開(kāi)題報(bào)告---智能儀表網(wǎng)絡(luò)化通訊接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p><b>　　開(kāi)題報(bào)告</b></p><p>　　題 目：智能儀表網(wǎng)絡(luò)化通訊接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　系部名稱： 信息工程系 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名

2、： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)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(shí)意義......................................................................3</p><p>　　2. 論文綜述......................................

5、....................................3</p><p>　　2.1. 國(guó)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述....................................3</p><p>　　2.2. 國(guó)內(nèi)有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述....................................4</p><p>　　2.3.

6、 本人對(duì)以上研究的評(píng)價(jià)...............................................4</p><p>　　3. 論文提綱...........................................................................4</p><p>　　3. 1. 我國(guó)智能儀表在若干領(lǐng)域的應(yīng)用............

7、......................4</p><p>　　3. 2. 我國(guó)智能儀表的發(fā)展前景及趨勢(shì)..................................4</p><p>　　3. 3. 本設(shè)計(jì)要研究的問(wèn)題....................................................5</p><p>　　3. 4.

8、 本設(shè)計(jì)擬采用的研究手段（途徑）...............................5 </p><p>　　4. 設(shè)計(jì)方案............................................................................5</p><p>　　5. 進(jìn)度計(jì)劃...................

9、.........................................................6</p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)............................................................................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(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新，不斷向前發(fā)展，電子和信息技術(shù)普及應(yīng)用開(kāi)啟了第五次科技革命之門(mén)，而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，全球正處于半個(gè)世紀(jì)以來(lái)的又一次重大技術(shù)周期之中。第五次大技術(shù)變革發(fā)生在25年前，是信息通信技術(shù)的開(kāi)端，而智能儀器的出現(xiàn)使得計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(jìn)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(lǐng)域，幾乎覆蓋所有行業(yè)以及生活的各個(gè)方面。智能化產(chǎn)業(yè)既是低碳經(jīng)濟(jì)，又是先進(jìn)的技術(shù)，符合目前的整體經(jīng)濟(jì)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(lái)降低、控制傳統(tǒng)的設(shè)施、設(shè)備成本。</p><p><b>　　1.2. 理論意義</b></p><p>　　

12、本人在大學(xué)期間學(xué)習(xí)了智能儀表和微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)等相關(guān)課程。選此課題不僅使我所學(xué)的知識(shí)得到積累鞏固，而且使所學(xué)知識(shí)得到查漏補(bǔ)缺，同時(shí)也是對(duì)我的又一次歷練。</p><p><b>　　1.3. 現(xiàn)實(shí)意義</b></p><p>　　畢業(yè)論文是高等學(xué)校應(yīng)屆畢業(yè)生總結(jié)性的獨(dú)立作業(yè)，是學(xué)生運(yùn)用在校學(xué)習(xí)的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，去分析、解決一兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐鍛煉過(guò)程，也是

13、學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)，是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。撰寫(xiě)畢業(yè)論文對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生初步的科學(xué)研究能力，提高其綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力有著重要的實(shí)踐意義。</p><p><b>　　2. 論文綜述</b></p><p>　　2.1. 國(guó)外有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述</p><p>　　20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)

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(chǔ)的智能儀器，它具有鍵盤(pán)操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。80年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開(kāi)始朝著鍵盤(pán)化方向發(fā)展。90年代，微電子技術(shù)的進(jìn)步更深刻的影響到儀器儀表的設(shè)計(jì)：DSP芯片的問(wèn)世，是儀器儀表數(shù)字信號(hào)處理功能大大加強(qiáng)；微型機(jī)的發(fā)展，是儀器儀表具有更強(qiáng)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(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)際上智能測(cè)量?jī)x表更是品種繁多，功能更加完善。</p>

15、;<p>　　2.2. 國(guó)內(nèi)有關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)狀的綜述</p><p>　　當(dāng)世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的智能儀表正大力發(fā)展時(shí)，由于我國(guó)在初級(jí)階段的特殊國(guó)情，使我國(guó)失去好機(jī)會(huì)。因此，國(guó)內(nèi)的智能儀表多在近年來(lái)才如雨后春筍般的復(fù)蘇，改革開(kāi)放使我國(guó)的智能化測(cè)量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測(cè)量控制儀表，例如，能夠自動(dòng)進(jìn)行差壓補(bǔ)償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計(jì)，能夠進(jìn)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(fù)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(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等。</p><p>　　2.3. 本人對(duì)以上研究的評(píng)價(jià)</p><p>　　通過(guò)對(duì)以上國(guó)外及國(guó)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(lèi)的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，同時(shí)自己是多么的需要補(bǔ)充知識(shí)，建設(shè)祖國(guó)需要更多的人才去奮斗。自己很高興生活在這個(gè)充滿機(jī)會(huì)的年代，這個(gè)充滿使命的年代。&

17、lt;/p><p><b>　　3. 論文提綱</b></p><p>　　3.1. 我國(guó)智能儀表在若干領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　智能儀表在我國(guó)諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，比如：在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)，智能儀表可將各器件在工作過(guò)程中的各參數(shù)即時(shí)顯示在儀表上（比如：數(shù)控車(chē)床），便于操作；在電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，智能儀表可以進(jìn)行諸多參數(shù)的測(cè)量（比如：萬(wàn)

18、用表，示波器等）；在國(guó)防領(lǐng)域內(nèi)，智能儀表可以及時(shí)方便的獲取相關(guān)數(shù)據(jù)（比如：雷達(dá)即時(shí)顯示等）；在航天領(lǐng)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(guān)信息。</p><p>　　3.2. 我國(guó)智能儀表的發(fā)展前景及趨勢(shì)</p><p>　　自改革開(kāi)放以來(lái)，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)我國(guó)產(chǎn)生了重要影響，智能儀器的發(fā)展對(duì)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(shù)水平達(dá)到國(guó)際80年代中期水平，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用，約15%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化，達(dá)到國(guó)際90年代水平;30%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，達(dá)到國(guó)際80年代末期水平。綜合服務(wù)能力顯著提：可以承接30萬(wàn)-60萬(wàn)千瓦火電站、核電站、30萬(wàn)噸合成氨、120噸轉(zhuǎn)爐、日產(chǎn)30萬(wàn)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(xiàng)目。 我國(guó)提出了 “調(diào)結(jié)構(gòu)、保增長(zhǎng)、防通脹 ”的發(fā)展方針?！?調(diào)結(jié)構(gòu) ”中很重要的一

20、點(diǎn)就是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中高排放、高污染的行業(yè)進(jìn)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(jìn)的部分，我國(guó)智能化領(lǐng)域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。大類(lèi)產(chǎn)品滿足需要程度：中高檔科學(xué)測(cè)試儀器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率為30%，中低檔科學(xué)儀器滿足率65%;生產(chǎn)過(guò)程測(cè)量控制儀表及系統(tǒng)產(chǎn)品在大型工程項(xiàng)目中的品種滿足率達(dá)50%，中小型工程達(dá)70%。進(jìn)口產(chǎn)品往往是科研、生產(chǎn)所需的重大、關(guān)鍵設(shè)備，技術(shù)含</

21、p><p>　　3.3. 本設(shè)計(jì)要研究的問(wèn)題</p><p>　　先進(jìn)的技術(shù)被人類(lèi)開(kāi)發(fā)出來(lái)是為了應(yīng)用到實(shí)踐中，為現(xiàn)實(shí)生活所服務(wù)，使生活更加方便、快捷。在當(dāng)代，隨著科技日新月異的不斷進(jìn)步，智能儀表和計(jì)算機(jī)相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并且對(duì)現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生了巨大的影響。然而，在現(xiàn)實(shí)生活中的大多數(shù)情況下，智能儀表和計(jì)算機(jī)都是單獨(dú)工作使用的，并未聯(lián)機(jī)，如果聯(lián)機(jī)，將會(huì)對(duì)我們的生活產(chǎn)生不可估量的作用。那么，本設(shè)計(jì)要研究的

22、問(wèn)題就是怎樣實(shí)現(xiàn)智能儀表和計(jì)算機(jī)的連接，即智能儀表的網(wǎng)絡(luò)化通訊接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)兩者的網(wǎng)絡(luò)化通訊接口來(lái)實(shí)現(xiàn)從智能儀表到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　3.4. 本設(shè)計(jì)擬采用的研究手段（途徑）</p><p>　　通過(guò)傳感器在現(xiàn)場(chǎng)獲取被測(cè)參量，然后依次通過(guò)濾波器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器,進(jìn)而進(jìn)入單片機(jī)，與預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，一方面將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，一方面將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏幕上

23、，觀察計(jì)算機(jī)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(guān)系；同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)（組態(tài)軟件）輸入某個(gè)數(shù)據(jù)，來(lái)觀察與傳感器、單片機(jī)相連接的液晶屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。整體設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)采用的是實(shí)驗(yàn)法，通過(guò)傳感器單片機(jī)和計(jì)算機(jī)及被測(cè)參量之間的相互聯(lián)系，來(lái)確定數(shù)據(jù)是否真正的實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化傳輸。</p><p><b>　　4

24、. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　傳感器拾取被測(cè)參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開(kāi)關(guān)；由單片機(jī)逐路選通模擬開(kāi)關(guān)將各輸入通道的信號(hào)逐一送入程控增益放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)后送入單片機(jī)中；單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理(如非線性校正等)；運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示（液晶顯示）和打印；同時(shí)單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲(chǔ)于片內(nèi)F

25、lash ROM(閃速存儲(chǔ)器)或E²PROM(電可擦除存貯器)內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)(如報(bào)警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等)，同時(shí)會(huì)將比較結(jié)果顯示在液晶屏幕上，整個(gè)過(guò)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(dá)到最終目的。此外，智能儀器還與PC機(jī)組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為下位機(jī)采集各種測(cè)量信號(hào)與數(shù)據(jù)，通過(guò)串行通信將信息傳輸給上位機(jī)——

26、PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行全局管理。</p><p><b>　　5. 進(jìn)度計(jì)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(kāi)題工作</p><p>　　第5-8周 設(shè)計(jì)電路原理圖，合理計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)<

27、;/p><p>　　第9周 根據(jù)實(shí)際要求合理選擇元器件并優(yōu)化性價(jià)比</p><p>　　第10-13周 程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和完善等工作</p><p>　　第14-15周 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　第16周 畢業(yè)答辯</p><p&

28、gt;<b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱偉興.智能溫室群集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1999，（4）.</p><p>　　[2]王生德，申晉，臧懷泉.基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)研究.農(nóng)機(jī)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(xué)（自然科學(xué)版）,2004,32（5）. </p><p>　　[4]閆天軍，郭偉，趙樹(shù)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(dòng)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(xué)報(bào),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(dòng)化設(shè)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(shè)計(jì).自動(dòng)化儀表,2011,32（6）.</p><p>　　[8]袁愛(ài)進(jìn)，唐明新，喬毅.現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控儀表軟件組成集成技術(shù)的研究.儀器儀表學(xué)報(bào),2001,22（3）.</p><p>　　[9]胡愛(ài)華，楊郁池，劉院英.液晶顯示模塊及其在智

31、能儀表中的應(yīng)用.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2007,15（2）.</p><p>　　[10]姚曉峰，王長(zhǎng).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(dòng)化及儀表,2011,38（1）.</p><p>　　[11]文其知，戴永.智能儀表非線性自動(dòng)校正方法研究.自動(dòng)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(yīng)用.儀表技術(shù)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(shè)計(jì).自動(dòng)化與儀表,2009,24（4）.</p><p>　　[14]劉迪，李云昭，馬凱.智能儀表的構(gòu)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(shè)計(jì).自動(dòng)化儀

33、表,2007,28（4）.</p><p>　　[16]孫標(biāo)，馮浩，劉國(guó)安.基于VB的集散控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).控制工程,2003,10（4）.</p><p>　　[17]馬從國(guó)，劉星橋，全力.基于VB平臺(tái)下的PLC與PC集散系統(tǒng)通訊軟件設(shè)計(jì).農(nóng)機(jī)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(xùn)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn).熱力

34、發(fā)電,2011,40（9）.</p><p>　　[19]艾紅，王捷.DCS應(yīng)用系統(tǒng)控制方案組態(tài)設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2003,11（8）.</p><p>　　[20]吳永貴.DCS系統(tǒng)組態(tài)淺識(shí).化工技術(shù)與開(kāi)發(fā),2010,39（11）.</p><p>　　[21]DAVID M N,ALIREZA K Z,THOMAS H O.A new technique

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