毕业设计开题报告(数字温度计).doc

毕业设计开题报告题目： 数字温度计的设计与制作 课 题 类 别： 毕业设计学 生 姓 名： 学 号： 班 级： 专业（全称）： 电子信息科学与技术指 导 教 师： 2013年 4 月一、本课题设计的目的：温度是工农业生产中最常用的参数之一。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。二、设计现状和发展趋势（文献综述）：最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(15641642)发明的。后来又相继出现华氏温度计、列式温度计、摄氏温度计，均用水银和酒精等制作，现在英、美国家多用华氏温度计，德国多用列氏温度计，而世界科技界和工农业生产中，以及我国、法国等大多数国家则多用摄氏温度计。随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也在不断地改进和提高。由于测温范围变得越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器：气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、高温温度计等。而我需要研究的是数字温度计，它是通过一定的电路和温度传感器进行测控，将温度用数字准确的显示出来。数据显示比较直观而且测量精度也比较高，范围也比较大。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：传统的分立式温度传感器(含敏感元件)，主要是能够进行非电量和电量之间转换；模拟集成温度传感器/控制器；智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。 传统的分立式温度传感器热电偶传感器：热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-501600进行连续测量,特殊的热电偶如金铁镍铬，最低可测到-269，钨铼最高可达2800。模拟集成温度传感器：集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。智能温度传感器：智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。智能温度传感器包括数字温度传感器和石英温度传感器。数字温度传感器被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。用石英作为温度传感器的数字温度计可实现多种功能：用于热化疗仪中对药液的温度进行测量，能获得较好的测温效果；用于温度检测系统，测温系统可用于各行各业中。文献4 随着经济的发展，科技的突飞猛进，芯片技术也取得了飞速发展，这就使单片机技术在各种民用和工业测控等领域得到更为广泛应用。包括安全控制、娱乐系统、传统的工业控制中的电机控制、温控系统、仪表设备、楼宇自控系统、数据采集系统等；单片机凭借其低成本、高性能的不可替代优势，已成为微电脑控制的主力军。单片机更重要的意义在于其应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。文献12 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且 可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总 线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、 传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。其主要特性如下：(1)适应电压范围宽，电压范围：3.0-5.5V，在寄生电源方式下可以由数据线供电；(2)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；(3)DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测量。(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；(5)温度范围-55+125，在-10+85时精度为0.5；(6)可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5，0.25，0.125，0.0625，可以实现高精度测温；(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；(8)测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可以传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；(9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因为发热而烧毁，但是不能正常工作。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。本毕业设计介绍了温度计的测量和控制之间的关系：检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。三、设计的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：设计内容：1本设计是以单片机AT89C51为核心进行设计；2通过DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换；3其输出温度采用数字显示，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求；4此温度计属于多功能温度计可以用来测量环境温度，还可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。设计要求：1.测温范围-50-110 ；2.精度误差小于0.5 ；3.LED数码直读显示；4.可以任意设定温度的上下限报警。设计的重点和难点：1.熟悉掌握单片机AT89C51的结构和应用；2. 对各部分电路原理图的设计绘制，如DS18B20的滤波电路，按键电路，显示电路，报警电路等；3.对电路进行仿真测试，4.编写相应程序并调试。解决方法：通过查阅89C51相关资料，能熟练掌握51单片机的基本应用与编程，加深对所用到的芯片的了解，加强硬件连接图的绘制和软件程序的编写。四、设计进度计划：2013年4月1日-21日：阅读参考文献；2013年4月22日-28日：文献综述、开题报告；2013年4月29日-5月19日：设计硬件及软件、制作及调试；2013年5月20日-6月2日：撰写论文、论文修改及外文翻译；2013年6月：论文审查、论文答辩。五、参考文献：1 康华光.电子技术基础(数字部分)(4 版)M.北京:高等教育出版社，2004.2 蔡明生.电子设计.北京：高等教育出版社，2004.1.3 沈美明，温冬婵.IBM-PC汇编语言程序设计（第二版）M，北京：清华大学出版社，2001.4 张开生,郭国法.MCS-51单片机温度控制系统的设计J.微计算机信息，2005,21（7）68-69.5 杨恢先，黄辉先.单片机原理与应用.北京：人民邮电出版社，2011.6 林占江，林放.电子测量仪器原理与使用. 北京：电子工业出版社，2006.8 何立民.单片机应用系统设计M.北京:北京航空航天大学出版社,1992.9 李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，2002.10 郝波.模拟电子技术.西安：西安电子科技大学出版社，2004.7.11宋文绪、杨帆.传感器与检测技术M.高等教育出版社,2004.12廖琪梅，韩彬，杨文昭等.基于单总线器件DS18B20的温度测量仪J.国外电子器，200