究.農(nóng)業(yè)工程學報,1999，（4）.</p><p>　　[2]王生德，申晉，臧懷泉.基于移動通信網(wǎng)絡的溫室環(huán)境測控系統(tǒng)研究.農(nóng)機化研究,2007，（9）.</p><p>　　[3]黃向東，汪勝勇，趙克剛.基于CAN總線的HEV集散控制系統(tǒng)

29、的通信.華南理工大學（自然科學版）,2004,32（5）. </p><p>　　[4]閆天軍，郭偉，趙樹春.火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS方式的分析.電力系統(tǒng)自動化,2006,30（11）.</p><p>　　[5]曹廣忠，徐剛.高速公路照明用集散控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)研究.儀器儀表學報,2002,23（5）.</p><p>　　[6]金文兵.由組態(tài)軟件、智能儀表及PL

30、C等組成的工業(yè)控制系統(tǒng).電力自動化設備,2005,25（6）.</p><p>　　[7]于浩洋.兼有雙網(wǎng)功能的智能儀表接口電路的設計.自動化儀表,2011,32（6）.</p><p>　　[8]袁愛進，唐明新，喬毅.現(xiàn)場智能測控儀表軟件組成集成技術的研究.儀器儀表學報,2001,22（3）.</p><p>　　[9]胡愛華，楊郁池，劉院英.液晶顯示模塊及其在智

31、能儀表中的應用.計算機測量與控制,2007,15（2）.</p><p>　　[10]姚曉峰，王長.種智能儀表在線組態(tài)和數(shù)據(jù)診斷的新方法.化工自動化及儀表,2011,38（1）.</p><p>　　[11]文其知，戴永.智能儀表非線性自動校正方法研究.自動化儀表,2009,30（6）.</p><p>　　[12]劉篤喜，王彩霞.VB在智能儀表的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理

32、中的應用.儀表技術與傳感器,2008，（12）.</p><p>　　[13]王平，張新東.基于智能儀表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計.自動化與儀表,2009,24（4）.</p><p>　　[14]劉迪，李云昭，馬凱.智能儀表的構成要素.科海故事博覽·科教論壇,2011，（8）.</p><p>　　[15]劉紅玲，秦敬輝，孫璐.智能儀表的USB接口設計.自動化儀

33、表,2007,28（4）.</p><p>　　[16]孫標，馮浩，劉國安.基于VB的集散控制系統(tǒng)程序的設計.控制工程,2003,10（4）.</p><p>　　[17]馬從國，劉星橋，全力.基于VB平臺下的PLC與PC集散系統(tǒng)通訊軟件設計.農(nóng)機化研究,2004，（3）.</p><p>　　[18]劉衛(wèi)亮，林永君，馬永光.通用DCS組態(tài)培訓平臺的研究與實現(xiàn).熱力

34、發(fā)電,2011,40（9）.</p><p>　　[19]艾紅，王捷.DCS應用系統(tǒng)控制方案組態(tài)設計.計算機測量與控制,2003,11（8）.</p><p>　　[20]吳永貴.DCS系統(tǒng)組態(tài)淺識.化工技術與開發(fā),2010,39（11）.</p><p>　　[21]DAVID M N,ALIREZA K Z,THOMAS H O.A new technique

35、of measurement of nonstationary harmonics [J].IEEE Trans.on Power Delivery,2007,22(1):387-395.</p><p>　　[22]XU H L,YUAN X F,CHEN SH H,et al.Study on fast quasi-synchronous sampling algorithm [C].Proceeding o

36、f 6th International,Dalian China.2005,6:1269-1276.</p><p>　　[23]GARCIA M,ZAHARIADIS T,ALVAREZIF,et al.Secure geographic routing in ad hoc and wireless sensor networks [J].EURASIR Journal on wireless Communic

37、ations and Networking,2010.</p><p>　　[24]LEDECZI A.Countersniper system for urban warfare [J].ACM Transactions Sensor Networks, 2005(2): 153-177.</p><p>　　[25]ARORA A,RAMNATH R,ERTIN E,et al.Ex

38、scal:Elements of an extreme scale wireless sensor network[C].IEEE RTCSA.IEEE,2005.</p><p>　　[26]MUSICKI D,EVANS R.Integrated probabilistic data association [J].IEEE Transactions on Automatic Control,2002,39(

39、6):1237-1241.</p><p>　　[27]Doherty L.Algorithms for Position and Data Recovery in Wireless Sensor Networks [Master dissertation],University of California,USA,2000.</p><p>　　[28]Fisher R B,Self-o

40、rganization of randomly placed sensors. In:Proceedings of the 7thEuropean Conference on Computer Vision.Copenhagen,Denmark:Springer,2002.146-160. </p><p>　　[29]Pierce F J,Elliott T V.Regional and on-farm wir

41、eless sensor networks for agricultural systems in Eastern Washington [J].Computers and Electronics in Agriculture,2008,61(1):32-43. </p><p>　　[30]A.H. Terentyev,P.I. Bidyuk,L.A. Korshevnyuk.Bayesian Network