基于PT100的温度测量系统的设计-文献综述

第1页开题报告（文献综述）1.课题背景和意义随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。温度测量系统的控制设计对于电子信息工程专业来说是一个覆盖面知识广，应用范围广的一个课题。而基于PT100传感器与单片机相结合的温度测量系统设计更能体现传感器在单片机控制系统中的应用。本课题研究的主要内容就是采用AD转换器将温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，再由单片机作为主要运算控制部件，为系统提供控制和数据处理功能，系统配置有显示控制功能，方便现场实时观察数据信息。2.国内外研究现状二十一世纪以来，人们进入了信息电子化的时代，而传感器技术作为现代信息技术的三大核心技术之一，将是各国争夺的一个重要高新技术领域。传感器技术水平的高低将是衡量一个国家科技发展水平的一个重要标志。同时，传感器产业也是公认的目前具有发展前景的高新技术产业之一，传感器技术因为技术含量高、市场前景广、渗透能力强、经济效益好等特点而备受瞩目。从八十年代起，西方发达国家就一直将其列为重点发展对象。据统计，改革开放以来，我国也相继建立了众多研究开发基地，用以在传感器领域有所建树；在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究开发出了众多型号的新产品，2001年总产量超过13亿只，品种也达到了7000多种；同时全国已有1700多家从事传感器研究、生产和应用的事业单位，目前全行业正在执行“十一五”计划。2005年下半年，产品总产量以及销售量继续增长，预计到“十一五”末，敏感元器件总量可达20亿只。传感器作为信息技术的高端产品，尤其是数量居于传感器首位的温度传感器被广泛应用于生活、工农业生产以及科学研究等领域后更加显得突出。进入二十一世纪以后，温度传感器正朝着多功能、高精度、高可靠性、高安全性、总线标准化、开发虚拟传感器和网络传感器等高技术的方向迅速发展。同时多种高分辨率以及高精度的温度传感器也在相继研制或推出。由DALLAS公司研制出的DS1624型高分辨型智能温度传感器，它第2页的分辨力能达到0.03125，测温精度为0.2，能输出13位二进制数据，而且转换时间仅为27微秒。目前，一些国际上都著名的厂家已经开始研制单片机测温系统，它是在一个芯片上集成一个系统或者子系统，它的集成度将达到108甚至109个元件每片，这对IC产业以及IC应用具有划时代的意义。二十世纪以来，温度传感器的发展总体经历了三个阶段：1.分立式温度传感器；2.模拟集成温度传感器；3.智能温度传感器。目前为止，国际上新研制的温度传感器正从集成化向智能化、模拟式向数字式以及网络化的方向发展。智能温度传感器是在1990年以后出现的，它是计算机技术、微电子技术和自动检测技术相互结合的产物。目前，市面上出现了种类繁多的智能温度传感器。智能温度传感器一般都由温度传感器、信号处理器、模数转换器、寄存器和接口电路组成。有些还含有随机存取存储器、只读存储器、中央控制器以及多路选择器。智能温度传感器的特点是能够输出温度数据以及这些数据相关的温度控制，它还能够适配各种微控制器；它能通过软件实现测试功能而且还是在硬件的基础上，它智能化的程度也取决于智能软件开发水平的高低。自从2000年以来，智能温度传感器正朝着标准化、多功能、高精度、高可靠性、总线开发基于传感器和计算机硬件平台的方向发展，通过软件开发，并使用该软件可以完成传感器的标定和校准，以达到最优性能指标包含数字传感器网络的虚拟传感器和传感器网络接口和处理单元，单片机温度测量系统的方向和其他高科技快速发展。3.总体设计方案本设计的任务是完成基于PT100的温度检测仪的设计系统，主要是设计以单片机为核心、采用PT100温度传感器测温的温度检测仪，实现环境温度的实时测量和LCD数字显示。该系统设计方案由硬件系统和软件系统两部分组成。3.1.硬件系统设计方案温度检测仪的硬件电路由温度信号的转换、放大、A/D转换以及单片机系统的硬件电路和LCD显示电路等组成，如图温度检测仪硬件结构框图所示。第3页温度温度传感器信号放大器LCD显示模数转换单片机1噪声监测仪硬件结构框图图1温度检测仪硬件结构框图其工作原理：外界温度的变化通过PT100温度传感器转换成电阻阻值的变化,然后经过放大和A/D转换输入到单片机进行处理后转换成相应的温度值通过LCD显示,从而实现温度的实时监测。3.2.软件系统设计方案由于本次设计中信号的采集、放大与转换都是由硬件电路完成的,所以需要编程实现的只有以下两部分：（1）对于PT100温度传感器输出端的电压信号进行数据处理，将其转换成温度值;（2）将转换好的温度值在LCD1602上显示出来。其程序流程图如图2所示。第4页开始初始化有按键下？0832采样数据处理显示结束YN键值处理图2程序流程图4.工作进度安排(1).调查、资料收集，了解相关背景知识。2014.9.202014.10.10(2).撰写文献综述、完成外文翻译。2014.10.112014.10.31(3).进行课题的设计工作并进行论文编写。2014.11.012014.12.20(4).论文定稿、提交打印。2014.12.212015.01.09(5).准备答辩。2015.01.102015.01.23第5页参考文献1王丹,赵凯.基于单片机的多点温度测量系统设计J.才智.2011(14)2于莹莹.新型Pt100传感器智能温度测量系统的研究与开发J.电大理工.2010(01).3吕方瑶,张池军,闫勇,曹佩韦.一类高精度温度测量技术研究J.电子测量技术.2011(08).4王雷,胡亚非,杨柱.铂热电阻的接线造成温度失真现象的研究J.煤炭工程.2005(09)5刘坤.51单片机C语言应用开发技术大全M.人民邮电出版社.2008年9版.6彭江.单片机原理及接口技术的开发J.软件导刊.2011(03)7马净,李晓光,宁伟.常用温度传感器的原理及发展J.中国仪器仪表，2004，24(6):1-2