南京工程学院
自动化学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题 目： 远程监测系统的设计
专 业： 自动化（数控技术） 班 级： 数控071 学 号： 203070616 学生姓名： 顾 伟 指导教师： 高 金 凤
2011年3月
本科毕业设计(论文)开题报告
学生姓名 指导教师 课题来源 课题名称 采用单片机作为检测和控制的核心部件，进行远程监测系统设计的研究，具有远程测量空气质量参数的功能。 毕业设计的具体内容：本设计是利用ATS8252单片机作为本设计电路的CPU，进行下位机硬件设计。主要包括：CPU模块设计，人机界面设计，模拟量输入通道和开关量输入通道设计，MODEN通信接口设计,以及上、下位机的软件设计；能够熟练运用PROTEL软件进行原理图的绘制；并能够编写出测量和数据处理程序。 本课题对远程监测系统进行了设计，远程测量空气质量参数，其研究意义如下： 毕业设计的内容和意义 通过远程监测可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了物质基础；通过远程监测，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并测量生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，全天24小时的监控，达到减员增效的目的。目前，越来越多的企业集团呈跨地域的发展趋势，利用网络技术实现远程监控，对企业降低生产成本，提高劳动生产率，提高企业产品的科技含量，以及增强企业的综合竞争实力等方面都具有十分重要的意义。远程监测系统采用上下位拓扑结构，，下位机为无人职守形式，对于移动通信基站电源的电压、电流及环境温度等远程监测有重要意义。下位机的分散模式使系统具有了更多的开放性、可操作性、分散性，并且具有自检、自动稳零等功能，自动应答上位机呼叫并上传数据。 顾伟 高金凤 学 号 职 称 自拟课题 203070616 讲师 专 业 所在院系 课题性质 远程监测系统的设计 自动化（数控技术） 自动化学院 工程设计 文 献 综 述 围绕远程监测系统的设计这一课题为中心，查阅相关书籍以及相关的学术论文和期刊杂志，对于涉及到此课题的相关知识进行了仔细的阅读和研究，了解并掌握与课题相关的知识要点，现文献综述如下： 本设计是利用ATS8252单片机作为本设计电路的CPU，首先要了解美国ATMEL公司的ATS8252单片机的性能与特点[1] [2],并了解其在智能设备设计中的应用方[2]法，对监测系统中带普遍性的数据传输、数据显示等环节的设计作初步掌握。 本系统涉及到两个被采集参数(非电量)的调整放大和数字化，因此必须进行模拟量输入通道的设计，关于非电量的采样、调整和放大等环节应逐一分析突破。 本系统需采集的参数变化缓慢，对转换速度要求不高，采样周期也没用特殊要求，因此选用AD7705模数转换接口芯片。AD7705是AD公司新推出的16位Δ-Σ式A/D转换器。器件包括由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）组成的前端模拟调节电路、Δ-Σ式调制器及可编程数字滤波器等部件，能直接将传感器测量到的多路微小信号进行A/D转换。AD7705还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能，以及低电压、低功耗等特点，非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用。 系统中包含的了PU模块设计，人机界面设计，模拟量输入通道和开关量输入通道设计，MODEN通信接口设计；以及上、下位机的软件设计。 远程监测系统的上位机软件可基于可视化开发平台，本系统采用VB6.0[6] [11][5][4][3]。 上位机软件应包括以下功能：一、通信功能，具有定时巡检和随机抽检两种方式；二、数据管理功能，数据入库、查询、报表打印等；三、运行环境设置功能，主要是串口的选择、下位机子站的使能设置等。 看门狗的本质是监视定时器，可以由软件和硬件来实现，但纯软件和纯硬件各有局限性。软件看门狗往往借助于处理器内部的定时器来实现，一旦程序“跑飞”或中断允许寄存器信息被以外改写，可能会使得定时器不能正常溢出中断而失效；硬件看门狗的定时周期往往固定，缺乏灵活性，对于运行周期不固定的应用来说，实现简洁而有效地“喂狗”有时会比较困难。如果将溢出定时器、预埋计数器等软件看门狗技术与MAX813L等硬件看门狗技术有机结合起来，则可以完美解决下位机非器件失效引起的瘫痪问题。 随着当前信息时代的飞速发展及新型单片机技术在控制领域的发展和应用的拓宽，远程监测在工业管理也得到了实际应用，本系统设计研究提供了一种监控应用系统，并将其应用到地区之间的管理系统中，实现了监测的数据共享，为环保部门提供一种新型，可视化，高效的远程监测与管理系统。 本系统中人机界面主要是显示界面，因为是远程控制系统，因为下位机没有设计按键按钮电路。显示界面采用HD44780兼容的16*2液晶显示模块[10][9][8][7]。 文 献 综 述 参考文献： [1]张 兢等， ATS8252单片机在智能设备中的应用，重庆工学院学报，20（5），2006.5 [2]邓昌奇，熊德琴，基于ATS8252的单片机监测系统设计，现代制造工程，2007，（9） [3]沈红卫，单片机应用系统设计实例与分析，北京航空航天大学出版社，2003.1 [4]武汉力源电子股份有限公司，AD7705中文数据手册，1999.10 [5]沈红卫，基于单片机的智能系统设计与实现，电子工业出版社，2005.9 [6]史斌星，史佳，Visual Basic6.0贯通教程，清华大学出版社，2003.1 [7]赵德安等，单片机原理与应用，机械工业出版社，2009.4 [8]胡乾斌，李光斌，单片微型计算机原理与应用，华东科技大学出版社，2000 [9]贾平，穆欣，远程监测系统的研究，信息与电脑，2009，（7） [10]李维諟，郭强，液晶显示应用技术，电子工业出版社，2005.02 [11]徐晓，罗剑，基于ATS8252排污远程监测系统，现代电子技术，2008.23：117-119 研 究 内 容 远程监测系统实际上是空气质量参数的远程测量，被测参数包括SO2、NO2两路模拟量及四路开关，要求能按定时和随机两种方式完成上述参数的测量并传送至上位机系统；上、下位机系统的距离应不受，系统具有自我恢复能力，真正实现远程无人职守。系统采用上、下位主从结构设计，上位机为主叫方，下位机为被叫方。上位机以定时巡检或随机抽检两种方式远程获取下位机(子站)采集到的空气质量数据，根据国家环保总局有关空气质量检测的要求编制周报、日报等；下位机分布在城市的各检测点，负责采集空气质量数据，主要是二氧化硫、二氧化氮含量，具有自检、自动稳零等功能，自动应答上位机呼叫并上传数据。 本系统涉及到两个被采集参数的调整放大和数字化，因此要进行模拟量输入通道的设计。数据采集是通过电压、电流互感器电路，量程转换电路和A/D转换电路后才被送到微处理器的。其中，采用精度比较高的电压、电流互感器，选择比较好的运算放大器，和选择合适的电阻值、电容值，对测量的精度都是有影响的，但这部分都可以通过软件的方法克服掉（只是软件复杂了一些），另一方面与A/D转换器的位数也是关系的，比如说：8位的模数转换器和12位的模数转换器的测量精度就相差很大，8位的模数转换器的分辨 率是1/255；而12位的模数转换器的分辨率则是1/4096；当然还用16位的 研 究 内 容 模数转换器，它的分辨率就更低了。 实际应用中，很多MODEM不能正确执行挂机命令，会出现首次通信完成后，因MODEN无法正常挂机而使微处理器无法对其进行初始化的问题，从而导致上、下位机无法再建立通信链路，实现正常呼叫和通信。为了解决这个问题，在接口电路设计中，引入MODEM电源控制电路，即下位机每次响应呼叫并正确发送数据后，由看门狗自动实施下位机系统整体复位，对MODEM的复位是通过电源的上电来实现的，因为MODEM可能无法挂机而无法响应微处理器传来的复位命令。 毕业设计是对每一周工作的细化，每一周所做的任务具体计划如下： 第一周 熟悉课题查阅文献资料 第二周 查找资料，并作相应调研 第三周 课题分析，写开题报告 第四周 方案设计，确定各部分功能 第五周 下位机的硬件设计 第六周 下位机的硬件设计 第七周 下位机的软件设计 研 究 计 划 第八周 元器件组装 第九周 元器件焊接 第十周 上位机与单片机通信设计及实现 第十一周 根据各部分的作用对硬件电路进行调试 第十二周 软硬件联调 第十三周 软硬件联调 第十四周 撰写毕业论文 第十五周 撰写毕业论文 第十六周 完成毕业论文，准备答辩 本设计特色与创新如下： 远程监测系统通常采用上下位拓扑结构，而且下位机经常为无人职守形式，因此下特 色 与 创 新 基于公用电话网的MODEN串行通信的方法，使实时性、可靠性与安全性综合指标等更高。 指 导教 师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 院系 意见 分管领导签名： 年 月 日 教研室 意见 主任签名： 年 月 日 位机的可靠运行显得十分重要。由于干扰、部分模块失效或软件非逻辑性死循环等原因引起的下位机瘫痪，最终无法与上位机正常通信的形式集中显现出来。该设计采用ATS8252作为微处理器，内含看门狗模块，监视系统的运行状态，防止通信死锁等意外情况导致下位机瘫痪，实现下位机在软故障条件下的自恢复。并且使用
