基于单片机的环境监测系统开题报告范文大全

第一篇：基于单片机的环境监测系统开题报告

本科毕业论文（设计）开题报告 姓名

学号

所在专业

电子信息工程

论文（设计）题目

基于单片机的环境监测系统

选题的目的和意义：

随着电子技术的迅猛发展，环境监测的方法也不断改进，尤其是以计算机系统为基础的环境监测手段更加方便、快捷，广泛适用于农业温室控制和日常家庭生活等。随着社会的不断发展，人们对农产品的需求越来越高，传统能也生产方式已经远不能满足社会的需要，而随之诞生的现代农业技术愈来愈受到人们的青睐，温室大棚就是其中一种。我们知道，农作物的生长受到光照、温度、湿度和压强等多重因素的共同作用，而温室可以借助计算机系统模拟植物生长的气候条件，提供最佳的生长环境以避免因外界恶劣气候等不利因素的影响，进而提高农作物的产量。此外，室内空气质量对人们的日常生活也产生了重要影响，适宜的温湿度能给人舒适感，而有害气体的散发却严重损害人体健康。因此，如何控制室内温度、湿度、气压等影响空气质量的因素显得至关重要。而传感器技术的发展为我们解决这个问题找到了突破口，我们可以运用单片机配合传感器实时采集环境数据并进行处理实现 自动控制。

文献综述（国内外研究现状、研究方向、进展情况、存在问题等，并列出所查阅的主要国内外参考文献，要求3000字以上）：

1、国外研究现状、研究方向及发展趋势

国外对于环境监测技术的研究较早，就温室控制而言，始于20世纪70年代。从组合仪表，采集、记录、控制待监测地信息到80年代末的分布式控制系统再到目前正在研发当中的基于计算机的数据采集的综合控制系统。历经四十多年的发展，环境监测测控制技术日新月异，研制自动化、微型化、无人化的智能监测控制系统成为各国追求的目标。在日本，凭借其先进的计算机技术，将各种植物生长发育不同阶段所需要的环境因素编写成计算机程序，对温室环境因素进行相应的调节，当某一因素发生变化时（如光照），在计算机的控制之下其他因素（如湿度、温度、CO2浓度等）随之作出适当的修正或调整，始终保持各个环境因素为最佳配合状态，另外，为实现播种、浇灌、喷药等作业的自动化，日本还研制了蔬菜塑料大棚。在荷兰，花卉生产技术非常先进，借助计算机系统对玻璃温室进行精确控制。由英国伦敦大学农学院发明的温室计算机遥控技术实现了远程监控和控制，可以监测和遥控50km以外温室的温度、湿度、光照和CO2浓度等影响作物生长的环境因素。在蔬菜、花卉等农作物的生长和发育阶段，美国和荷兰还利用差温管理技术对其进行控制，生产出了适合社会需求的产品。韩国在温室安装的自动控制装置可以控制温室的光照等环境因子，但其表现并不尽如人意，人们往往需要依据经验才能实现控制。在现代科技农业的发展过程中，以色列走在了世界的前列，它拥有一体化智能温室控制系统，配套监控系统软件平台及其他先进设备，使其有限的农业资源得到充分发挥。

当前，节约能源、降低成本成为国外发展温室控制的重要目标，对设备的自动化提出更高要求，控制因子由调控单因子转向多因素综合调控。就室内温室环境监测而言，在早期人们采用实验分析室内环境状况，由于数据分析需要一段时间，所以这种方式实时性较差。随着传感器技术和信息处理技术的发展，室内环境监测的手段步入了一个崭新的时代，监测系统更加智能化，实时性大大提高。

2、国内研究现状及研究方向

我国研究环境监测系统的起步较晚，就温室控制技术而言，始于20世纪80年代，那时生产水平不高，技术设备比较落后，对环境监测的研究能力有限，更多的需要从国外引进相关设备，再加上研究经费太高，对使用者的素质要求较高，因此大规模推广使用很难实现。在吸收、借鉴国外先进技术的基础上，我国研究环境监测的相关工程人员逐渐掌握了这种技术。随后，从欧美等国家引进的连栋温室，把原有的独立单间温室，用科学的手段、合理的设计、优秀的材料将原有的独立单间模式温室连起来，连栋温室是温室的一种升级存在。在当时，工程人员只盲目关注温室设备，对温室管理、栽培技术的挖掘、研究和开发没有给予足够的重视，再加上设备能耗高，管理不善，最终导致企业亏损，甚至倒闭。前车之鉴，“九五”初期，我国又从以色列进口温室技术供相关的工程技术人员学习和使用，并在北京建立示范农场。从90年代中后期开始，我国开始自主研制环境控制系统，钻研温室栽培和管理等技术，温室大棚不仅数量增加，而且相关配套设施和材料的质量也有所提升。1995年以后，我国相继研发了温室环境计算机监控系统、工控机管理系统、智能温室系统、和蔬菜大棚监控系统等一列环境监控系统，在温室控制技术上，我国取得了不少成果。研究方向

随着近几年来科学的发展和人们的需要，温湿度监测设备也变得小型、快捷，方便起来。新型数字仪表的发展趋势主要有几个方向： 低电压，低功耗，低价格

在单片机为核心的设计基础上，其大量应用于携带式产品和家电消费类产品以及其应用面广、应用量大，低电压、低功耗和低价格也在很大程度上方便了人们使用。向高性能和高准确度方向发展 由于集成度的进一步提高，数字技术的出现把模拟仪器的准确度、分辨力与测量速度提高了几个量级，为实现测试自动化打下了良好的基础。计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，从个别参量的测量转变成测量整个系统的特征参数，从单纯的接受、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出，从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。(3)高稳定性和高可靠性

在各行业的需求量增加及要求不断的提高及仪器仪表和测控系统应用领域的不断扩大，可靠性技术在航天航空、电力、石油化工等大型工程和工业生产中起到维护正常工作的重要作用。保障现场仪器仪表的测控系统正常工作的计量仪器也要求高稳定性和高可靠性。(4)方便携带性

计量仪器的应用场合已经不再局限于实验室，户外作业的需求更加迫切。现场校准还是环境保护的现实需求都需要便携式计量仪器。超大规模集成（VLSI）新器件、微机电系统（MEMS）、圆片规模集成（WSI）和多芯片模块（MCM）等；采用微控技术、微加工技术、微检测技术、微光源、微分光光学系统、微传感器等，使计量仪器产品体积缩小，精度提高成为可能。最新的进展

环境空气质量自动监测系统是基于干法仪器的生产技术、利用定电位电解传感器原理、结合国际上成熟的电子技术和网络通讯技术研制开发出的最新科技产品。该系统符合国家对城市环境空气自动监测系统的各项技术指标要求，国产化程度高，可替代同类进口产品，是开展城市环境空气自动监测的理想仪器。

环境空气质量自动监测系统是一套以空气质量监测仪器为核心的自动测控系统。而空气质量监测仪器一般采用湿法和干法两种方式，湿法的测量原理是库仑法和电导法等，需要大量试剂，存在试剂调整和废液处理等问题，操作繁琐，故障率高，维护量大；干法则基于物理光学测量原理，利用顶电位电解传感原理，样品始终保持在气体状态，没有试剂损耗，维护量较小，具有较强的实用性和理想的性能价格比。空气质量监测仪器在经历了第一代湿法仪器、第二代干法仪器后，近年来一种基于差分吸收光谱法(也称长光程法，英文简称DOAS。)原理的监测仪器开启了空气质量监测仪器的第三个时代，不仅能够分时测量SO2、NO2、O3三个主要参数，还能测量THC(总碳氢)、CH4、NMHC(非甲烷总烃)、BTX(苯系物)等有机污染参数，被广泛应用于大气成分研究，近年来，国外已经开始发展灵敏度更高的长光程吸收光谱仪，区别于DOAS，这种仪器是基于激光光源进行监测，但目前尚处于试验阶段。同时，激光雷达技术具有距离分辨率高和实时测量范围较大等特点，在环境监测应用方面已得到了国际范围内的广泛重视，目前已成为空气质量自动监测系统发展的新方向。另外，通过卫星遥感数据、地面观测数据结合后向轨迹模型、空气质量预报模型构建天地空一体化的大气环境监测和预报系统，可对大气环境形成一个立体的、全方位的认识，这也是目前环境空气质量自动监测系统的发展趋势之一。国内存在的问题（1）、环境监测理论研究滞后

理论源自实践又指导实践。环境监测事业的科学发展离不开的科学理论指导。近年来，全国环境监测在实践上取得了较大突破。业务领域从最初的“三废”监测，发展到了空气、地表水、近岸海域、噪声、生态、酸雨、生物、沙尘暴、土壤、污染源等众多领域，从简单的二氧化硫、重金属、化学需氧量监测发展到了有机污染物、农药、持久性有机物、环境激素、温室气体等多要素的综合性监测环境监测范围从以城市为中心的环境污染监测，发展到流域、区域的生态环境监测乃至全球性重大环境问题监测环境监测技术水平从手工采样监测、发展到自动在线连续监测和空间遥感监测，环境监测仪器设备向高、精、尖和自动化方向发展初步建立了一整套环境监测技术和标准方法体系，初步具备了说清全国环境质量的能力。但是，在环境监测实践快速发展的形势下，与之相对应的环境监测理论研究却出现了滞后。迄今为止，无论是各级政府部门还是环境监测机构，对于环境监测的定位，还简单停留在为管理服务的“辅助工具”和“手段”这一层次上，而没有将其视为一个完整的工作体系，作为一门专门学科加以研究和建设，对环境监测本质、内涵、特性、规律特别是对环境监测与环境管理之间的内在关系、环境监测在环保工作中的地位和作用、环境监测目前所处的历史方位和将来的发展走向等问题，思考不深、研究不透。导致在现实工作中，究竟是以环境管理的需求指挥环境监测，还是以环境监测所得出的科学结论引导环境管理决策的问题上争论不休纠缠不清。新形势下全国环境监测事业的科学发展需要一个科学的总体设计，而这个总体设计能否具有前瞻性、科学性、针对性和指导性，又取决对对环境监测本质、内涵、特性、规律等理论问题的深刻把握，进而将其融入国家环境保护的战略全局系统筹划、通盘考虑。而当前理论研究的滞后所导致的认知模糊，已经影响了对整个环境监测事业发展的战略规划，造成实践上的盲目。这是制约当前环境监测事业科学发展的深层根源。、是环保部门在对全国环境监测的技术主导上“力不从心” 环境监测是一项技术性、科学性很强的工作，包括了布点、采样、分析检测、数据处理、数据传输、综合评价等多个技术环节，涉及到人员、仪器、方法、标准、操作过程等诸多方面，要想从根本上解决各部门环境监测数据质量“良莠不齐”的现状，必须从国家层面对各部门开展环境监测工作的诸多环节和因素进行统一的技术监督，这就要求环保门必须具备相当的技术主导实力，在环境监测技术体系建设、环境监测质量管理体系建设、环境监测科研能力方面相对其他部门技高一筹。而从目前环保部门监测系统的实际潜能看，近年来仅配合污染减排和污染防治开展相关监测，完成环境应急监测任务等已经超负荷运转，在能力拓展，特别是在监测技术上引领其他部门监测显得心有余而力不足。

3、参考文献

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本科毕业论文（设计）开题报告 主要研究内容：

1、研究目标：本文基于单片机实现PM 2.5、温度、湿度、光照强度、大气压强的实时监测。当五个被测环境参数中的任何一个超过设定范围，系统会发出警报提醒外界进行干预控制。

2、研究对象：本课题主要对PM2.5，温度，湿度，光照和大气压强等五个环境因素进行监控。

3、拟解决的问题：

（1）使用传感器采集环境数据，并对其中的模拟量进行模数转换，以便于单片机处理；（2）了解单片机最小系统及典型模块的电路设计，掌握基于典型外围电路如测温度、测湿度、测光照等的软件设计，实现用单片机对所采集的数据进行处理；

（3）实现RS232串口通信和1602液晶屏的程序设计，解决数据的传输、显示及排列问题；（4）完成单片机与按键联合工作的程序设计，实现数据的手动设置。

创新之处（如无可不填）：

本科毕业论文（设计）开题报告

研究路线、方法、措施及实践方案或实验设计：

1、通过查阅资料，明确本系统的研究对象及实现功能，对本系统软硬件设计进行划分并提出具体的实现方案；

2、确定系统的总体设计方案，包括其功能设计，电路工作原理；

3、进行系统的硬件电路设计，包括硬件电路构成、测量原理以及单片机的选择；

4、建立单片机软件开发环境，掌握对KEIL C51软件的使用；

5、根据所设计的硬件原理图，在分析透彻其工作原理的基础上，完成各部分的软件流程设计并编写相应的程序代码，必要时查阅相关的数据手册和使用说明书等资料；

6、根据课题要求达到的功能，实现外围电路各部分电路程序的有机整合，完成课题主程序及相关函数代码的编写；

7、进行系统调试，验证系统功能，并根据实际调试的结果修改与完善程序流程与代码；

8、总结课题设计的过程和结果，整理相关资料，撰写毕业设计论文。

指导教师意见： 签字： 年月日

学院意见： 签字： 年月日

第二篇：开题报告：基于单片机的压力检测系统设计

基于单片机的压力检测系统的设计

题目要求：（包括主要技术参数）

本课题是基于单片机的压力的测量与显示系统。要求通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，实时显示需要的值。且要求系统具有较强的抗干扰能力。主要技术参数为：量程：0~500kg 综合精度：±0.25%kg 响应时间：≦10ms 本课题研究的目的与意义：

在煤炭工业、制药、冶金、制造、钢铁、供水、化工等行业中，压力是生产过程中的重要参数之一。并且随着现代化工业的发展，工厂大多增加自动化生产线，提供生产效率，降低成本，以提高市场竞争力和适应现代化工业的应用，而对于压力检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。所以压力检测技术的改进与发展历来受到众多行业的高度重视。

传统的传感器大都采用手工操作，特别是压力传感器，基本都是手动油压或气压标定。鉴于此，选择压力传感器作为前端检测元件，以单片机作为检测仪的新型的，成本低廉的，使用方便的压力检测系统的研制，则显得十分有意义，以期克服原有检测仪的不足。国内外研究现状: 二十世纪80年代中后期，随着集成电路、微型计算机及软件技术的发展，在智能仪器的基础上又出现了虚拟仪器，它们都含有计算机，但在性能特点上又有新的飞跃，使压力信号采集与控制、信号分析与处理和结果的表达输出全部由计算机完成。现在通信从原来的模拟技术实现了到数字技术转变，特别是网络技术的发展，使异地实时测量成为现实。当前世界发达国家都高度重视和支持仪器仪表的发展，美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关，日本科学技术厅把测量传感器技术列为21世纪首位发展的技术，德国大面积推广应用自动化测控仪器系统，20世纪90年代6年就增加了350％的市场，保证了劳动生产率增长1．9％，欧共体制定第三个科技发展总

体规划，将测量和检测技术列为15个专项之一。目前，美国Paroscientific公司、DH公司、Mensor公司、英国Druck公司都推出了准确度不低于O．OI％FS年稳定性为0．01％FS的具有双向通讯和模拟数字输出功能的高精度数字化仪表。

国内自动矿山压力监测系统起步较晚，但发展迅速。60年代停留在多点巡回检测阶段，从70年代开始研制以小型计算机为中心的数据采集、处理系统，自80年代起，由于微型计算机在我国得到广泛应用，自动检测技术得到逐步提高。目前，我国虽也在研制智能仪表(仪器)，但是很多都是引进国外现有设备，软件上进行二次开发应用。在压力监测技术的发展方面，其压力传感器技术、信号调理技术、高速数据采集和数据处技术获得了飞速发展，而且动态测试技术，总线技术和网络技术在压力测试和控制中得到了越来越广泛的应用。新型的智能传感器，可以把敏感元件、信号调理、A／D转换、微处理器、通过现场总线或网络传送给主计算机。

虽然我国的压力监测系统起步晚，总体来说还落后于发达国家。但是矩形双岛膜结构的6000Pa量程微压传感器，其性能指标有了很大提高，如非线性为5×10qFS，滞后、重复性均小于5×10qFS，分辨率优于20Pa，过压保护范围大于20倍量程。对量程为lOOkPa的压力传感器，非线性、滞后、重复性均优于5xlO—FS。硅一兰宝石、高温硅压力传感器的工作温度分别达到一50,-．-,300。C和0"---'400℃。压敏器件的可靠性已达到较好水平。元器件的品种增多，测压范围已拓展，已有微压、表压、高压、绝对压力、差压等力敏元件及其配套仪表问世。因此随着我国传感器技术等各方面技术的快速发展，我国的压力监测系统也将会取得长足的进步。拟采取的研究路线：

第一步：将根据本设计的研究目的，调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握所要研究的问题。系统的掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，完成设计任务和功能的描述。

第二步：研究文献后结合本课题的研究目的，提出设计方案，借助计算机和各种方法技术，减少或消除各种可能影响结果的无关因素的干扰。完成系统设计方案的论证和总体设计。第三步：以自己的感官和辅助工具去直接观察和分析系统需求，从全局考虑，完成硬件和软件资源分配和规划，分别完成系统的硬件设计和软件设计。

第四步：利用C语言编写软件程序，用仿真软件绘制电路图，完成硬件测试，软件调试和软硬件的联调。

第五步：实物制作。进度安排：

第 1~ 2 周：通过网络和图书馆，进行资料查询与下载，整理出所需文献。第 3~ 4 周：查阅文献，理清研究思路，书写开题报告。第 5~ 8 周：设计系统的硬件和软件。

第 9~12周: 深入研究课题内容，完成系统硬件设计及软件调试。第 1 3周: 进一步完善实物。第 14~15周：做研究总结，撰写论文。第 1 6周：准备论文答辩 文献综述：

基于单片机的压力检测系统的设计

1． 前言

压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。2.主题：

本课题是基于单片机的压力的测量与显示系统。要求通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器放大后送至A/D转换器，转换后发往单片机，单片机进行数据处理并发往 LED显示。而在显示过程中可以通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，实时显示需要的值。

可见系统整体结构应该包括：传感器模块、放大器模块、A/D采集模块、单片机模块、按键模块和显示模块。2.1传感器模块

选择：压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器谐振式压力传感器等。【1】

而电阻应变式传感器具有结构简单、体积小、使用方便、性能稳定、可靠、灵敏度高、适合静态及动态测量、测量精度高等诸多优点，因此是目前应用最广泛的传感器之一。

电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成，当弹性元件感受到物理量时，其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变而相应变化。通过测量电阻应变片的电阻值变化，可以用来测量位移加速度、力、力矩、压力等各种参数。

测量电路：应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。电阻相对变化很小，用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，所以必须用专门的电路测量这种微弱的电阻变化。最常用的电路为直流和交流电桥电路。【2】 2.2 放大器的选择

被测的非电量经传感器得到的电信号幅度很小，无法进行A/D转换，必须对这些模拟电信号进行放大处理【3】。为使电路简单便于调试，本设计采用三运算放大器，因为在具有较大共模电压的条件下，仪表放大器能够对很微弱的差分电压信号进行放大，并且具有很高的输入阻抗。这些特性使其受到众多应用的欢迎，广泛用于测量压力和温度的应变仪电桥接口、热电耦温度检测和各种低边、高边电流检测。2.2 A/D转换器选择

A/D转换器的任务是将模拟量转换成数字量。本次设计的中A/D转换器的任务是将放大器输出的模拟信号转换为数字量进行输出。

串行和并行接口模式是A/D转换器诸多分类中的一种，但却是应用中器件选择的一个重要指标。在同样的转换分辨率及转换速度的前提下，不同的接口方式会对电路结构及采用周期产生影响。【4】对A/D转换器的选择我们通过比较ADC0809和ADC0832来决定。这两个转换器都是常见的A/D转换器，其中ADC0809的并行接口A/D转换器，ADC0832是串行接口A/D转换器。我们所做的设计选择ADC0832，A/D转换在单片机接口中应用广泛 ,串行 A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点。2．4控制器选择

控制器选择AT89C51单片机。目前国外使用较多的微控制器是以51内核拓展出的单片机【5】，51单片机的使用已经发展到一个很高的层次，编程多以c语言为主，操作简单，用途广泛，易于控制。

AT89C51片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中

断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。

2.5 LED显示电路

在应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，接口简单易行。

LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。LED数码管按电路中的连接方式可以分为共阴型和共阳型两大类 LED数码管编码方式：

当LED数码管与单片机相联时，一般将LED数码管的各笔段引脚a、b、„、g、Dp按某一顺序接到AT89C51型单片机某一个并行I/O口D0、D1、„、D7，当该I/O口输出某一特定数据时，就能使LED数码管显示出某个字符。例如要使共阳极LED数码管显示“0”，则a、b、c、d、e、f各笔段引脚为低电平，g和Dp为高电平。【6-8】 2.6 键盘

键盘是单片机系统实现人机对话的常用输入设备。操作员通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，亦可通过使用键盘，让单片机系统处于预定的功能状态。键盘按照其内部不同电路结构，可分为编码键盘和非编码键盘二种【9-10】。编码键盘本身除了带有普通按键之外，还包括产生键码的硬件电路。使用时，只要按下编码键盘的某一个键，硬件逻辑会自动提供被按下的键的键码，使用十分方便，但价格较贵。由非编码键盘组成的简单硬件电路，仅提供各个键被按下的信息，其他工作由软件来实现。由于价格便宜，而且使用灵活，因此广泛应用在单片机应用系统中。总结：

综上所述，整个系统选用AT89C51作为主控制器，应用电阻应变式传感器配以电桥电路采集压力参数，然后通过三运算放大器将采集到的微弱信号放大，并传送给ADC0832转换器件，将模拟信号转换为单片机可识别的数字信号后发送给单片机，51单片机将信息分析处理后发往LED数码管显示。系统选用非编码键盘，可在显示数据的同时向计算机系统输入各种数据和命令。整个系统结构紧凑、成本低，可实现性高。参考文献：

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第三篇：开题报告-基于单片机的汽车超速报警系统设计

开题报告

电气工程及自动化

基于单片机的汽车超速报警系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着我国改革开放的继续深入以及国家经济战略的实施下，我国的市场经济不断发展，人民生活水品不断提高，普通老百姓的购买力也越来越高。以前对于大家来说还是很遥远的很奢侈的汽车已经走进千家万户，成为大家出行的主要交通工具。但是伴随而来的问题也逐步显现出来，那就是近几年我国的交通事故次数越来越多，而且每年都处于“稳增”状态。据相关数据显示，近10年来，我国平均每年发生道路交通事故为60万起，死亡10万余人。我们再把眼光放到全球，全世界每过6分钟就有一人死于车祸，全世界每一分钟就有人伤于车祸。交通事故不仅仅对人们的生命财产安全造成巨大的影响，同时也造成巨大的经济损失。

据统计，造成各种交通是事故的主要原因是车辆的超载和超速行驶。再加上私家车车主不是专业的司机，在熟练程度和速度的感觉上不是特别的好，车主往往根据自己的个人喜好随意提速、超速行驶，当汽车处于超速行驶状态下，其稳定性和安全性大大降低，一旦出现紧急状况，往往会导致车毁人亡的重大事故发生。

针对上述情况给汽车加装一种超速报警系统就显的尤为必要。这种系统允许车主通过自带键盘设置汽车的安全行驶最高速度，而且可以根据不通的路段设定不同的速度。当汽车处于行驶状态中，改系统通过速度传感器时刻监测汽车，驾驶室上的液晶显示仪也时刻显示着汽车的行驶速度，当系统发现车辆速度超过先前设置的最高值时，蜂鸣器开始发出响声报警，警告灯不断闪烁提醒驾驶员减速，这样就可达到防范于未然的目的.汽车超速报警系统的硬件主要包括四大模块，分别是8051单片机主控模块、报警模块、传感器模块和显示模块。这四大模块分工明确，8051单片机主控模块主要负责外围硬件的控制和一些运算功能；报警模块主要负责声音报警和灯光报警；传感器模块则完成信号的采样功能；显示模块完成字符和数字的显示功能。四个大的模块通过一些的线路连接和电源的支持组成一个完整的汽车超速报警系统。

作为整个系统的大脑和指挥部，8051单片机主控模块决定着整个系统的动作，它的性能好坏直接决定了整个系统的工作效能。从应用形态上区分，微型计算机可以分为多板机、单板机和单片机。而单片机是大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机，就是把中用处理CPU,随机存取器RAM，只读存储器ROM，定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件集成在一起集成电路芯片上的微型计算机。最早出现的单片机是在上世纪七十年代，它的发展至今已经走过了了30多年。历经三个主要阶段的发展：单芯片微机形成阶段、性能完善提高阶段、微控制器化阶段。单片机技术已经发生了翻天覆地的变化，从最开始的单一简单产品发展到现在各种高性能各领域的产品。发展至今单片机具备了控制性能和可靠性高，嵌入品质灵活，体积小，价格低，易于产品化的特点。在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比的优点。所以近年来单片机在智能仪器仪表、机电一体化产品、实时工业控制、分布系统的前端模块和家用电器等各领域都获得了极为广泛的应用。另外不光在这些领域，它在交通范畴内的汽车、火车、飞机、轮船、航天器等都得到了应用，如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等。

我们所选择的8051单片机是美国Intel公司开发的八位单片机系列，它是在MCS-48系列基础上发展而成的，自1980nianMCS-51系列单片机推出到现在，其市场占有率仍就很高，是我国在工业检测、控制领域中的优选机种和机型。作为本系统控制核心的8051单片机具有抗干扰性和适用于恶劣环境的优点。它的CPU工作频率为6MHz方便系统对速度传感器的计数脉冲进行快速处理，而且它的输入/输出引脚具有32根I/O口线，可以连接存储器、LED显示器、速度传感器等各种外部器件.虽然8051内部只有26B的数据存储器，但是可以外接RAM以满足系统的需求。

而作为系统的另一关键就是速度传感器，由于它是车辆传感器中的易损器件，所以最好选择非接触式传感器。传感器由霍尔开关、磁铁组成，它们分别安装在车架和车轮的适合位置。当车辆行驶时，在磁铁的作用下，霍尔开关产

生的开关信号经过整形被直接输入到单片机计数器作为计数器的计数脉冲信号，利用定时器定时一段时间后提取计数器中的脉冲个数再经过计算就可以测量出车辆行驶的瞬时速度。

让我们把眼光放远，在过去的10年里，汽车工业发生了两个显著的变化。第一个是汽车的增长的基点正在从欧美市场向以亚洲国家为主的发展中地区市场转移。相关的数据显示，2007年亚洲和欧洲将会主导全球汽车产量的89%，BRICs和亚洲的其他国家将成为汽车消费的主力军。第二个则是在市场成熟的欧美国家，汽车性能的提高更多地依赖于电子技术。研究表明，从1989年至2005年，电子设备在整车的制造成本中的所占的比例由16%提高到了30%以上。目前也就是2010

年每部新车的IC的成本达到了350美元，这也就可见，电子技术和产品在汽车产业中的地位越来越高，影响力也越来越大。汽车电子的未来在许多成功汽车厂商看来就是三点：环保性；安全；通讯。我们上面所提到的汽车超速报警系统就属于安全这一主题。

随着汽车科技的发展，汽车生产商把更多的精力投入到汽车的安全研发上。法国汽车制造和营销委员会与法国标致雪铁龙汽车集团和雷诺汽车公司日前联合向用户推出三种汽车限速装置。据悉，这三种装置中，最简单的一种是“超速报警器”。其它两种限速装置是可以直接对汽车的部分功能及行驶进行调整的装置。一种是限速器，另一种是调速器。司机可以通过这种限速器提前设定最高时速，如果司机在汽车行驶中想超过开车前设定的最高时速，加速器也不会响应，而是把车速限定在一定范围内。而另有一些国外的汽车厂家已经从汽车的被动安全技术如碰撞传感器、气囊、安全带、随动转向结构等转向了主动安全性这方面。汽车主动安全技术是指采用雷达、光学和超声波传感器等技术来测量汽车与周围物体的距离和接近物体时的速度，这样就可以提醒驾驶者控制汽车行驶速度，避免可能发生的碰撞。相对于国外而言，国内对于汽车主动安全技术的相关研究可能比较落后些，但是不可否认的是国内的汽车电子产业正在持续的进步与发展中，我相信在不久的将来我国的汽车电子技术在国际上也会占有一席之地。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1.目的：本课题针对汽车超速报警系统进行研究与设计，熟练应用霍尔等传感器，利用单片机实现汽车里程、速度等计算，实现速度显示功能。

2.任务：

单片机主芯片的选择；

传感器的选择；

编程，对汽车行驶速度进行计算；

用数码管或液晶屏显示速度；

声音、光报警。

三、研究步骤、方法及措施：

步骤及方法：

（1）了解国内外汽车报警系统的发展动态

（2）熟悉单片机的编程及其相关操作

（3）编制相应的程序

（4）在软件上进行仿真

措施：

图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。

四、参考文献

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第四篇：单片机教室灯光控制开题报告

开题报告

毕业设计题目：基于单片机的教室灯光自动控制器设计 学生姓名： 指导教师：

一 本课题研究的目的和意义：

如今社会的飞速发展，人们的生活水平也不断提高，然而电能就显得尤为重要，也导致用电负荷的加剧，同时也有了世界电能源危机，电能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对于我国来说尤为严重。基于此原因我设计一套教室日光灯自动控制系统。由单片机实现灯光节能的控制，从而达到节电的目的。

目前教室灯光的管理尤为缺乏和不善，依然是传统式的人工管理。如今的校园里有这样的一种情况，教室里空无一人灯却依然亮着，或者是光线充足时灯也依旧点燃，教师灯光自动控制器的作用就是节能，有了这样的系统我们就能节约大量的能源。通过光线人数的确定自动控制教室需要开灯的数量，从而解决教室用电浪费的问题。二 国内外研究现状：

今世界性能源危机已经来临，各国都在着手解决此问题。开发新能源是解决能源危机的一种方式，然而怎样节能也是首要任务，很多能源是不可再生的，合理安排有限的能源是世界各国都在研究的内容。电是人类生活中不可缺少的，电能的节约也尤为重要，世界各大国家都在研究怎样节约电能，很多国家都取得了一定成绩。我国在这方面也有研究，成绩也是有目共睹的，由于价格的因素在教室灯光中还没有普及。本研究是应用单片机设计一套教室灯光控制系统，从而解决教室电能浪费的情况，让电危机得以解决。三 拟采取的研究路线

阅读相关资料，了解基本内容，先进行总体分析，再具体操作，分析后作调整，最后总结完成论文，准备答辩。四 进度安排

完成开题报告，外文翻译，查找资料 ——（第一周 —— 第四周）

总体方案的设计 ——（第五周 —— 第六周）3 硬件部分的处理 ——（第七周 —— 第十周）4 软件编写以及调试 ——（第十一周 —— 第十三周）5 撰写论文 ——（第十四周 —— 第十五周）6 制作ppt准备答辩 ——（第十六周）

第五篇：开题报告-基于单片机的交通灯设计

开题报告

电气工程及自动化

基于单片机的交通灯设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

当今社会，随着日益增长的社会发展，人们对于社活的水平也日益提高，不仅在物质享受方面有所提高，在精神享受方面也逐渐增长。最明显的就是汽车的增长。现在几乎每户人家都有一辆汽车，以至于道路经常堵塞，频繁出现交通事故。由于这种状况的出现，这就要求能有效的管理交通，其中十字路口的交通灯起着巨大的作用。因此，交通灯的有效控制能较好的缓解当前的交通堵塞压力。一般的交通灯只有四盏红绿灯，红灯禁止，绿灯通行。较好的交通灯不仅有红黄绿灯，还有可以让行人通行的行人路灯以及显示通行方向和时间的显示器。其中主干道为双向的交通线路，垂直的辅路可供行人行走。主干道上的红绿灯指挥车辆的行驶，辅路上的红绿灯指挥行人的通行与禁止。但是这种交通灯还是不能满足当前的交通状况，要使车辆和行人能有条不紊的通行，就需要交通灯能根据车流量自动的调节时间，这样就可以提高通行的效率。目前国内有一种新型的无线十字路口交通灯智能感应控制系统，该系统的主机通过无线模块通信得到各方向从机采集的公路车辆实时流量信息并计算出十字路口交通动态配时。该系统突破了传统固定配时模式，大大提高了十字路口车辆通行效率，缓解了交通阻塞，具有实际应用前景。

本设计采用51系列单片机设计智能交通灯，该系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车辆检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。

单片机是一种广泛应用的微处理器技术。单片机具有种类繁多、价格低、功能强大和扩展能力强等优点。随着第一代4位单片机的诞生，在短短三十几年时间中，单片机产品不断更新，其发展大致经历了4个阶段。

（1）4位单片机时代

第一阶段是4位单片机时代（1970年—1974年），这时的单片机已经包含多种I/O接口，如并行接口、A/D和D/A转换接口等。这些丰富的I/O接口使得4位单片机具有很强的控制能力。主要用于收音机、电视机和电子玩具等产品中。

（2）低中档8位单片机时代

第二阶段是中档8为单片机时代（1974年—1978年），Intel公司的MCS-48系列单片机是主要的代表产品。这时的单片机内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM等。这种单片机中没有集成串行接口，操作仍比较简单。

（3）高档8位单片机时代

第三阶段是高档8位单片机时代（1978年—1983年），以Intel公司的MCS-51系列为典型代表。此时的单片机性能比前一代产品有明显提高，其内部增加了串行通信接口，具备多级中断处理系统，将定时器/计数器扩展为16位，并且扩大了RAM和ROM的容量等。这类单片机功能强，应用范围极广，至今仍有一定的应用市场。

（4）增强型单片机时代

第四阶段是增强型单片机时代及16位单片机时代（1983年—至今）。这一阶段出现了许多新型的8位增强型单片机，其工作频率、内部存储器等都有很大的提升，例如PIC系列单片机、ARM系列单片机、AVR系列单片机、C8051F系列单片机等。另外有些集成电路厂商还推出了16位单片机，甚至32位单片机，其功能越来越来强大，集成越来越来高。

总的来说，现在的单片机产品非常丰富，但4位、8位、16位单片机均有其各自的应用领域。例如4位单片机在一些简单的家电和玩具使用中使用，8位单片机在中、小规模电子设计领域中占主流，而高性能的16位单片机在比较复杂的控制系统中得到应用。

目前51系列单片机以其高性能、高速度。体积小、价格低廉、可重复编程和方便功能等优点，在市场上得到广泛的应用。其主要应用于如下几个领域：

①家电产品及玩具。由于51系列单片机价格低、体积小、控制能力强、功能扩展方便等优点，使其广泛应用于电视、冰箱、洗衣机、玩具、家用防盗报警器等方面。

②机电一体化设备。机电一体化设备是指将机械技术、微电子技术和计算机技术结合在一起，从而产生具有智能化特性的产品，它是现代机械及电子工业的主要发展方向。单片机可以作为机电一体化产品的控制，从而简化原机械产品的结构，并扩展其功能。

③智能测量设备。以前的测量仪表体积大、功能单一，限制了测量仪表的发展。采用单片机改造各种测量控制仪表，可以使其体积减少、功能扩展，从而产生新一代的智能化仪表，如各种数字万用表、示波器等。

④自动测控系统。采用单片机可以设计各种数据采集系统、自适应控制系统等。例如温度的自动控制、电压电流的数据采集。

⑥计算机控制及其通信技术。51系列单片机都集成有串行通信接口，可以通过该借口和计算机的串行接口进行通信，实现计算机的程序控制和通信等。

在51系列单片机中的AT89S51是一个低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4KB

ISP（In-system

programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储其，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4KB

Flash片内程序存储器，128B的随机存取数据存储器RAM，32个外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗WDT电路，片内时钟振荡器。

基于51系列单片机具有如此强大的功能、广泛的用途和AT89S51的特点，本设计采用AT89S51单片机来设计交通灯，实现真正的智能化控制，解决当前的交通问题，保证交通线路的畅通无阻，改善交通网络提高城市的工业文明水平，减少交通事故的发生，保障人身安全，延伸生命通道。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

设计一个基于单片机的智能交通灯。主要有以下几个问题要解决：

①AT89S51单片机的内部结构、存储结构、并行I/O接口、时钟电路、中断系统等其他功能。

②测量车流量传感器的工作原理及其选用型号，数码显示管的接口。

③编写程序。

④模拟仿真。

⑤做出实物，验证结果。

三、研究步骤、方法及措施：

1.设计一个总体框架，列出所需器件。

2.深入研究AT89S51单片机的工作原理。

3.研究传感器工作原理以及相关显示器的工作原理及其接口。

4.编写程序，进行模拟仿真，并做出实物。

如遇到问题参考相关书籍、向指导老师请教或者上网查询。

四、参考文献

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