大学生科技创新申请书范文.doc

类别 科技发明 编号 安阳工学院大学生科技创新项目申请书项目名称： DS18B20数字温度计的设计 申 请 人： 系（院）： 计算机科学与信息工程系 学号： 联系电话： 指导教师： 起止年限： 二九年制一、 立项依据（说明立项的理由）随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。并且热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要较多的外部硬件支持。其缺点如下：l 硬件电路复杂；l 软件调试复杂；l 制作成本高。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DSl8820作为测温传感器通过液晶显示器串口传送数据，实现温度显示。通过DSl8820直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在O100最大线性偏差小于01。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。本数子温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为C，最高分辨率可达0.0625C。DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制以单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。二、 研究内容（说明项目具体研究内容、方法，拟采用的技术路线等）按照系统设计功能的要求，确定系统有5个模块组成：程序控制模块、温度传感器模块、电源模块、单片机系统模块和液晶显示模块。数字温度计总体电路结构框图如下图所示： 图1 数字温度计总体电路结构框图1、AT89C2051单片机作为控制器，完成所有的控制功能，包括：l 温度传感器DS18B20的初始化和读去温度值l HS1602液晶模块驱动l 按键识别和控制l 温度存储及读去2、DS18B20基本知识： DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20 虽然具有测温系统简单、 测温精度高、 连接方便、 占用线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:(1)在对 DS1820 进行读写编程时, 必须严格的保证读写时序, 否则将无法读取测温结果。 。(2)当单总线上所挂 DS1820 超过 8 个时, 就需要解决微处理器的总线驱动问题。(3)在用 DS1820 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。(4) DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间。 DS18B20产品的特点（a）、只要求一个端口即可实现通信；（b）、多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；（c）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；（d）、测量温度范围在55C到125C之间；（e）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；（f）、内部有温度上、下限告警设置；（g）、可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；（h）、用户可定义的非易失性温度报警设置；（i）、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。 3、 DS18B20的测温原理：低温度系数振荡器预置计数比较器减到0预置温度寄存器减法计数器1法计减数器1斜率累加器高温度系数振荡器减法计数器2减到0图图中低温度系数振荡器的振荡频率受温度影响很小，用于生产固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55C所对应的基数分别置入减法计数器和温度寄存器中，减法计数器和温度寄存器被预置在-55C所对应的一个基数值。减法计数器对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的预置值减到时，温度寄存器的值将加，减法计数器的预置值将重新被装入，并重新开始对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行计数。如此循环，直到减法计数器计数到时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。上图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线形性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值达到被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能十分是完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。4、 设计工作流程：否初始化读取新数据是否超过限定温度？刷新显示数据显示新数据发出警报是否复位？是三、 预期成果（说明技术指标、预期成果和提供的形式等）根据设计要求，本设计中控制器采用成本低廉且工作可靠的89C51或其兼容系列的单片机，采用12MHz的晶振。89C51对电源要求不甚严格，电源电路采用普通的市电降压整流，然后经集成稳压器（7805）稳压输出+5V电压。显示电路采用由T6963芯片驱动的液晶显示器，显示测试温度。测温电路采用DS18B20。四、任务进度表1. 总体分析（2009.09-2010.03）：确定该数字温度计的要求、要实现的功能目标和性能需求， 建立分析模型，写规格说明书。2. 硬件设计、制作和调试（2009.09-2010.03）：设计该数字温度计的设计原理图，完成硬件设计、制作和调试。3. 软件设计和调试（2008.12-2009.02）：设计软件并调试。4. 文档撰写和总结：（2009.02-2009.03）撰写和整理相关文档资料，进行项目总结和结项验收。五、经费预算 总计： 0 元序号支出项目备注金额六、指导老师意见： 签字： 年 月 日七、项目负责人承诺： 我将认真履行项目负责人职责，遵守学生科研立项的有关规定，切实保证研究工作时间，认真按照计划任务书开展工作，按时报送有关材料。 签字： 年 月 日八、项目组主要成员承诺： 我将遵守学生科研立项的有关规定，切实保证研究工作时间，加强合作，信息资源共享，认真开展工作，及时向项目负责人报送有关材料签字： 年 月 日序号姓名学号专业分工签字1设计2 九、所在系（