毕业设计开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告

题目基于单片机的海洋气象监测仪

学院名称 信息与电气工程学院

专业班级 自动化2007级1班 学生姓名 杨玉石 学 号 200601100837 指导教师 武超

填表时间： 2011 年 4月 06日

填表说明

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。 4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。 5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

设计（论文） 题目 设计（论文） 类型（划“√”） 一、 工程设计 基于单片机的海洋气象监测仪 应用研究 开发研究 基础研究 其它 √ 本课题的研究目的和意义 海洋监测技术是现代科学技术和工业技术的高度综合、高度集成和新的发展,其技术水平已成为海洋强国的重要标志,而海洋监测技术的载体海洋仪器产品也已成为国际贸易和市场竞争的重要内容。现代海洋监测技术总体上向高技术、高集成度、高时效、多平台、长时间序列、数字化方向发展。中国加入WTO 后,海洋监测技术在技术和市场两方面都将受到新的激励,也将面临新的机遇和挑战。中国是海洋大国,对包括海洋监测技术在内的海洋仪器有强烈的市场需求和大的市场空间。因此,充分利用现有的基础和丰富的信息资源,充分利用高速发展的现代科学技术和良好的国内外市场背景,开拓思路,勇于创新,跟踪和超越相结合,加强海洋监测高技术创新研究,加速成果向产品的转化,大力推进中国海洋监测技术的发展,是我国21世纪初海洋监测技术发展的总体战略。 海洋监测高新技术是海洋技术的主要组成部分,海洋监测高新技术的发展和海洋监测系统的建设是海洋强国建设的重要内容之一。目前建设海洋强国已经是我国的一项基本国策,我国海洋监测高新技术发展的总体目标:一是提高台风风暴潮和巨浪等海洋灾害的预报和警报能力,最大限度地减少由灾害造成的人民生命财产的损失;二是提高对海洋生态环境污染和生态环境的监测能力,保护海洋健康;三是提高海洋资源开发的环境保障能力,支持沿海和海洋经济发展及科技兴海战略;四是提高国家海上安全防务的海洋监测和环境保障能力,加强国防建设;五是提高对海洋环境的立体监测和时序数据获取能力,推进中国近海海洋科学的发展。这五个方面是相互关联的,而当前最主要的是预警海洋灾害和保护海洋健康,即监测技术,其载体就是海洋仪器。 海洋经济已成为当今世界经济不可忽视的重要组成部分。世界各国纷纷将目光转向海洋,开发海洋资源、发展海洋经济成为沿海国家国民经济的重要支柱,也是可持续发展战略的前沿阵地。但是海洋带来巨大经济效益的同时,也产生了一系列的问题,海洋环境污染更加严重,生态环境日趋恶劣。我国的海洋经济近年来因赤潮、溢油、病毒和污染造成的直接经济损失超过150 亿元人民币,可见能否保护好海洋生态环境,是关系到我国可持续发展的战略问题。如何保持在海洋经济快速发展的同时,海洋生态环境又不会进一步恶化,而且使某些海域的环境质量在一定程度上有所改善;加强海洋灾害要素成因机制和相互作用研究、提高预报技术和水平用于预防和减轻海洋灾害,以缓解海洋经济发展与环境之间的矛盾,是我们在新世纪初必须面对和解决的问题。沿海地区是我国人口密集、经济发达且环境脆弱的区域, 而目前在我国濒临的470 万km²的海域上几乎没有可以使用的海上现场实时监测数据,海洋环境短期预报的时效和精度都不能满足沿海防灾减灾的需要。海洋灾害导致的直接经济损失已达100 亿元级,因此发展海洋监测高技术,振兴海洋仪器行业意义重大。 二、本课题的主要研究内容（提纲） 本课题要完成对基于单片机的海洋气象监测仪软硬件的设计，具体的研究内容有： 1、仪器设计应该包括：传感器，供电电源、检测电桥、放大器、A/D变换器、单片机以及显示电路和频率（或电流）信号输出及断电输出电路等部分组成。 2、硬件部分包括仪器的选择和电路的设计； 3、电路的设计主要包括:传感器的选择、A/D变换器的选择、单片机的选择等。 4、软件部分的设计主要包括：通信和数据的采集及处理； 5、在设计完该系统的硬件和软件之后，需要对该系统进行整体的运行调试以发现该系统设计的不足进而对该设计系统进行改进； 三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 纵观我国海洋资料浮标35年来（1965-2000.6）的发展过程给我们的启迪是什么呢？科学技术的发展是有继承性的，研究过去，可以启发现在，要想在科研工作中少走弯路，必须重视海洋科学技术发展史，浮标技术的研究发展也同样如此。纵观我国浮标技术的研究发展过程，到目前为止笔者认为大致可以分为两个阶段，即探索试验阶段和趋于成熟的实用阶段。 目前，国外在第二次世界大战结束后开始研制海洋资料浮标。起初它仅用海洋科学研究实验，20世纪70年代达到可以业务使用的程度，80年始成为某些国家海洋环境检测常规手段。根据间海洋学委员会（IOC）和世界气象组织（WMO）公布，1992年仅加拿大、智利、中国、德国、日本、英国和美国7个国家向ICO和WMO正式填写报告的、已经在位长期运行的海洋水文气象锚泊浮标站就有104个。而据ARGOS服务部统计，仅1992年9月一个月内，全世界通过ARGOS定位或传输数据的、在用的锚泊浮标达325个。如果再考虑那些尚未向ICO和WMO填表报告的、科学试验性质或轮换使用性质的一般海洋水文气象锚泊浮标，以及形形色色的波浪光学浮标、海冰浮标、表层漂流浮标和深层漂流浮标等，则全世界以“浮标”为载体的海洋环境测量系统已达数千个。 “九五”期间,海洋监测高技术研究取得了一批具有自主知识产权的创新性研究成果,开发了一批产品,实现了跨越式发展,在一定程度上满足了国内急需,显著缩短了与发达国家在海洋监测技术方面的差距,为今后的发展奠定了基础。863 计划对海洋监测技术的发展起到了重要的推动作用,但是“九五”的重点是发展技术,主要是跟踪国际前沿的成熟技术,研制的仪器仍停留在样机水平,没有来得及推进这些监测技术成果的标准化,还没有实质性的提高我国海洋监测的实力,还没有形成国家海洋监测技术产业。 “十五”海洋监测技术主题研究于2001 年启动,2005 年前后进入了验收结题阶段。“十五”期间海洋监测技术主题是针对维护海洋权益、发展海洋经济、保护海洋环境、预警海洋灾害、加强国防建设的重大需求,研究和发展海洋监测的前沿技术,深入开发海洋遥感应用技术和大洋渔业环境监测技术,在海洋动力环境实时监测技术、海洋生态环境要素现场快速监测技术、船基海洋环境监测技术、海洋卫星遥感综合应用技术和海洋航空遥感遥测技术等方面取得一批高水平的成果。同时“, 九五”期间研究的一批关键技术和关键仪器设备得到了进一步的经费支持,目标是促进高技术成果向产业化发展,进一步开发具有市场竞争力的海洋监测高技术产品。“十五”期间海洋监测技术取得了可喜的成绩,取得了一大批海洋监测高技术成果,掌握了海洋监测领域的一些关键技术,在某些方面已接近国际先进水平,显著特点是: (1) 技术含量高; (2) 实用性强; (3)注重系统集成和示范应用; (4) 涉海与非涉海科技力量的广泛合作。 进入21 世纪,我国的海洋监测技术研究仍然以国家863 海洋监测技术主题所主持和组织的项目研究为龙头,带动整个海洋监测技术领域的发展。本着积极跟踪、努力创新、有限目标、重点突破、面对市场、注重转化的思路,分期分批的组织研究和开发。“十一五”863 计划海洋技术领域正是面对当今国内外战略体系,本着深化浅海、开拓深远海的原则,根据海洋监测技术是、经济发展、环境保护、资源开发、减灾防灾的不可缺少的基础技术和信息获取手段,在“九五”、“十五”基础上重点探索海洋监测的前沿技术,进行前沿技术集成、提高自主创新能力,赶超国外现有技术水平,为国家海洋监测技术的持续发展奠定更为坚实的技术基础。预计经过10～15 年左右时间的努力,我国海洋监测技术研究、海洋仪器和系统的开发将会取得更大的跨越式发展,形成一批具有国际市场竞争力的高技术产品和一批创新性的研究成果,摆脱国外高技术以及仪器设备占领我国海洋环境监测技术前沿阵地的局面。 拟解决的关键问题 1、因为该设计的海洋浮标要求正常待机1年，阴天可连续工作15天所以仪器的设计原则是低功耗要求 2、传感器的选型，包括传感器的接口形式、输出信号的形式及测量范围。 3、数据的收集及处理。 四、 研究思路和方法 本课题是一个完整的仪器设计，而针对这一仪器的实现可能有多种不同的方法，究竟哪一种方法更完美，需要设计人员根据面向对象的特殊性做全面的经济、技术比较，综合考虑，作出更具说服力的选择，设计出合理的控制系统。具体应从以下几个方面入手： a. 系统设计与设备选型。仪器的设计原则是低功耗要求 b. 根据要求确定仪器的传感器。 c. 根据要求确定仪器的核心和外围电路 d. 程序设计与整体运行调试 根据该课题的研究思路可以确定出其设计方法如下： 1.收集并整理设计所需原始资料，为确定设计方案作准备。 2.有针对性地复习掌握与本设计相关的内容，如“单片机原理与应用”、“电子技术基础”等。 3.确定设计方案 五、 本课题的进度安排 本课题的设计共16周（包括2周毕业实习），具体安排如下： 1-2周：有针对性的复习掌握与本设计相关的内容，如电力电子技术、自动控制原理计算机控制技术、单片机原理及应用、电子技术等课程； 3-4周：收集并整理设计所需原始资料，查阅相关领域的研究成果及论文，学习他人的设计理论和思想，制定、推敲、论证自己的设计方案。 5-6周：校外毕业实习，参观学习一些企业的流水线及相关的器材，完成实习报告的书写；根据自己的总结完成开题报告。 7-8周：主电路设计，绘制原理图等； 9-10周：控制电路、驱动电路等设计；软件设计； 11-12周：程序设计和仿真； 13-14周：编写毕业设计技术文件：说明书和图纸； 15-16周：准备答辩，对设计内容进行总结，弄懂各部分的原理及系统的工作过程，写出5分钟以内的毕业答辩的发言稿，做到心中有数，应对毕业答辩。 参考文献 [1]公茂法. MCS-51/52单片机原理与实践. 北京航空航天大学出版社. [2]范力旻. 单片机原理及应用技术. 电子工业出版社. [3]朱光文. 我国海洋监测技术研究和开发的现状和未来发展[J ] . 海洋技术,2006 ,21 (2) :27 - 30. [4]朱光文. 海洋环境监测与现代传感器技术[J ] . 海洋技术, 2000 ,19 (3) :40 - 44. [5]孙仲汉. 90 年代海洋自动观测仪器和平台技术发展动态[J ] . 海洋技术,1998 ,18 (1) :22 - 26. [6]仲汉. 近海环境自动监测技术的若干发展[J ] . 海洋技术,2001 , 20 (1) :17 - 21. [7]刘岩,王昭正. 海洋环境监测技术综述[J ] . 山东科学,2001 ,14 (3) :31 - 35. [8]褚同金，中国海洋资料浮标，北京:海洋出版社 ,2001，U4.43 [9]Systems analysis for water technologyWilli Gujerthe Assoi press [10]Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: ‘Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique’, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 20–36 指导教师意见 指导教师（签名）： 年月日 所在系（所）意见 负责人（签章）： 年月日