基于单片机的温度测量系统设计-文献综述

第1页文献综述1.课题背景生活环境的好坏直接关系到人们的生活水平质量，而在这个快速发展、人们也越来越注重养生的时代，温度自然而然的成为了人们关注的焦点。温度的高低与人们的健康密切相关，温度的舒适程度也决定了人们的健康程度。室外温度我们无法控制，但是室内温度我们可以使用设备检测并控制。一般来说，室内温度保持在1827最为舒适，而要使温度一直保持在这个温度范围之内，就需要使用到一些监测温度的仪器和设备。近来年，科技快速发展，温度检测仪器行业的发展也越来越快，并且也越来越智能化。在未来，智能化必将代替传统的人工操作，到那时，温度的监测与控制也将不在是人们所担心的问题。智能温度传感器与微控制器的结合是智能化发展的必然趋势，有了这些智能化设备之后，人们的生活水平也将越来越好。2.研究目的与现状2.1.研究目的和意义时代在发展，科技在进步，人们对生活水平的质量有了更高的追求，而生活环境也越来越得到更多人的重视。温度与人们的生活息息相关，成为人们关注的焦点也是必然的。对于人类来说，尤其是老人和小孩，室内保持一种舒适的温度对身体健康至关重要，相关数据表明最适宜居住的室内温度范围大约在1827之间。为了保证人们的生活健康，本文设计了一种以单片机为微控制器的室内温度报警装置，通过温度传感器DS18B20采集温度信息，实现检测、显示和监控的功能，并通过语音芯片完成报警功能。2.2.研究现状与存在的问题温度计是现代工业及日常生活中常用到的一种测量仪器，最早使用的温度计大都是采用水银制成，测温缓慢，现代多采用温度检测元件结合单片机技术设计。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻虽然成本低但转换成的电信号是模拟量，与单片机通讯时需要A/D转换，不但系统结构复杂，而且所接信号处理电路又会带来引线及零点漂移等问题。热敏电阻本身的可靠性相对较差，测温的准确度低，检测系统的精度差。现代的温度检测多采用数字温度传感器，该传感器具有结构简单，抗干扰能力强，第2页适用恶劣环境下进行现场温度测量等优点。本系统由数字温度传感器DS18B20进行温度采集送给单片机进行处理，通过软件编程控制并显示出所测量的温度值。2.2.1研究现状温度向来是各个部门最为普遍的测量项目，它在各个方面的影响也是极其重要的。各个国家在温度测量方面都有一定的研究，并且都取得了突破性的进展。前苏联的压电石英频率温度计，当温度范围在-40230之间时，温度、频率线性特性都特别好；美国标准局研制的25欧标准铂电阻温度计，电桥分辨能力可达0.00002；除此之外，日本的石英温度频率转换器，最大分辨率为0.0001，测温范围在-80200之间；而我国在温度方面也有一定的研究，我国研发的石英温度传感器，允许误差范围只有0.05，而它的分辨率可达0.0001，；还有一个就是我国航天工业总公司702所研制的5901（STP-1000）型粘贴式测温片，其静态测温精度为0.5%，而它的快速响应时间却小于0.013s。当智能化一步一步走进我们的世界,人们对温度测量仪的要求越来越高，而智能温度测试仪的发展就显得尤为重要。时代的发展，科技的进步，都加快了温度测试仪发展的进程，在当前的市场上，我们可以找到各种温度测试仪，并且都能满足一般需求。20世纪80年代，出现了模拟集成温度传感器。20世纪90年代，出现了智能传感器，它是微电子技术、计算机技术、自动测试技术共同发展的结果。进入21世纪以来，温度传感器的发展方向也变得多样化，正从模拟化、集成化向数字化、智能化、网络化的方向发展。尽管国外在智能传感器上的研究较国内领先一步，但是随着我国不断的发展，在智能传感器上的研究也达到了先进水平。在未来的发展中，智能处理与控制和工、农业及生活的相结合是必然的，人工操作也必将被智能操作取代。2.2.2存在的主要问题国内温度传感器领域虽然已有一支几十年中发展起来的技术队伍，能够提供不少高质量产品，但由于应用领域窄，产品种类产量少、生产周期长、成本高、难以形成大批量生产能力，向民用转移慢，和国外水平相比还有较大差距。1.材料方面包括金属、非金属、化工、陶瓷、半导体等，国内冶金、化工现有条件往往难以提供各类用量小、质量高、规格要求特殊的基础材料,即使能提供与国外近似的牌号，但质量上也只能保证一般工业用。国外在对材料要求较高时可采用双真空冶炼及定向处理，消除杂质，由专门的机构完成，使产品的长期稳定性得以保证，如果出现问题，也容易将材料问题和工艺问题区别开来。而我国在材料方面的研究尚有欠缺，同样问题国内一般不能较好地解决，材料只能有什么用什么，或勉强代用。第3页2.工艺方面包括基础工艺及特殊工艺两方面。我国工业还不能完全解决诸如等离子、激光、电子束之类加工工艺，在特殊工艺上又常常被人忽视，不注意积累开发。国外往往开展长期工作积累经验，他们对传感器的结构、材料、工艺等都十分重视，与国内重理论、轻实践，重设计、轻工艺的习俗正好相反。3.课题途径及步骤本课题是基于单片机的温度测量系统设计，系统主要由单片机电路和一个单总线数字式温度传感器DS18B20构成。硬件通过Proteus软件对硬件电路进行设计、仿真及测试，软件采用Keil4软件对程序进行编写。该系统结构简单、功耗较低，测温范围为-55+125，通过LCD1602液晶显示，系统的测温精度可以达到0.5，并且能稳定的与单片机通讯。在设计过程中，采用模块化程序设计法，分成若干部分，各部分相对独立，完成一定的功能，从而满足对生产对象的实际需求。课题实施主要分为：资料收集及当前研究现状分析、硬件设计、软件设计、仿真编程、实验与调试等几个阶段。4.可能遇到的问题及应变措施（1）问题：理论知识较为薄弱，缺乏实际操作经验。拟采取措施：向导师请教，查阅资料，掌握Keil4、Proteus等开发工具。（2）问题：C语言编写程序能力不足，难以实现软件设计。拟采取措施：查阅有关C语言的书籍，掌握C语言编程的基础知识，虚心向导师、同学请教。（3）问题：硬件设计完成之后，可能无法调试出仿真的结果。拟采取措施：仔细检查电路板，找出焊接出错的地方或虚焊的地方，重新焊接，焊接完之后再重新调试。第4页参考文献1.王静.基于单片机的数据串口通信D.长江大学,2013.2.刘跃辉,王南山,徐云强.基于单片机的温度测量系统的设计J.现代电子技术,2006,21:103-105.3.张璐璐.单片机温度测量和控制系统的设计与实现D.吉林大学,2014.4.夏志华.基于单片机的温度控制系统的研究与实现J.煤炭技术,2013,02:191-193.5.马丽丽,高鑫,贺超兴,纪建伟.基于单片机的温度检测系统硬件设计J.现代仪器,2012,03:60-62.6.杨秋兰.浅谈温度测量的发展现状J.科技传播,2010,14:116+113.7.曾慧琴.智能温度测量系统D.西南交通大学,2014.8.陈至坤,李蓓.温度检测技术及相关仪器的发展现状J.河北理工大学学报(自然科学版),2011,04:68-70.9.沙占友.智能温度传感器的发展趋势J.电子技术应用,2002,05:6-7.10.何宗虎,张德祥,张玲君.基于单片机的高精度温度测量系统设计J.现代电子技术,2011,0