完整版曹诗章 毕业设计文档材料.docx
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完整版曹诗章毕业设计文档材料
学号：
南湖学院
毕业设计文档材料
题目：
粮仓环境参量无线遥测系统的
设计与实现
作者
王永
届别
2012
系别
机械与电子工程系
专业
电子信息工程
指导老师
杨宣兵
职称
讲师
完成时间
2012.05
一、南湖学院毕业设计任务书
二、南湖学院毕业设计开题报告
三、湖南理工学院南湖学院毕业设计中期检查表
四、湖南理工学院南湖学院毕业设计答辩申请暨资格审查表
五、湖南理工学院南湖学院毕业设计指导教师评价表
六、湖南理工学院南湖学院毕业设计评阅教师评价表
七、湖南理工学院南湖学院毕业设计答辩记录表
八、外文文献翻译
南湖学院
毕业设计任务书
课题名称：
粮仓环境参量无线遥测系统设计与实现
学生姓名：
王永
系别：
机械与电子工程系
专业：
电子信息工程
指导教师：
杨宣兵
2011年12月8日
1、主题词、关键词
温度；湿度；无线遥测；NRF905；
2、毕业设计（论文）内容要求
任务
实现粮仓的温度、湿度以及光照条件的测量，并完成测量数据的无线传输，传输距离20m∽50m，所设计系统包括远端测量节点和中心控制节点。
要求
1、完成温度、湿度、光照测量传感器的选型，MCU可以选择C8051单片机或者TI公司的MSP430系列单片机，无线通信可以选用NRF905芯片；
2、通信速率：
1200bps或者2400bps；
3、实现远端节点和中心节点硬件电路设计。
4、完成测量与数据通信软件设计，远端节点测量数据通过无线方式传输到中心节点，中心节点通过UART串口传输给上位机，可以通过串口调试工具在上位机查看测量数据。
5、完成论文以及其他文档撰写。
3、文献查阅指引
[1].孙肖子等.电子设计指南.北京：
高等教育出版社，2006.01
[2].孙肖子等.模拟及数模混合器件的原理与应用（上册）.北京：
科学出版社，2009.09
[3].康华光.电子技术基础（模拟部分，第5版）.北京：
高等教育出版社，2006.01
[4].罗杰等.电子线路—设计，实验，测试（第4版）.北京：
电子工业出版社，2008.04
[5].（日）远坂俊昭.测量电子电路设计—模拟篇.北京：
科学出版社，2006.06
[6].史锡腾等.单片机开发应用实例—基于PC网络的心电监护仪设计与制作.武汉：
华中科技大学出版社，2009.03
[7].谢兴红.MSP430单片机基础与实践.北京：
北京航空航天大学出版社，2008.01
4、毕业设计进度安排
下达毕业设计任务书2011.12.10
完成毕业设计开题报告2011.12.10-----2012.01.31
毕业设计中期检查2012.04.10----2012.04.15
毕业设计定稿与完善2012.05.10之前
毕业设计论文评阅2012.05.10----2012.05.20
毕业设计资格审查2012.05.21---2012.05.22
毕业设计答辩2012.05.26-----2012.05.28
教研室意见：
负责人签名：
年月日
注：
本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。
南湖学院
毕业设计开题报告
课题名称：
粮仓环境参量无线遥测系统设计与实现
学生姓名：
王永
系别：
机械与电子工程系
专业：
电子信息工程
指导教师：
杨宣兵
2011年2月10日
一、综述国内外对本课题的研究动态，说明选题的依据和意义：
（一）研究动态：
人类的日常生活、生产活动和科学实验都离不开测试和信息采集。
信息采集就是获取信息，是对实际工作中物理、化学、工程技术等方面的参量和数值信息进行提取的过程。
由于信息本身不具备处理、传输的功能，只能通过一定的手段和方法将信息转化为可知的信号，并进行传输。
在日常生活、生产活动中，环境中的温度指标在许多场合中都是重要的参数，需要对其进行采集和控制。
温度参数很多时候用于对工业工场、仓库管理、粮食蔬菜大棚、花卉温室、医疗制药等领域，需要对其监控，以达到生产生活需要，并及时对测试结果做出相应的处理。
故研究温度数据采集系统具有很好的实际应用价值。
随着科技的不断发展，传感器技术已成为国内外优先发展的科技领域之一，应用越来越广。
温度数据采集的实现需要从对现场温度数据的有效获取开始，采用温度传感器能够实现对温度数据的有效采集及简单处理。
随着集成芯片及各种无线技术的发展，针对一些现场环境比较复杂的地方，有线传输方式的布线会比较繁琐且不适宜在偏远、环境恶劣的情况下使用，而无线传输方式可以避免以上的问题，且在采集点较多和需更换采集位置的场合显得更为方便简单。
（二）依据和意义：
目前无线传输有很多种方式，根据通信距离可以分为无线广域网（WAN）、无线局域网（WLAN）和无线个人网（WPAN）。
GSM、CDMA和第三代移动通信技术（3G）能实现远距离的通信，属于WAN领域；WLAN和WPAN领域中，短距离无线通信技术有UWB无载波通信技术、ZigBee技术、WirelessUSB技术、蓝牙、Wi-Fi技术等。
本文采用由无线射频收发芯片与MCU组成的无线通信模块进行温度数据的无线收发。
射频收发芯片可工作在免费2.4GHz的ISM频段，无需向中国无线电申请频段，具有低功耗的优点从而能够免除布线的麻烦，提高设备的可移动性，方便移动测试位置和随时增减点采集数目。
此种构成的无线的模块，在传输速度和可靠性等通信实现能力上能够基本达到有线通信的标准。
本文单片射频收发芯片采用挪威公司的nRF905，其可满足低功耗、开发周期短的要求且集成模块小便于嵌入其他设备中使用。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
研究的基本内容：
1．基于单片机设计一无线测温系统。
2．整个系统分为四个模块：
电源模块、温度数据采集模块、无线通信模块和上位机显示模块。
3．采用VerilogHDL语言对模块进行编程。
4．设计出无线测温的结构电路。
拟解决的主要问题：
1．温度传感器的原理：
（1）预置计数器1和温度寄存器。
预置值为-55℃所对应的某一基数。
（2）当低温系数振荡器产生一个脉冲时，计数器1就减1。
（3）当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器加1，同时将计数器1重置。
（4）在计数器2减到0（即门周期结束）之前，重复对低温系数振荡器产生的脉冲进
行计数。
2．用Verilog语言来编写它的四个模块，然后完成电路设计。
3．通过QuartusII软件仿真，在频率计的测量范围，通过4位数码管显示出结果。
三、研究的步骤、方法、措施及进度安排
研究的步骤：
1．查阅文献，了解国内外研究动态。
2．完成了理论部分的研究。
3．基于单片机实现有以下功能的无线测温：
1）测量范围：
300米；
2）4位数码管显示数字温度。
4．使用QuartusII仿真平台上编译、仿真、调试。
5．撰写论文。
研究的方法：
系统可以有多个温度数据采集点，每个数据采集点包括一个小的温度数据采集系统和一个无线模块。
当有多个数据采集点时，采集点与上位机的通信通过无线模块，采用轮询的方式对各个采集点进行通信。
进度计划：
2011.12.10下达毕业设计任务书
2011.12.11～2011.03.01查阅资料，完成开题报告
2012.03.02～2012.04.09电路设计、原理分析、论文撰写
2012.04.10～2012.04.15中期检查
2012.04.16～2012.05.10论文修改与完善，英文文献翻译
2012.05.11～2012.05.17送指导老师和评阅老师评审
2012.05.18～2012.05.20答辩资格审查
2012.05.21～2012.05.23毕业设计答辩
四、主要参考文献：
[1]孙肖子等.电子设计指南.北京：
高等教育出版社，2006.01
[2]孙肖子等.模拟及数模混合器件的原理与应用（上册）.北京：
科学出版社，2009.09
[3]康华光.电子技术基础（模拟部分，第5版）.北京：
高等教育出版社，2006.01
[4]罗杰等.电子线路—设计，实验，测试（第4版）.北京：
电子工业出版社，2008.04
[5]（日）远坂俊昭.测量电子电路设计—模拟篇.北京：
科学出版社，2006.06
[6]史锡腾等.单片机开发应用实例—基于PC网络的心电监护仪设计与制作.武汉：
华中科技大学出版社，2009.03
[7]谢兴红.MSP430单片机基础与实践.北京：
北京航空航天大学出版社，2008.01
[8]苏晓龙，王香婷.基于RS-485总线的数据采集系统[J].仪表技术与传感器，2007.06
[9]付浩伟，向凤红，程加堂，李静.基于DS18B20传感器的温度数据采集系统的设计[J].机械工程与自动化，2007.12
[10]张红霞,丁国清.一种嵌入式数据采集及传输系统的设计与实现[J].电子测量技术，2008.03
[11]彭永供,杨若波.3种温度数据采集系统的设计与选型[J].传感器与微系统，2009.04
[13]黄慧，段兴辉.基于DS18B20的高分辨率温度数据采集[J].电子测量技术，2009.08
[14]李虹,温秀梅,高振天.基于MSP430单片机和DS18B20的小型测温系统[J].微计算机信息,2006.09
指导教师意见：
指导老师（签名）：
年月日
教研室意见：
负责人（签名）：
年月日
湖南理工学院南湖学院毕业设计中期检查表
设计题目
粮仓环境参量无线遥测系统设计与实现
学生姓名
王永
学号
系别
机械与电子工程系
专业
电子信息工程
指导教师
杨宣兵
检查日期
2014.4.12
指导教师检查情况记载及修改意见：
从开题到现在，该生认真执行指导老师下达的任务书内容，明确了课题的研究内容和具体要求，并严格按照开题报告中的研究进度在进行工作，工作进展总结如下：
1）1）查阅了大量与MSP和DS18B20设计相关的文献材料，对课题进行了认真分析，完成了对课题研究动态的综述。
2）用VerilogHDL语言编写了温度传感器实现程序并通过QvuartusII进行了功能仿真。
3）毕业论文已完成初稿。
下阶段的工作安排：
1）进一步完善设计部分。
2）针对论文初稿的问题，对论文进行进一步的修改。
3）完成英文文献的翻译工作。
4）准备好答辩材料。
签名：
注：
此表用于指导教师在学生毕业设计（论文）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。
湖南理工学院南湖学院毕业设计答辩申请暨资格审查表
学生姓名
王永
学号
系别
南湖学院机电系
专业
电子信息工程
班级
N电信08-1F
指导教师
杨宣兵
毕业设计题目：
粮仓环境参量无线遥测系统的设计与实现
内容综述：
本设计以射频收发芯片nRF905为核心，以模块搭建设计为指导思想，搭建无线温度采集系统，系统主要由数据采集模块和无线传输模块组成。
搭建无线温度数据采集系统，并对该系统的可能性进行的探讨。
利用该系统，我们可以快捷方便的收集到离接收端口五十米范围内的温度参数，适应于各种不同场合。
数据采集模块以数字式温度传感器DSl8B20监测温度参数。
无线数据传输模块通过nRF905芯片进行数据收发处理。
本设计给出其与MSP430F449的接口电路设计和接收端通过电平转换芯片MAX3232与PC机连接。
以上就论文的主要内容进行了叙述。
综上所述，我认为已经符合答辩的要求，再次，郑重地向各位老师提出答辩申请，恳请老师批准。
申请人：
资格审查项目
是
否
01
工作量是否达到所规定要求
02
文档资料是否齐全（任务书、开题报告、答辩申请、定稿论文及其相关附件资料等）
03
文档是否符合规范化要求
04
是否按时向指导教师提交全部正式材料
05
是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）
06
是否为已公开发表的个人论著
备
选
是否多人设计一个系统或者合作一个课题
（多人设计一个系统或者合作一个课题）内容是否雷同
系毕业设计（论文）工作领导小组意见：
符合答辩资格，同意答辩□不符合答辩资格，不同意答辩□
（公章）
____年月日
注：
此表为学生毕业设计（论文）定稿后申请答辩，及系领导小组对申请答辩学生进行资格审查时用；资格审查项目由指导教师填写。
湖南理工学院南湖学院毕业设计评价表
毕业设计
题目
基于FPGA的频率计的设计
学生姓名
曹诗章
系别
机械与电子工程系
专业
电子信息工程
指导教师
邓己媛
评价项目
A
B
C
D
选题
质量
01
选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求
√
02
题目难易度
√
03
题目工作量
√
04
题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度
√
毕业
设计
质量
05
综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）
√
06
应用文献资料的能力
√
07
实验（设计）能力
√
08
计算能力（数据运算与处理能力等）
√
09
外文应用能力
√
10
计算机应用能力
√
11
对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）
√
12
插图（或图纸）质量
√
13
论文（或设计说明书）撰写水平
√
14
论文（或设计）的实用性与科学性
√
15
论文（或设计）规范化程度（论文（或设计）栏目齐全合理、SI制的使用等）
√
16
创见性
√
综合评价
优□良□中√及格□不及格□
评
语
该生基于FPGA设计了一数字频率计，实现了对0—9999HZ的频率进行测量的功能，符合电子信息工程专业培养目标。
整个设计思路比较清晰、合理，实现的过程衔接性较好，体现了一定的分析、解决问题的能力。
同时撰写的论文结构较严谨，论述层次较清晰，格式规范，语句通顺，基本符合论文的规范化要求，建议提交论文答辩。
论文评分：
72分
签名：
注：
此表为指导教师对学生毕业设计的定稿分别进行评阅时用。
湖南理工学院南湖学院毕业设计评价表
毕业设计
题目
基于FPGA数字频率计的设计
学生姓名
曹诗章
系别
机械与电子工程系
专业
电子信息工程
评阅教师
彭仕玉
评价项目
A
B
C
D
选题
质量
01
选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求
√
02
题目难易度
√
03
题目工作量
√
04
题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度
√
毕业
设计
质量
05
综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）
√
06
应用文献资料的能力
√
07
实验（设计）能力
√
08
计算能力（数据运算与处理能力等）
√
09
外文应用能力
√
10
计算机应用能力
√
11
对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）
√
12
插图（或图纸）质量
√
13
论文（或设计说明书）撰写水平
√
14
论文（或设计）的实用性与科学性
√
15
论文（或设计）规范化程度（论文（或设计）栏目齐全合理、SI制的使用等）
√
16
创见性
√
综合评价
优□良□中√及格□不及格□
评
语
本设计以FPGA现场可编程门陈列为控制核心，完成了五个模块的设计，从而设计出数字频率计，编写了相应的程序，在QuartusⅡ平台上进行仿真；论文结构较合理，文字通畅，图表规范，达到了毕业设计的要求，建议提交答辩。
成绩：
75分
签名：
注：
此表为评阅教师对学生毕业设计的定稿分别进行评阅时用。
湖南理工学院南湖学院毕业设计答辩记录表
毕业设计
题目
基于FPGA的频率计的设计
系别
机械与电子工程系
专业
电子信息工程
学生姓名
曹诗章
学号
指导教师
邓己媛
答辩时间
2011年5月21日
记录人
邓己媛
答辩地点
6111
答成
辩员
小名
组单
姓名
职称
姓名
职称
刘靖
教授
万忠民
副教授
邓己媛
讲师
答辩过程记录：
一、答辩人陈述
本文通过对EDA的基本概念和数字频率计基本原理的了解,设计出基于FPGA的数字频率计。
该设计以FPGA现场可编程门阵列为控制核心,把整个系统分为五个模块,分别为分频器模块、测频控制信号发生器模块、十进制计数器模块、4位锁存器模块、7段译码器模块。
同时应用VerilogHDL语言对模块进行编程,最后在QuartusII仿真平台上编译、仿真，基本实现电路功能。
二、老师提问
1、0-9999Hz是否要分段测量？
答：
0-9999Hz是要分段测量。
分段测量能更加精确、更加简单的测出比较复杂的信号。
比如0.0001Hz。
2、时钟输入频率是否是定值？
具体是多少？
答：
时钟输入频率是定值。
由于系统在设计过程加了个分频器模块，所以它的输入频率是2Hz。
3、等精度测量法原理？
答：
等精度测量法的机理是在标准频率比较测量法的基础上改变计数器的计数开始和结束与闸门门限的上升沿和下降沿的严格关系。
当闸门门限的上升沿到来时，如果待测量信号的上升沿未到时两组计数器也不计数，只有在待测量信号的上升沿到来时，两组计数器才开始计数；当闸门门限的下降沿到来时，如果待测量信号的一个周期未结束时两组计数器也不停止计数，只有在待测量信号的一个周期结束时两组计数器才停止计数。
4、测频控制信号发生器产生哪几个信号？
答：
测频控制信号发生器产生三个信号：
1）计数使能信号：
高电平有效。
控制计数器，当高电平来时，开始计数；
2）计数器清零信号：
高电平有效。
当计数开始之前，信号开始清零，准备下次计数；
3）锁存信号：
高电平有效。
当计数完后，产生一个锁存信号，把结果锁存，保证系统稳定输出。
5、输入的是什么信号？
怎么验证结果？
答：
输入两个信号：
时钟信号，大小为2Hz；待测信号，自由输入。
把待测信号给出一个定制输入进来，然后与数码管显示的结果做比较，如果相同，证明系统是正确的。
三、修改意见
对论文的格式做进一步的修改。
答辩小组评语：
论文利用EDA自顶向下的思想，用VerilogHDL语言编程实现了一量程从0到9999HZ的数字频率计，并利用QuartusII进行了功能仿真，结果表明该设计基本实现了数字频率计测频、显示功能，表明作者理论知识较扎实，计算机编程能力较强，具备了一定的分析问题和解决问题的能力。
答辩时能较流利地陈述设计的主要内容，对评委的提问能简明扼要的阐述，回答内容基本正确。
论文结构较完整，层次清晰，符合规范化要求，达到本科毕业论文水平。
答辩评定等级：
优□良□中□及格□不及格□
答辩小组全体成员签名：
系毕业设计（论文）工作领导小组意见：
综合毕业设计（论文）的质量、答辩情况及指导教师和评阅教师的意见，该毕业设计（论文）的最终成绩评定为
优□良□中□及格□不及格□
负责人签名（加盖公章）：
注：
此表由答辩小组组织填写。
南湖学院
机械与电子工程系
2011届毕业设计
外文文献翻译
文献名称：
ARMmicroprocessor
ARM微处理器
学生姓名：
曹诗章
指导教师：
邓己媛
完成时间：
2011年5月5日
1Theintroductionanddevelopmentofmicroprocessor
1.1Thea4-bitmicroprocessorthatcouldperformonly60,000operationspersecond.Thefirst8-bitmicroprocessorwastheIntel8008,developedin1972toruncomputerterminals.TheIntel8008contained3,300transistors.Thefirsttrulygeneral-purposemicroprocessor,developedin1974,wasthe8-bitIntel8080（seeMicroprocessor,8080）,whichcontained4,500transistors.
1.2ThefutureTechnologyoftheMicroprocessor
Thetechnologyofmicroprocessorsandintegrated-circuitisdevelopingrapidly.Currently,themostsophisticatedmicroprocessorscontainabouttenmilliontransistors.Bytheyear2000,advancedmicroprocessorsareexpectedtocontainmorethan50milliontransistors,andabout800millionby2010.
Lithographictechniqueswillalsorequireimprovements.Bytheyear2000,minimumelementsizeislessthan0.2micros.Atthesedimensions,evenshort-wave-lengthultravioletlightmaynotreachthenecessaryresolution.Alternativepossibilitiesincludeusingver
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