科技创新项目申报表.doc

项目编号：大学生科技创新项目申 报 书创新项目名称：基于单片机的多功能数字温湿度计的设计创新项目负责人： xx 项目负责人专业： 电子信息工程 学校名称： xx 申报日期： 2010 年 12 月 25 日浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室 制填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。一、项目简介项目概况项目名称基于单片机的多功能数字温湿度计的设计项目性质（ ）基础研究 （）应用基础研究项目来源（）自主立题 （ ）教师指导选题起止时间自2011年 3月 至2012年3月项目状况1、研发阶段 2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打）申请人姓名xx性 别男出生年月xx入学年月xx所在院系物理与电子信息工程学院联系电话xx电子信箱xx项 目 组主要成员姓名年龄性别专业具体分工xx20男电子信息工程方案制定，论文、报告撰写xx21男资料查找、方案制定、实物制作xx21男实物制作、调试、结果分析xx21男实物制作、调试、结果分析xx21男编写程序、调试、结果分析项目指导教师姓名xx性 别xx 出生年月xx主要研究方向 xx近三年获奖成果：国家级 等 奖项，省部级 等奖 项近三年科研经费 万元，年均 万元项目主要内容简介 本课题的主要内容是设计实现一款温湿度数字显示、超温湿度报警、温度的华氏与摄氏转换、语音播报等功能的数字温湿度计。该温湿度计将由中央处理器、温湿度检测器、时钟系统、存储器、显示器、语音播报电路及键盘等部分组成。由单片机通过时钟芯片获取时间数据，对数据处理后显示时间；温湿度传感器采集温湿度信号送给单片机处理，单片机再把时间数据和温度数据送液晶显示器显示，键盘用来输入和控制的。二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、目的及意义众多行业对于温湿度条件都有着特定的要求。如在生命科学方面，需要冷藏的疫苗的一般储藏温度在28，有些需要在-18冷冻，一旦温度超过限定值，将对这些生物制品的品质产生非常大的影响；在化工电子方面，由于该行业主要面向环氧树脂、高端复合材料、精密微电子、集成芯片、光电元器件等精细化工产品诸如环氧树脂、高端复合材料等在储存运输过程中，对环境温湿度条件都有特殊要求，如果一些参数控制不当就会造成品质不稳定甚至产生废品，如集成电路、液晶器件、硅晶片、作业过程中的电子器件及成品电子等，在高湿度环境下存储时间过长，将对一些焊盘和芯片引脚表面产生氧化导致接触不良发生故障。电子工业产品的生产和产品的存储环境湿度一般应该在40以下，有些特殊品种还要求更低的温湿度。 对于这些需要时时监测温湿度的场合，很多传统的管理办法是：由仓管员或管理人员不定时查看、记录仓库和车间的温湿度值，发现异常情况即使用加温湿或减温湿设备控制仓库、车间的温湿度。这样的管理办法有很多弊端，比较费时间和人力，而且记录的数据因为有人为的因素，数据不是很客观，不太符合现代化企业管理的要求；而在物流方面，企业基本没有办法管理运输车辆中的温湿度变化；另外，在安装了对温湿度等运行环境要求非常严格的重要设备的房间中，对于面积较大的房间，由于气流分布的影响，温湿度值可能会有较大的区别，需要了解房间各个点的实际温湿度值。为解决这些问题，为各行业提供更合理、更有效的温湿度控制方案，需要研制库房温湿度监测报警、电子温湿度记录仪等。本项目将以单片机为核心，配合温湿度传感器、时钟系统、存储器、显示器、语音播报电路及键盘等外围电路，实现一种具有温湿度数字显示、超温湿度报警、华氏与摄氏转换、语音播报等功能的数字温湿度计。2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围 1）项目背景温湿度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产、化工电子等领域，尤其在热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有特别重要的意义。温度测量方面，在传统的测温电路设计中，使用热敏电阻之类的温度传感元件，利用其感温效应，将被测温度转换成电压或电流采集过来，进行A/D转换，将模拟温度值转换成对应的数字温度值，再通过显示设备显示出来。这种电路需要A/D转换电路，所以电路相对复杂。智能温度传感器集成了A/D转换器，可以很容易的连接到单片机的I/O口。20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1。目前，国外已相继推出多种高速度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力一般可达0.50.0625。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125，测温精度为0.2。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27s、9s。在常规的环境参数中，湿度是比较难准确测量的参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。所以湿度传感器应运而生。湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。湿敏电容的主要特点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,但其精度一般比湿敏电阻要低一些。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例，其测量范围是（1%99%）RH,在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变化到100%时, 电容量的变化范围是163pF202pF。温度系数为0.04pF/,湿度滞后量为1.5%,响应时间为5s。进入21世纪后，数字温湿度计正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性等高科技的方向迅速发展。2002年 Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/湿度传感器,SHT11/15的产品互换性好,响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，适配各种单片机, 可广泛用于医疗设备及温度/湿度调节系统中。 2)主要内容本课题的主要内容是设计实现一款温湿度数字显示、超温湿度报警、华氏与摄氏转换、语音播报等功能的数字温湿度计。系统将由单片机主控模块、时钟模块、温湿度检测模块、语音模块、显示模块、键盘接口模块共六个模块组成（如图）。显示模块单片机温湿度传感器声光报警语音模块键盘部分时钟模块处理器采用单片机 AT89C51，温湿度检测部分采用 DHT11温湿度传感器，时钟系统用时钟芯片 DS1302，用液晶 LCD1602作为显示器。单片机通过时钟芯片 DS1302获取时间数据，对数据处理后显示时间；温湿度传感器 DHT11采集温度信号送该给单片机处理，单片机再把时间数据和温度数据送液晶显示器 LCD1602 显示，键盘是用来输入和控制的，本数字温湿度计还可以具有摄氏温度与华氏温度的转换及语音播报等功能。 3）技术水平及应用范围本数字温湿度计可测量并显示温湿度值，温湿度测量误差小, 温湿度显示稳定；可交替显示当前测量日期、时间、温度和湿度；可设定最低、最高温度报警值；能设定整点自动播报时间、温湿度和手动实时播报时间和温湿度。 在生命科学中常见的如疫苗、蛋白质储藏为了确保产品的质量，对温湿度要求很高。又如在化工电子方面该行业的环氧树脂、高端复合材料、精密微电子、集成芯片、光电元器件等精细化工产品诸如环氧树脂、高端复合材料等生产环境及储存运输过程中，对环境温湿度独有特殊要求。3、 实施该项目所具备的基础、优势和风险1）基础及优势xx学院电子信息实验中心的相关实验室设备相对较为齐全，并且本校及学院都大力支持学生的科研活动，实验室有专门的开放制度，让我们有充足的使用相关实验室及资源的机会，本课题的各功能模块均可在这里完成。组员在经过了两年的理论知识学习和老师在单片机对我们的指导学习后，具备了一定的电子技术基础，通过自学熟练掌握了电子仿真软件Multisim、Protel软件，再者，通过基础技能实践课，我们焊接电路的技术以及初步学会电路故障检查、电路调试及误差分析的方法。虽然我们的专业基础不够，但我们的求知激情很高，相信勤能补拙。通过我们全体队员的通力协作，我队“27MHz正弦波发生器的设计”课题在校级的同类电子类课题中期调查中，获得优秀。2）风险 本小组成员目前仍是在校大学生，实践经验的不足，必然会导致方案设计的局限性及实际电路制作的缺陷。但在拥有校方的支持及自身的专业基础的前提下，相信这些都是可以克服的。4、项目计划目标本次项目的计划目标分为三个阶段：前期目标、中期目标及后期目标。 1）前期目标：通过查阅资料，搜集与课题有关的文献资料，逐步了解项目的内容。通过向指导老师的咨询和学习深入了解项目的实施方案，掌握相应的专业知识，对比各种方案可行性，确定一个可行的方案。为下一部的计划奠定理论基础。 2）中期目标：在积累了足够的专业知识及对项目有了较为深入的理解后，在指导老师的指导下，开始着手于项目实际电路的制作。项目PCB板的制作，实际电路的焊接都会在此阶段内完成。 3）后期目标：在前两个阶段的基础上，开始对已经制作完成的实际电路进行系统调试和数据测量及记录。比较实际获得的数据与理论值是否一致，并进一步完善电路，使其获得最佳的功能。最后完成论文的撰写。四、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析1、 项目的预期成果及知识产权归属情况1）预期成果： 制作完成多功能数字温湿度计，并使其达到所要求的指标。 完成结题报告。 制作该多功能数字温湿度计的使用手册。 撰写本次项目的论文并发表。2）知识产权归属：知识产权属于小组成员和xx学院，双方共有。2、 项目的市场前景分析本数字温湿度计可测量可应用在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等经常需要对环境温湿度进行测量及控制的部门，另外，在食品储运、博物馆文物、档案管理、建材实验、农业及畜牧业的应用、气候记录、建筑验收、重要医卫场所、管路维护、血库储存、电站环境监测等方面有广泛应用。3、 项目的盈利能力分析及财务预算由于项目目前正处于研发阶段，暂无盈利能力。财务预算：1) 材料及加工费：2000元 用于购置实验所必须的实验器材和设备、各类阻容元件、杜邦线、芯片及PCB制版；2) 图书资料费：3000 元 用于发表论文、购置参考资料、材料打印、调研等。合计：5000元。4、 项目的社会效益分析1) 所完成的多功能温湿度器主要将应用于教学研究，给学生的学习和教师的实验教学提供方便。2) 多功能温湿度计在食品储运、博物馆文物、档案管理、建材实验、农业及畜牧业、气候记录、建筑验收、重要医卫场所、管路维护、血库储存、电站环境监测等方面有广泛应用领域。五、项目实施进度方案2010年9月到2010年11月：查阅资料和调研。利用课余时间进行查询资料，确立课题主题。2010年12月到2011年2月：熟悉课题，了解课题的研究状况、掌握课题涉及的各种知识和技术及实现。2011年3月到2011年5月：比较设计各个设计方案，进行电路的仿真，确定硬件电路的设计。2011年5