开题报告
通信工程
基于WinCE的无线传感器数据采集软件的实现
一、选题的背景与意义
随着近些年“物联网”概念呼之欲出,作为物联网基础的无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)愈来愈受到人们的关注。无线传感器网络是是一门新兴的信息技术,由一组按需随机分布的集成有传感器、数据处理单元、无线通信模块和能量供应模块的微型传感器节点以自组织方式构成的无线网络,融合了信息处理技术、微电子技术、计算机技术和无线网络技术。已经引起了美国、日本、韩国、英国、意大利等多个国家的极大关注。在一份有关我国未来20年预见技术的调查报告中,信息领域157项技术课题中有7项与传感器网络直接有关。2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了三个前沿方向,其中两个与WSN的研究直接相关,即智能感知技术和自组织网络技术,组足见对无线传感器网络的重视程度。
作为无线传感器网络重要的应用领域之一——生态环境监测,虽然在欧美等国已开始起步,在国内也已经有中国科学院、中国科技大学、北京邮电大学等一批知名研究所或高校开始着手研究,但我国生态环境监测仍局限于人工采集或预先布线,通过有线方式采集,人工采集加大了人员工作量且无法保证数据实时有效性。传统的基于计算机信息处理的现场监测系统也存在很多问题如:较难进行数据采集设备的安装,无法利用现有的无线或有线网络等等,扩展性较差,布线繁琐,影响美观等问题。在这种情况下,利用无线传感器网络对生态环境进行监控的优势体现在:
1、无线传感器网络的自组织特性使得信息获取系统的组建不需要额外的硬件支持,微型化的无线传感器网络节点更易安装,且无线传感器网络节点还具有数据采集、数据处理与数据传输的功能,实施难度较其他方法容易;
2、无线通信方式减少了布线的投入,降低了维护和维修的难度,增加了通信的灵活性;
3、无线传感器网络节点集成多种类型的传感器,使得同时采集多个事件特征数据成为可能;
4、无线传感器网络的自组织特性。新节点可以随时加入,而不对原有网络造成影响。因此,基于无线传感器网络的远程数据获取系统具有较好的扩展性。
随着信息化、智能化、网络化的的发展,嵌入式系统获得了广阔的发展空间,已经广泛渗透到科学研究、工程技术、军事技术、各类产业及商业应用、文化艺术以及人们生活的方方面面。嵌入式和无线传感器网络作为21世纪计算机相关学科中最热门中的两大方向,两者相互渗透、相互结合,密切相关。以嵌入式系统作为无线传感器网络的开发平台已是时代所趋。目前拥有的嵌入式平台较为成熟的有Linux和WinCE。而WinCE同Linux相比有着以下优势:
1、WinCE的操作界面延续了Windows系列的概念,对使用惯了Windows的开发者有着容易上手的优势;
2、WinCE系统中,微软做了大量的工作,简单了开发的过程,很适合小型团队作为产品开发的系统。
基于以上原因,是我选择使用WinCE及无线传感器网络实现对生态环境监测,也是该课题具有广阔前景的原因。
二、研究的基本内容与拟解决的主要问题:
无线传感器网络是一种由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个用作信息收集、融合、并发送给观察者的多跳自组织的网络系统。无线传感器网络主要分为两个部分,传感器网络部分和汇聚节点部分。其中,汇聚节点是将传感器网络采集的数据,通过外部网络传递给终端用户。
由于生态环境监测需要多种多样的生态参数,且本人研究能力有限,特将本课题局限在拟在汇聚节点上构建一个监控环境温湿度变化的数据采集软件。其中,汇聚节点拟用XSBASE270-S嵌入式开发平台构造,WINCE操作系统为其系统内核,
PB(platformBuilder5.0)、EVC(Embedded Visua1C++)作为开发工具。在数据采集软件可以实时显示汇聚节点从传感器网络中收集到的信息,并且进行处理后,通过图像直观地展示出来。
目标:本课题要实现以无限传感器网络为平台,通过温湿度传感器采集所测地区温湿度数据,在基于WinCE开发环境下开发出一款软件实现以下功能:1)数据监控功能
2)活动节点查看
3)数据上传功能
4)历史数据清理
并能够实现在web模式下的对温湿度的直观观测。
本课题主要研究的问题:
1. 了解无线传感器网络的概念,以及它所采集的数据的特点及其通信协议是什么?
2. 熟悉汇聚节点的特点,及其所起的作用,以及如何进行收集数据。
3. 利用PB(platformBuilder5.0) 开发工具定制WINCE内核映像,完成WINCE内核映像的编译和移植工作,研究在WINCE上利用EVC开发软件的方法研究的方法与技术路线:
研究方法主要分为文献法、实验法和讨论法。
文献法:通过前期查找、阅读、学习无线传感器网络及WinCE系统开发有关书籍、资料及论文。要求做到对无线传感器网络有一个较为深入的认识,对WinCE系统开发有一个全面的认识。通过对文献的学习对无线传感器网络概念掌握,对无线传感器网络数据采集特点了解。对汇聚节点的特点、作用、及其数据收集方式。
实验法:首先针对WinCE系统开发进行熟悉性实验,通过理论结合实践的方式对WinCE的操作平台、嵌入式开发系统有一个深刻的认识。即完成利用
PB(platformBuilder5.0) 开发工具定制WINCE内核映像,完成WINCE内核映像的编译和移植工作以及研究在WINCE上利用EVC开发软件的方法这两个实验要求。然后通过WinCE进行软件的设计,满足目标所需的要求之后,在模拟器与仿真器进行仿真与模拟,完成模拟测试之后进而进行实现验证,最终完成课题目的。
讨论法:在研究进行过程中遇到自己不明白的地方或无法解决的问题时,及时联系导师、相关研究生以及课题相似的同学进行沟通与交流,提出自己的疑问,从他们之中获取解答,学习新的知识。
技术路线分为硬件构成和软件开发:
其中,对于无线传感器网络平台的构建,即硬件构成分为sink节点、传感器节点和网关板节点。分别采用ASK270,ANTc3节点板和AGT网关板。
本课题采用温湿传感器模块:
采用SHT11芯片;数字式输出、免调试、免外围电路、功耗低、高可靠性;14位精度;I2C接口
温度:(-40 °C)~ (+123.8 °C);±0.5°C @25°C
湿度:0 to 100% RH;±3.5%RH;
功耗:30uW
图1、温湿度传感器模块
图2、传感器节点采集模型
主要为运行在节点设备上的嵌入式软件,软件以TinyOS为架构来实现,大体可以分为三个工作:
1、硬件抽象层:使用nesC语言在TinyOS框架下实现对节点上硬件的支持,将CPU及其外设、射频芯片、传感器模块以及其它各种外设抽象成nesC里的组件,易于重用。
2、路由协议层:传感器网络的核心部分,在TinyOS下实现多种拓扑和应用需要的路由协议,将各个节点组成多跳自组网络。节点通过主动或被动的形式,可以将数据信息汇集到SINK节点。SINK节点作为传感器节点网络的出口,同样可以以主动或被动的形式,通过多种通信方式,将数据最终采集到应用软件层,以供使用。
一旦用户实现了传感器硬件,便可开始在节点的TinyOS系统中添加对应的传感器软件支持。在传感器节点程序的编译过程中,使用make工具对代码进行编译。因此,
用户需要做一些工作,使得用户的驱动代码能够被有效的整合到系统中。支持相应的传感器需要对Atosenet/ANTc3目录中的文件做出相应的修改。
配置上位系统:为了在界面中能够正确的显示采集到的数据,我们需要在上位机的系统中添加新传感器的识别机制和数据解析体系。上位机的数据识别、解析机制体系通过完善的数据库结构,为用户提供了一系列的接口。用户只需要在相应得数据表中添加相对应的字段,就可以使自己添加的传感器数据在上位机系统中被正确解析、显示。
原理大致如下:
图3、数据库结构
开发环境采用WinCE开发环境,其中开发工具包括:
1、P lotform Bulider5.0,为WinCE操作系统的IDE。
2、B SP for ASK270,ASK的板级支持包,包含驱动程序、OAL等程序的所有源
代码。
3、V S2005,Microsoft Visual Studio 2005,WinCE应用程序开发环境
4、S DK,ASK270_SDK,包含ASK270的开发所需的库文件和头文件
5、A ctiveSync,ActiveSync4.5,WinCE同步软件,支持WinCE在线调试和下载
6、A tosCE源代码,采集程序AtosCE的源代码,需要安装SDK包
采集程序包括:
1、AtosWin,采集程序AtosWin的源代码
2、AtosCE,WinCE下的采集程序,可以在便携式设备上进行数据采集分析工作
服务端软件:
AtosServer,SQL数据库服务器,可以支持web浏览器和手机设备进行传感器数据的浏览察看
客户端包括:
AtosBrowser,通过各种浏览器都可以访问AtosServer,察看数据
其WinCE开发过程包括:
1、WinCE平台的构建与配置,要求掌握WinCE内核的配置、编译方法,构建一个适合特定硬件平台的WinCE系统,熟悉PB开发工具的使用方法。
2、了解线程同步调试,了解WinCE下IO访问的机制和原理,掌握WinCE线程的编程方法,同步原理及EVC和https://www.wendangku.net/doc/3f12675457.html,的使用开发环境
3、了解驱动程序结构,掌握流式接口驱动程序的结构开发方法
4、进程通信调试,作为多任务操作系统,进程间通讯机制是非常重要的概念,掌握WinCE5.0下进程间消息传递和共享内存的编程方法
5、进行SQL数据库编程,了解ADOCE组件,掌握Windows下的DLL等组件的注册,掌握嵌入式数据库的开发过程,掌握SQL语句的使用方法
6、了解动态链接库(DLL),了解WinCE动态链接库的基本原理,掌握WinCE 动态链接库程序的编程方案,区别荆条与动态链接库方法的差异
7、了解无线网络通信,掌握Socket编程方法,了解TCP/IP协议,掌握WinCE系统下无线网络配置过程
8、了解UDP和Ping,了解UDP网路通信的基本内容,掌握Ping实现的基本原理,了解TCP/IP和ICNP协议
9、进行驱动程序实验,在了解驱动程序的原理和功能的基础上,通过实际控制系统中的LED、数码管对驱动程序的编写流程进行实践
10、串口编程实验—GSM和GPRS,EELiod停工了标准的串口通讯接口,通过该
接口可以连接GSM/GPRS模块,实现GSM/GPRS拨号功能,还可以通过串口连接GPRS模块,获取平台所在的卫星定位的位置
11、进行CAN总线实验,本实验要了解CanBus的工作原理,硬件和协议定义并在WinCE系统下完成CanBus的流式设备驱动
12、了解SD/CF存储卡读写,掌握在WinCE系统下对SD/CF这样的块设备的配置和编程操作方法
13、应用程序集成实验,解决如何开发出来的应用程序集成到系统中,掌握如何修改平台下的注册表文件。理解影响配置文件参数的作用
三、研究的总体安排与进度:
2010年11月选题,明确课题任务
2010年12月搜集资料、调研,学习无线传感器网络知识和研究XSBASE270-S 嵌入式开发平台
2011年1月~2011年2月进行WinCE熟悉性实验,完成WINCE内核映像的编译和移植工作,完成文献翻译工作
2011年2月~3月在WinCE上利用EVC开发无线传感器数据采集软件,并进行模拟、仿真,然后进行实现验证
2011年4月撰写论文、准备答辩
四、主要参考文献:
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[3] 孙立民,李建中.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.5.
[4] 任丰原,黄海宁,林闯. 无线传感器网络[J]. 软件学报. 2003,14(7):1282-1291.
[5] 罗海勇,李锦涛,赵方,等温室无线测控网络信息采集分系统设计研究[J].微电子学
与计算机,24(10):1-4. .2007.
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学位论文. 2009
[10] 美国思科网络技术学院.刘忠庆,郭立军,张晓峰译.无线局域网基础/美国思科
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题目:基于STC15W4K32S4的蓝牙智能小车 课程名称: 学院(系): 专业: 班级: 学号: 实验序号: 学生姓名: 成绩: 2016 年11月4日
成绩评定
电子安装实验室安全守则 (请在下一页手抄一份安全守则) 1、每次实验前,认真预习准备,仔细阅读实验安全守则,严格按照 安全规范进行实验,确保实验安全; 2、桌面要保持整洁,不允许有杂物,禁止将水杯、瓶装水放在桌面; 3、电烙铁在使用前,必须检查电源线有无烫损漏线情况,一经发现, 立即找老师进行安全处理; 4、电烙铁长时间不使用,应将电源线拔掉;电烙铁使用后,应放回 烙铁架中,以免烫伤物品; 5、实验结束后,必须拔掉电烙铁的电源线;已经加热的电烙铁,必 须冷却后再放入抽屉中; 6、焊锡中含铅,不要含在口中,实验结束后要洗手; 7、稳压电源在使用前,应先调好要使用的电压,再进行线路连接, 并确保连接的极性正确; 8、抢救触电人员时,应首先切断电源或用绝缘物体挑开电源线,使 触电者脱离电源,千万不要用手拖拉触电人员,以免连环触电; 9、实验结束后,必须关闭桌面电源开关,将桌面收拾干净,工具物 品整理好。
题目: 1 设计要求 以STC15W4K32S4单片机为核心,设计焊接并且调试一个实际的单片机控制系统,通过蓝牙实现用手机控制小车的动作状态。 (一)焊接:在实现基本功能的前提下焊接好设计的系统,尽量使其稳定焊点稳定,焊接美观。 (二)最小系统与电源:利用7505稳压芯片实现输入电压转为五伏稳压电源输出。 (三)功能实现:实现用手机自制app或者蓝牙串口助手控制小车前进方向以及行驶速度。 2 设计分析及系统方案设计 围绕STC15W4K32S4单片机,把系统的设计规划分为两部分 硬件部分: (一)设计并且绘制原理图 (二)按照原理图焊接电路板 软件部分: (一)编写实验程序 (二)系统调试 将单片机的p0口用于驱动lcd1602,p4.5,p2.7,p2.3,p2.2用于输出pwm控制电机。P3.0与p3.1用于与主机通信并且用于蓝牙串口通信。 3 各功能模块硬件电路设计 (一)最小系统 由于STC15W4K32S4的性能已经进行了优化,所以不同于以往所接触的单片机,它的晶振已经集成化,不用再搭建最小系统电路。 (二)电源电路 将输入电压转为5v稳压电源输出 (三)LCD液晶屏电路
摘要 本设计采用单片机和酒敏传感器为主要核心器件,酒精检测仪是通过电压频率转换将酒敏传感器传出的电压值转换成数字量,经单片机系统对传感器输出的非线性进行查表式校正、译码后,用软件将被测量的最大值保留并最终显示。着重介绍了该仪器的工作原理及性能特点。 本文介绍了气敏传感器检测气体的工作原理,详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的检测技术相比,此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。 【关键词】 酒精检测仪8039单片机非线性校正酒敏传感器
目录 一.设计目的 (1) 1.1设计背景 (1) 二.设计任务与要求 (1) 2.1设计任务 (1) 2.2 设计要求 (3) 三.设计步骤及原理分析 (3) 3.1设计方法 (3) 3.2设计步骤 (4) 3.3设计原理分析 (5) 四.课程设计小结与体会 (7) 五. 参考文献 (8)
一.设计目的 各行各业的工作,例如机动车驾驶员酗酒后开车以及从事危险工作行业的人员酗酒后操作,都会造成严重的事故。用简便、准确、卫生的检测仪器进行检测,对违章饮酒者进行重罚,促使每个人增强遵章守纪的意识,消除隐患,对减少因酗酒造成的事故具有很大的意义。根据人呼出气体中乙醇的含量来确定酗酒的标准,从医学的角度看是可行的。人体摄入乙醇越多,血液中乙醇的溶解量就越大,从肺部呼出气体中乙醇的含量就越高。根据医学上对人饮酒的血醇含量的试验结果进行分析就可以确定酗酒的标准。而酒精的即时检测,有助于社会各方面的安全,特别是交通的安全。 二.设计任务与要求 2.1设计任务 系统的设计要求考虑到方方面面。本系统各个重要方面,如两个方面: 1.呼出气体的测量方法 对人呼出气体的测量不同于对其它气体的测量。因为人呼出一口气的时间仅一秒种左右,而且传感器感受到的乙醇气体浓度有一个从低到高再到低的过程,在这个过程中,浓度有一个最大值。 2.数据的显示方法 如果采用即时显示,检测者在短短的一秒钟内既要观察被检 1
电力监控和数据采集系统 【摘要】本文从电力监控系统的结构与功能、PMC916智能化数据采集系统,以及电力数据的采集系统这三个方面对电力监控和数据采集系统进行阐述。 【关键词】电力;监控;数据;采集 一、前言 随着计算机信息技术的不断发展,电力监控系统也到了极大地发展,为了更好地进行监控,就需要相关的数据采集系统的建设。 二、电力监控系统的结构与功能 1.电力监控系统的结构 电力监控系统是一个复杂多样的程序,它一般是由信息控制系统、现场控制系统和问题处理系统三方面共同构成的。这三部分构成了一个整体,共同发挥作用,全方位的监控电力系统的运行。 信息监控系统是电力系统构建中必不可少的一部分,由于电力监控系统在运行过程中现场端和PLC 系统的主控端距离较远,因此,信息监控系统就成为了这个中转站。目前,系统的通信网络主要是以智能设备为主,负责各个网络的通信,从机则是由智能变送器、可编程控制器、现场控制单元构成的,用来传输数据。 PLC 可编程结构、传感器、执行装置等一系列设备共同构成了现场控制系统的子系统,用于执行命令程序,采集现场信息,并进行实时监控。同时,它还可以通过传感器对数字、开关量等信息进行处理,从而获取电力系统现场使用的具体情况。 顾名思义,问题处理系统就是用来处理连接过程中所遇到的困难的。简单来说,就是在接收到现场控制子系统传过来的各种信号之后,把它们转化为声、光、电或者图像,为工作人员提供信息的指导。具体来说,就是通过报警系统、显示屏、模拟屏等设备的运行,帮助工作人员对电力系统运行信息进行及时有效的处理。 图1 2.电力监控系统的功能 由电力监控系统的构成可以得知其最主要的功能体现为现场监控、信息采
无线话筒实验报告 一、实验目的 1. 了解无线话筒的构造与工作原理; 2. 掌握调频发射机整机电路的设计与调试方法,以及高频电路的调试中常见故障的分析与排除; 3. 以小功率调频发射机为例,学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程要求的整机电路的设计与调试技术; 4. 巩固理论知识,提高实际动手能力和分析能力; 5. 增强与同学之间的交流与合作能力。 二、实验仪器与工具 (1)直流稳压电源一台; (2)数字万用表一只; (3 )示波器(≥100MHz) 一台; (4)调频收音机(87~108Hz) 一台; (5)烙铁,镊子,斜口钳若干; 三、系统原理分析 调频系统的组成: 对于小功率的调频无线话筒,设计时在保证技术指标的前提下,应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路的级数尽可能少,以减小级间的相互感应、干扰和自激。本实验设计中采用的调频发射系统如下: 音频放大→高频振荡与频率调制→缓冲隔离→高频功放
图中的高频功放在发射功率较小时可工作于甲类状态(丙类状态要求有较大的功率激励)。 主要技术指标: ●发射功率P A:一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度L和发射频率的波长可以比拟时,天线才能有效地将信号发射出去。 ●工作频率或波段:发射机的工作频率是指其载波频率,应依据调制方式,在国家有关部门所规定的范围内选取。调频广播频段规定为87MHz~108MHz。 ●总效率:总效率=发射的总功率/消耗的总功率 ●输出阻抗:对调频广播而言,一般要求输出阻抗为50欧姆,对电视差转而言一般要求75欧姆 ●残波辐射:残波辐射是指杂波功率与有效输出功率之比 ●信杂比:信杂比是指已调波在规定的频偏情况下经理想解调后又用信号功率和载波功率之比 ●失真度:失真度是指已调波在规定的频偏情况下经理想解调后输出单音频信号的失真度 ●频率响应:频率响应是指已调波在规定的频偏情况下经理想解调后输出音频的幅频响应
电力系统监控和数据采集系统 测控技术与仪器0840308234 张臻欢 摘要: 介绍了监控和数据采集系统各部分的功能和运行原理,以及一种基于USB和CAN总线技术的数据采集系统,该系统主要由一个USB-CAN节点和多个数据采集结点构成,采用CAN总线构成通信网,以USB总线接口实现主节点与计算机的通信,数据采集结点完成电力设备参数采集,可以通过一台主机监控多个电力设备状态参数。该系统实现了电力监控系统中的电力参数检测和总线通信,具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、容易扩展新节点等优点。 关键词: 电力监控、数据采集、功能运行原理、通用串行总线、控制器局域网总线 引言: 计算机的出现,使监控系统的设计与使用发生了巨大的变化。在引入以计算机为基础的系统前,监控系统的功能局限于远程控制和简单的状态信号显示。当以计算机为基础的监控系统出现后,大容量的数据采集和处理才有可能被广泛地运用,并成为计算机系统的基本功能之一。随着电力工业的发展,电力系统的可靠性和电能质量越来越多的受到人们的关注,对电力监控也提出了更高的要求。 1监控及数据采集的功能 1.1数据采集 周期性地从RTU中采集数据是它的基本功能。电力系统中的大多数系统是以查询方式采集数据,即RTU仅在接收到主站对其请求后,才把数据传送给主站。它有2种可选用的RTU响应方式:第一种方式是发送所需点或点集的实际值或状态;另一种方式是仅发送前一次查询请求以来状态发生过的变化或数据值超过一预先定义的增量变化范围的点或点集。后者称为报告异常事件方式。此方式的主要优点是减少了主站处理时间。通信线路中平均负荷也比第一种方式要小。不过,通信线路必须具有足够的带宽容量,以适应最坏情况,即在电力系统出现大干扰时,大量点的数据会发生快速变化,而此时调度员却最需要及时和准确的数据。 数据采集过程可认为是一些专用及高度相关子过程的过程集。这些子过程为:a.对RTU 内部数据库的查寻及快速修改;b.主站周期性地对RTU进行查询;c.把主站所需的RTU 数据传送给主站;d.校核因传送所引起的数据错误;e.换算数据工程单位;f.通过写入来覆盖数据库中的原有状态或数值。 1.2信息显示 信息显示是有选择地检索数据库中固定数据及实时数据,并将其组合后提供给运行人员的过程。通常将其显示在有限的图形CRT彩色屏幕上。固定数据包括发电厂、变电站接线图的信息及其它不随时变化的可显示信息。可变数据包括二态或三态设备的状态和数量变化,并可能带有符号的模拟量。通过名字或标识符来表示的设备名称和点的标志常被认为固定值,并被附在变量后面。 显示常常选择分层的树结构形式。在此结构中,索引页面(或者叫菜单)允许运行人员用光标定位技术(键盘、鼠标、跟踪球或屏幕接触定位法)来选择各种信息的显示。在同一系统中,常常提供多种显示选择方法,如专用功能键、显示标识符或名字的键盘输入。 专用功能键使显示的时间大为缩短。但由于受空间的限制,因而这种键的数目是有限的。用标识符进行键盘选择,要求运行人员记住及使用相互参照表。 也有除CRT之外的其它显示介质。一般有动态模拟盘,它主要通过灯光的变化来显示。
基于M a t l a b的温度传感器数据采集和界面开 发 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
无线传感网络技术 课程实训 温度传感器数据采集及界面开发院(系)名称电子与信息工程学院 专业班级物联网121班 学号 学生姓名薛红见 指导教师贾旭副教授 — 课程设计(论文)任务及评语 院(系):电子与信息工程学院教研室:物联网工程
目录
第1章绪论 温度传感器技术应用概况 随着现代人们生活水平的提高以及我国网络技术应用的普及,我国的网络技术的开发水平已经达到了一定的层次。人们日常生活中对网络的需求也是日益增多,故此,我们在生活的各个方面对传感器网络技术传感器网络技术的开发及应用也被人们所普遍接受,并得到广泛的应用。 传感器网络是信息感知和采集的一场革命,也被认为是21世纪最重要的技术之一。它将会对人类未来的生活方式长生深远的影响,通过对传感器信息的采集程序的设计思路,传感器将外界的温度等模拟量转变为数字信号,再将收集到的信号通过计算机进一步给予显示、处理、传输与记录,对收集到的自然数据的传达给人类。 本次的温度传感器系统设计对温度信息的收集是由温度传感器网络系统来完成的。温度传感器网络是在监测区域内合理的布置大量的传感器节点,并且节点之间通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点,再将所得信息数据传递给控制计算机。 如图为传感器网络的体系结构图。此图详细的画出了传感器节点之间传递信息的过程。 图传感器网络体系结构 在我们现代日常生活当中,传感器技术应用的十分广阔。从传感器的诞生至今为止,传感器的体积在不断的减小,种类也从单一到现在生产的多种多样,种类及用途在不断的增多,而且传感器的价格也越来越便宜,符合我国大部分人的使用需求。现代的普通传感器的价格十分便宜,而且,质量也随着我国工业能力的不断增强也在不断的上升。我国对现代化传感器的研究也是投入了大量的资金,这大大加快了传感器技术在我国的发展。从小小的收音机到大型的军事通信设备,无不用到传感器技术。传感器技术也为我们的生活和工作提供了很大的方便。 温度传感器技术一般应用在对环境的测试中。例如,在我国的深山老林中防火是一件必不可少的事情,但是随着人力资源的短缺以及昂贵的人力劳动来说太过浪费。
3.5 无线数据传输控制实验 3.5.1 实验目的 1. 在ZX2530A 型CC2530 节点板上运行自己的程序。 2 .通过发送命令来实现对其它节点的外设控制。 3.5.2 实验内容 实验中一个节点通过射频向另一个节点发送对LED 灯的控制信息,点亮LED 灯或让LED 熄 灭,节点接收到控制信息后根据控制信息点亮LED 或让LED 熄灭。 3.5.3 实验设备及工具 1.硬件:ZX2530A 型CC2530 节点板、USB 接口的仿真器,PC 机Pentium100 以上。 2.软件:PC 机操作系统WinXP、IAR 集成开发环境、串口监控程序。 3.5.4 实验原理 LED 灯连接到CC2530 端口P1_0,程序中应在初始化过程中对LED 灯进行初始化,包括端口 方向的设置和功能的选择,并给端口P1_0 输出一个高电平使得LED 灯初始化为熄灭状态。无线 控制可以通过发送命令来实现,在main.c文件中中添加宏定义#define COMMAND 0x10,让发送
数据的第一个字节为COMMAND,表明数据的类型为命令,同时,发送节点检测用户的按键操作当 检测到用户有按键操作时就发送一个字节为COMMAND 的命令。当节点收到数据后,对数据类型进 行判断,若数据类型为COMMAND,则翻转端口P1_0 的电平(在初始化中已将LED 灯熄灭)。即可, 实现LED 的状态改变。 3.5.5 实验步骤 1. 打开工程,在“物联网光盘\无线射频实验\5 无线控制”文件夹下 2. 将节点类型变量NODE_TYPE 设置为0,编译工程,并下载到ZX2530 节点板中,作为接收节点。 3. 将节点类型变量NODE_TYPE 设置为1,编译工程,并下载到ZX2530 节点板中,作为发送节点。 4. 复位接收节点和发送节点。 5.按下发送节点板上的key1 按键,观察接收节点上led 显示情况 6. 在主程序中添加一个宏定义#define LED_MODE_BLINK 0x02,在对数据的解析中添加对 LED_MODE_BLINK 的解析,让LED 灯每隔250 毫秒闪烁一次,让发送节点发送的数据为 LED_MODE_BLINK (代替LED_MODE_ON,紧接在COMMAND
单片机控制的气体传感器程序设计 开题报告 班级(学号):电技xxx1(2009012664)姓名:xx 指导教师:xxx 一、综述 1、研究的意义 随着国家经济的提高,现代化、智能化的多功能建筑越来越多,对建筑的防火安全设计要求也愈来愈高。以“西气东输”工程为开端的大规模天然气利用工程的实施,意味我国城市燃气将大踏步地进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会,城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。为了使燃气更好地造福于民,造福于社会,减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故,各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。 全国燃气行业发展迅猛,液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用,特别是随着“西气东输”工程的快速进展,燃气行业发展潜力巨大。但是随着燃气的广泛应用,由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生,这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民,造福于社会,减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故,各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。本次设计所面对的是广大居民,其优点在于: (1)成本低廉并能对烟雾和煤气准确报警。 (2)该产品无需专业人员操作,只要放在合适位置,通电即可,连续使用、方便简捷。(3)能起到预防煤气中毒的效果,使人们高枕无忧。该产品必须能够有效预防广大农村居民的冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件的发生,同时也能够给城镇居民安全使用煤气提供有力的保障。 燃气报警器的核心是气体传感器。当气体传感器遇到燃气时,传感器电阻随燃气浓度而变化,随之产生电信号,供燃气报警器后级线路处理。经过电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号,由线性电路加以补偿,使信号线性化,经微机处理、逻辑分析,输出各种控制信号,即当燃气浓度达到报警设定值时,燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状,设计制作室内故障监测报警系统,保障人们的生命财产安全。
传感器制作报告 基于气敏传感器的厨房火灾报警系统 摘要: 厨房是人们日常生活的重要活动场所之一。随着我国经济的飞速发展,厨房也经历了一场变革,许多市民家庭、酒楼饭店实现了厨房电气化,但同时也增加了火灾负荷。近年来因为厨房失火而造成的火灾频繁发生,不仅极大地影响了民众生活,对财产造成了极大破坏,更有可能危及人们的生命。厨房火灾的危害性不容轻视。本文基于以上考虑,通过基于气敏传感器的厨房火灾报警系统设计,旨在尽早提醒人们厨房火灾将要发生或已经发生,及早发现灾害,进行灭火措施的操作,避免火灾的发生,尽量减少其危害。该报警系统适用于一般家庭厨房、酒楼饭店较大型的厨房。 Abstract: Kitchen is one of the most important activity places in people’s life.Along with the rapid development of China's economy, kitchens are also experiencing a great change. While many families and restaurants are kitchen-electrification realized, the fire load are also increased. In recent years, fire happened in the kitchen occurs frequently, which not only greatly influence the public, leading to great loss of property, but alse endanger people's life. The damange of kitchen-fire can’t be ignored. According to the considerations mentioned above, the Design of Kitchen-fire Alarming System based on Gas Sensors, aims to alarm people the disaster of fire , trying to minus the damage. This alarming system is suitable for kitchens in normal families, as well as large kitchens in restaurants and hotels. 关键词: 厨房火灾气敏传感器报警系统 Key Words: Kitchen-Fire Gas Sensor Alarming System 一、绪论 火灾自动报警系统属于自动化范畴,是当前楼宇自动化的一个主要构成系统。其设置目的是为了防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全。火灾报警技术是预防火灾的一项基础工作,应用范围广泛。报警早,损失少,不仅对发生火灾的单位和个人具有重要作用,而且对公安消防监督机构及时扑灭火灾、减少人员伤亡和财产损失同样具有十分重要的现实意义。 二、设计思路 火灾自动报警系统主要由探测器(传感器)、报警器、排气装置三部分组成。探测器主要对是否有火灾发生进行判断,判断标准为火灾参数:烟雾浓度、有毒气体浓度、光、火焰辐射、温度等。 在确认火灾发生后,通过报警器产生信号,如声音、灯光等方式告知人已有火灾发生。 具体设计思路如下: (1)探测器
电力系统监控和数据采集系统研究 摘要:随着深入推进电力体制改革、建设能源互联网、实施大数据创新应用等 国家战略的推进,计量传统业务向新型业务拓展,营销业务向社会化全业务链延伸。跨专业协同持续深化,对电力系统监控和数据采集系统的支撑能力提出新的 要求。面对新形势新挑战,全面总结采集系统建设的基本情况和主要成效,梳理 系统建设过程中的不足,分析面临的内外部形势,结合业界成熟的新技术,提出 新一代电力系统监控和数据采集系统。 关键词:电力监控系统;网络;安全;防护 引言 电力监控系统作为国家关键信息基础设施,面临的网络安全形势日趋严峻,一旦遭受网 络安全攻击将可能导致大面积停电事件,严重威胁企业和国家安全。因此提高电力监控系统 的网络安全防护能力具有重要的现实意义。 1电力监控系统防护基本原则 电力监控系统防护整体方案设计上要遵循“安全分区,网络专用,横向隔离,纵向认证” 的原则。 1.1安全分区 根据运行业务安全等级要求不同,将电力监控系统划分为生产控制大区和管理信息大区,其中生产控制大区又分为控制区(安全I区)和非控制区(安全II区),管理信息大区又分 为安全Ⅲ区和安全Ⅳ区。安全等级低的业务系统可以放在高安全区内,安全等级高的业务系 统不允许放在低安全区内。除此之外,还设置安全接入区,使用公网通信、无线通信的业务 通过安全接入区接入电力监控系统。 1.2网络专用 生产控制大区业务使用调度数据网承载,管理信息大区业务使用综合数据网承载,调度 数据网和综合数据网使用独立的设备组网,在物理上实现网络安全隔离。使用MPLS-VPN技术,划分实时VPN和非实时VPN,实现安全I区和安全II区的逻辑隔离。 1.3横向隔离 生产控制大区与管理信息大区使用电力专用的横向隔离装置实现物理隔离,生产控制大 区和管理信息大区内部使用防火墙等具有访问控制功能的网络设备进行逻辑隔离,安全接入 区使用电力专用横向隔离装置与生产控制大区和管理信息大区实现物理隔离。 1.4纵向认证 各级生产控制大区使用纵向加密认证装置与调度数据网连接,为上下级调度机构或主站 与子站的控制系统之间的调度数据网通信提供双向身份认证、数据加密和访问控制服务。 2电力系统监控和数据采集系统
扩频实验报告 学院:电子信息工程学院 专业:通信工程 组员:12211008 吕兴孝 12211010 牟文婷 12211096 郑羲 12211004 冯顺 任课教师:姚冬萍 1
实验四扩频实验 一、实验目标 在本实验中你要基于LabVIEW+USRP平台实现一个扩频通信系统,你需要在对扩频技术有一定了解的基础上编写程序,完成所有要求的实验任务。在这一过程中会让你对扩频技术有更直接和感性的认识,并进一步掌握在LabVIEW+USRP平台上实现通信系统的技巧。 二、实验环境与准备 软件环境:LabVIEW 2012(或以上版本); 硬件环境:一套USRP和一台计算机; 实验基础:了解LabVIEW编程环境和USRP的基本操作; 知识基础:了解扩频通信的基本原理。 三、实验介绍 1、扩频通信技术简介 扩频通信技术是一种十分重要的抗干扰通信技术,可以大大提高通信系统的 抗干扰性能,在电磁环境越来越恶劣的情况下,扩频技术在诸多通信领域都有了 十分广泛的应用。 扩频技术简单来讲就是将信息扩展到非常宽的带宽上——确切地说,是比数 据速率大得多的带宽。在扩频系统中,发端用一种特定的调制方法将原始信号的 带宽加以扩展,得到扩频信号;然后在收端对接收到的扩频信号进行解扩处理,把它恢复为原始的窄带信号。 扩频系统之所有具有较强的抗干扰能力,是因为接收端在接收到扩频信号后,需要通过相关处理对接收信号进行带宽的压缩,将其恢复成窄带信号。对于 干扰信号而言,由于与扩频信号不相关,所以会被扩展到很宽的频带上,使之进 入信号带宽内的干扰功率大幅下降,即增加了相关器输出端的信号/干扰比。因 此扩频系统对大多数人为干扰都具有很强的抵抗能力。 2
课程设计任务书 分院(系)信息学院专业测控技术与仪器学生姓名李东宾学号1003020223 设计题目气敏传感器及其应用——酒精测试仪 内容及要求: 1)根据AT89C51及其敏传感器,设计酒精测试仪。 2)能够显示吹入气体量的大小是否合格。 3)当酒精超标时有相应报警装置。 4)测量电路应包括A/D转换器、LCD及报警电路。 要求在课程设计报告中给出: 1)装置的结构和电路原理图。 2)调试过程,说明发现的向题及处理过程。 3)分析存在的问题。 4)收获与改进方案。 进度安排: 下达任务时间: 2012年12月10日 文件检索及方案设计: 2012年12月10日——16日 写报告、答辩、原理设计及仿真: 2013年1月7日——13日 指导教师(签字): 年月日分院院长(签字): 年月日
成绩评定表 学生姓名李东宾班级学号1003020223 专业测控技术与 仪器课程设计题目气敏传感器及其应 用——酒精测试仪 评 语 组长签字: 成绩 日期20 年月日
目录 1、引言 (4) 2、系统总体设计方案 (4) 3、系统硬件与软件设计 (5) 3.1、硬件 (5) 3.1.1、传感器选择 (5) 3.1.2、A/D转换器 (7) 3.1.3、 MCS-51系列单片 (10) 3.1.4、LED显示电路 (12) 3.1.5、键盘电路 (13) 3.1.6、报警电路 (13) 3.2、软件设计 (13) 3.2.1、主程序框图 (14) 3.2.2、数据采集子程序程序框图 (14) 3.2.3、报警子程序程序框图 (15) 4、主要器件清单: (16) 5、系统调试与测试结果: (16) 6、测量结果分析: (17) 7、总结: (17) 参考文献: (17)
机床监控与数据采集系统 一、应用背景 如何准确统计机床利用率、如何提高机床利用率,如何从海量数据中分析出制约生产的瓶颈? 随着计算机技术、网络技术日益普遍应用,网络进入制造中心已是一种趋势。数控机床走向网络化、集成化,帮助企业实现制造信息化、自动化,推动企业进入科学化的量化管理、提质增效、提高企业整体竞争力已成为数控机床发展方向。 “MDC机床监控与数据采集系统”是机床数据采集系统和机床数据分析处理系统的集成,具有数据采集,机床监控,数据分析处理,报表输出等功能,主要用于采集数控机床和其他生产设备的工作和运行状态数据,实现对车间机床的利用率、空闲率、报错率、零件生产量等情况的监视与控制,并对采集的数据进行分析处理,生成相应的报告,为公司领导层开展科学化的量化管理提供数据支持和决策依据,做出针对性的管理措施,提高企业的生产效率。 二、功能: 1、实时获取设备状态及加工信息 管理人员只需在办公室即可直观、快速了解现场车间所有设备的运行状态(关机、运行、待机、空运行、调试、故障)、产量、稼动率以及加工参数信息(主轴倍率、主轴转速、进给倍率、进给速度、温度、电流等)加工进度等实时监控。
2、各项数据多角度分析呈现 能够把采集到的数据按机床、时间、开机率、利用率等条件,以饼图、柱图、折线图、统计表格等多种方式统计、分析数据,并可以输出为EXCEL文档。报表内容包括设备状态、加工产量、设备用时、调机用时、设备报警、设备稼动率、操作人员达成率、工单完成率等报表数据,可根据操作工、设备、班次等信息,按班次、日、周、月、季、年进行报表导出。
3、移动端应用设备数据远程实时监控 管理人员通过移动端随时掌握生产现场情况,包括加工进度、任务完成情况、设备运行状态及设备运行效率等状况,现场问题及时获知和处理,降低管理成本。
电子科技大学 实验报告 学生姓名:李志学号:2011019070023 指导教师:沈莹 邮箱:634897551@https://www.wendangku.net/doc/3f12675457.html, 一、实验室名称:通信信号处理及传输实验室 二、实验项目名称:数字上下变频 三、实验原理: 1、数字上/下变频的理论基础 通常的无线通信都是通过载波调制信号来实现。这意味着产生了数字基带信号后,需要将信号通过数模(DA)转换,由射频端调制到某个载波频段进行发送。这个将基带信号调制到高频载波频段的过程就称为上变频。反之,在接收机端将模数(AD)转换后的高速率高频带数字信号转换为低速率的基带信号,即将中频或者高频信号搬移到基带或者低频波段的过程就称为下变频。 因此,上变频和下变频的概念分别是指把信号搬移到更高或更低的频率上。这可以通过信号()t c与一个复旋转向量相乘得到,结果为: ()()t f j c =(3.1) t sπ2 e t c 其中, f代表搬移的频率,通常称为载波频率。 c 复数信号的实部和虚部也可以分别称做同相分量或正交分量。 数字上变频和下变频就是对上式进行数字化。这就意味着信号和复向量都要用量化的样本来表示。引入满足采样定理的采样周期T,这样,数字上变频和下变频可以写为: ()()kT f j c sπ2 =(3.2) kT c e kT
进行上变频还是下变频是由频率c f 的符号决定。因此只要对其中一种情况进行讨论即可。我们假设对接收到的信号在模拟前端对整个接收带宽进行下变频,然后进行滤波。 假设信道可位于带宽为Band 的频带(波段)内的任何位置,频带内包含所需信道加上干扰邻道。如图1所示。对信号进行下变频可以得到图2。邻道干扰可以通过信。 为了分析方便,我们假设中频信号为单频形式,暂不考虑邻道及其他干扰。 1)数字下变频的时域分析: 数字下变频的目的是把所需的分量从载波频率加搬移至基带。模拟中频信号为单频形式: ()()0cos c c t t ω?=+ (3.3) 其中c ω表示信号频率,0?表示信号初始相位。 同时假设用于正交解调的两路数字本振的初始相位为0,那么模拟中频信号经过A/D 后得到的信号形式为 ()()()()()[]∑+∞-∞=-?= ?=k T kT t kT c t P t c kT C δ (3.4) 可见信号()kT C 是原信号()t c 在 ,2,,0T T t ±±=处的一些离散值。因此A/D 输出的最终信号形式为: []()0cos ,c c k kT ω?=+ 0,1,2,k =±± (3.5) 那么,此信号经过正交数字解调后的信号形式 (设信号频率和本振频率相同,即c p ωω=)可以表示如下: I 路: ()()()()()0cos cos cos I p c p s k c k kT kT kT ωω?ω=?=+? ()()001cos 2cos 2 c kT ω????=++?? (3.6) Q 路:
酒精传感器开题报告 篇一:酒精检测系统开题报告 大学毕业设计(论文)开题报告 题目:基于单片机的酒精检测系统设计专业:电子信息工程指导教师:学院:信息学院学号: XX0 班级: XX08030302 姓名: 一、课题任务与目的 随着生活节奏的加快,城市机动车保有量越来越大,越来越多的人们选择开成出行,在此过程中,会有一些人出现酒后驾车的行为。酒后驾车十分危险,不仅对司机本人的生命安全造成极大威胁,一旦发生事故,对他人生命安全也是极大威胁。从理论上说,要判断是否是酒后驾驶,最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量。血液中的酒精含量可以通过检查血液、呼气、唾液和小便得到。在违章处理或者公路交通例行检查中,最简单可行的方法是利用酒精测试系统检测驾驶人员呼气中的酒精浓度。本课题要求设计酒精检测系统,通过该系统检测司机口腔内酒精浓度,提示司机不要酒后驾车。 本次毕业设计的任务是完成单片机的酒精检测系统设计,通过查阅酒精浓度检测的相关资料,根据所需模块进行进一步分析确定所需模块的芯片。以测量浓度为目的做出完整合理的设计。利用酒精检测传感器检测司机口腔内的酒精
浓度,并通过显示器显示检测数值与当前时间。通过键盘设定酒精浓度报警数值,当检测的酒精浓度数值超过正常范围时发出报警信号,并且能够语音报出检测数值。 二、调研资料情况 通过调研单片机方面的资料,认识到使用单片机来检测酒精气体有以下优点:数据采集系统以单片机为控制核心,外围电路带有LED显示以及键盘响应电路,无需要其他计算机,用户就可以与之进行交互工作,完成数据采集、存储、计算、分析等。)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。软件系统采用汇编语言,在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。测量精度高、响应时间快,能检测到ppm级的酒精气体浓度。 单片机还在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。在我国推广使用单片机,具有特别重要的意义。它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。随着具有高速运算与数据处理能力的16位单片机的出现,单片机也开始渗透到数据处理的领域。 在国外单片机发展比较早,所以应用也比较广泛,主要在家庭装较贵重地方,银行,保险柜等应用比较多,在国内这方面发展也比较快,不管自己开发或是引进都有,在重要地方应用也比较多,现在越来越普及到平常化,未来的发展也会越来越被大众采用,单片机是工业控制领域内最理想
安徽建筑工业学院毕业设计(论文) 专业:计算机科学与技术 班级: 学生姓名: 学号: 课题:安全监控数据采集系统 指导教师:
摘要 随着国内煤矿安全事故不断发生,特别是井下瓦斯爆炸事故时有发生,研究出一套安全监控系统是十分必要的。 文章介绍了智能煤矿安全监控系统中的时钟电路设计及一些监控程序流程。其中时钟电路设计部分主要介绍了相关芯片介绍,芯片特性及应用方法,以及时钟电路的设计。其中时钟芯片DS1339是采用了I2C接口技术的超小型串行实时时钟芯片。主要利用它通过外部接口为单片机系统提供日历和时钟。 关键词:单片机,时钟电路,I2C总线,串行传输。
Abstract Unceasingly occurs along with the domestic coal mine security accident, specially mine gas explosion accident sometimes occurs, studies set of safe supervisory systems is extremely essential. The article introduced in the intelligent coal mine safe supervisory system clock circuit design and some monitor routine flows. Clock circuit design partial mainly introduced the related chip introduced,chip characteristic and application method, as well as clock electric circuit design. Clock chip DS1339 has used the I2C connection technology subminiature serial real-time clock chip. Mainly uses it to provide the calendar and the clock through exterior connection for the Single chip microcomputer system. Key word: Single chip microcomputer, clock electric circuit, I2C main line, serial transmission.
通信对抗实验报告 一、实验目的 (1)通过通信对抗实验仪完成数字通信、通信侦察和通信干扰实验;(2)通过实验帮助理解数字通信系统的调制、解调过程和性能评价方法; (3)进一步加深通信侦察及其截获、调制识别等信号处理基本原理和方法的理解; (4)通过实验理解通信干扰及其效果评价的基本原理和方法。 二、实验原理 通信对抗实验仪是由微机、通信和通信对抗实验仪及示波器组成。通信对抗实验仪可以完成20 个以上的数字通信和通信干扰实验,帮助使用者理解数字通信系统的截获、调制识别、解调过程和性能评价方法及通信干扰及其效果评价的基本原理和方法。 下面将详细介绍通信对抗实验仪的使用操作,分别进行两类实验,获得实验结果并对误码率、识别率曲线图进行比较分析。 三、实验仪器 通信对抗实验系统包括:计算机;示波器;通信对抗实验仪。 通信对抗实验仪是采用软件无线电原理构建的通用、多功能数字处理设备,它包括发射模块、接收处理模块和通信接口等。该实验仪的机箱结构和板卡设计如图1.1 所示:
通信对抗实验仪机箱外壳安装多种信号的测试端口,从左向右测试端口依次为发射信号(接收板接收的信号)、通信信号(无干扰无噪声的理想信号)、噪声/干扰信号、基带信号(发射板基带码元信号)、恢复基带(信号解调后恢复码元信号)和同步信号。 四、实验内容及步骤 (一)通信对抗实验内容: 实验一:通信对抗原理与实验的关系 (1)了解通信原理、通信对抗原理的基本知识; (2)了解通信对抗实验的模型,仪及与以上两者之间的关系。 实验二:通信对抗实验仪器和软件的使用 (1)学会使用双踪示波器、通信对抗实验仪、通信对抗实验软件的工作原理; (2)了解在Microsoft Visual Studio 中简单的C++语言编程与调试方法。
气敏传感器的应用 摘要:介绍其敏传感器的现状和发展趋势。随着科技技术的发展,检测技术为重要的科技手段之一。随着微电子技术的发展和普及,传感器称为新的市场需求,对传感器的性能,用途日益有着新的要求和研究价值。 引言:随着科技的发展,针对围绕着生活和工业等周围的气体中的有害物质的测定,成为了一项重要的难题。其中其敏传感器为其中味重要的科研课题。目前的气敏传感器应用到气体探测器、烟雾报警器、虚拟嗅探犬、酒精浓度测试器等领域。 1.气敏传感器的主要特征 气敏传感器大致是为了检测气体成分和含量为目的研究的传感器。包括物理和化学方法。气敏传感器主要分为,:半导体型气敏传感器、电化学型气敏传感器、固体电解质气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器、光化学型气敏传感器、高分子气敏传感器等。还有红外吸收型、石英振荡型、光线型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度;接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂是气体在其表面燃烧时产生热量,使传感器温度上升;电容式传感器是利用敏感材料给付气体后其家电常数发生改变导致电容变化;电化学式气体传感器,主要利用两个电极之间的化学电位差,一个在气体中测量气体浓度,另一个固定的参比电极。红外吸收型传感器,当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光游戏手,其吸收关系服从朗伯比尔吸收定律,通过光强的变化测出气体的浓度。 气敏传感器的主要特征有稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性等特点。 稳定性主要表现在零点漂移区间漂移,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要取决于传感器结构所使用的技术。选择性也称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标其体重的能力。 2.气敏传感器的应用 SnO2是目前气敏传感器的广泛被利用的材料。它有灵敏度高,结构简单,体小质轻,坚固耐用等优点。SnO2 粉体的粒径大小,颗粒的形状、均匀性、稳定性都直接影响着制成的气敏器件的灵敏度、功耗、响应恢复特性及稳定性等重要参数。利用溶胶- 凝胶法合成SnO2 超微粒子主要以有机金属化合物为起始材料或以大批量有机试剂来制备SnO2 ,但有机金属 试剂较昂贵,给大量制备带来困难。因而通常是以廉价的SnCl4 为起始原料,加入少量溶胶形成助剂,促进其溶胶形式。溶胶- 凝胶法制备出粉体材料具有粒子分布均匀,纯度高,比表面积大,活性好,烧结温度低等优点。 但尽管SnO2 作为气敏材料日益受到重视,但由于其在应用中仍有一定缺陷,限制了它更为广泛的使用:低温条件下工作稳定性的控制;空气中湿度的影响;一些掺杂元素催化原理的探索;气敏特性测试手段的提高等等 3.纳米传感器及其在气敏传感器中的应用。纳米材料在气敏传感器的应用中有如下特点:①纳米固体材料具有庞大的界面,提供了大量气体通道,从而大大提高了灵敏度; ②工作温度大大降低; ③大大缩小了传感器的尺寸。 纳米传感器材料的发展展望。对于多壁碳纳米管制作的气敏传感器,虽然也可在室温下工作,但在复杂的气体环境中使传感器具有选择性却是一个亟待解决的问题。随着纳米技术的进一步发展,这些问题必将会被很好地解决,纳米传感器亦将获得巨大的发展。 4.气敏传感器的发展和展望 向多功能,低耗能,集成化方向发展。而且还有生物芯片的开发应用方面的展望,和应
中北大学信息商务学院毕业设计开题报告 学生姓名:何强学号12050542X1 2 系别:自动控制系 专业:自动化 设计题目:气敏传感器信号采集系统设计指导教师:岳凤英
2016年3月30日
毕业设计开题报告 1.结合毕业设计课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述: 文献综述 一、课题背景 随着工业化的发展,我们的生活及环境的污染迅速增加,环境中存在着各种有毒有害、易燃易爆气体,从家用液化石油气、城市煤气以及天然气到工业生产过程中产生的废气、交通工具中排放的各种气体都在不断地污染环境,影响我们的生存。 此外,我国燃气的变革及西气东输工程的进行,煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。这些气体在带给人们能源、生产生活提供方便的同时,它们本身是有毒、易燃的化学物品,给燃气燃具用户深深埋下了火灾、中毒、爆炸的隐患[1]。一方面人类对各种有毒有害气体的承受能力是有限的,另一方面易燃易爆气体超过一定浓度,就可能引起火灾或爆炸,造成人身伤亡和财产损失。但是人的感官缺乏对各种有害气体的感知,特别是对有害气体浓度定量的判断能力,因而研制能够感知并判别气体的种类和测量气体浓度的仪器系统就变得尤为必要[2]。 传统的分析气体组分和浓度的方法是以色谱法为代表的各种化学计量方法,尽管其测量精度很高,但操作手续繁杂,实验周期长,无法对有毒、有害气体进行实时、连续、瞬时检测,而气体传感器则满足这种要求,并且在人们日常生活中对减少气体爆炸、火灾等事故已经发挥着越来越大的作用[3]。再者,计算机的普及和信息技术的迅猛发展,智能化被引入家庭,并迅速在世界各地发展起来。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,其设计出的产品体积小、成本低、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适