基于单片机的智能温度报警器开题报告

1、 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告题目： 智能温度报警器的设计 专 业： 自动化 班 级： 自动化084 学 号： 203080419 学生姓名： 指导教师： 讲师 2012年3月本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名 学 号203080419专 业自动化指导教师 职 称教 授所在院系自动化学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称智能温度报警器的设计毕业设计的内容和意义 毕业设计的内容和意义 温度控制是工业控制的重要组成部分，而温度测量又是温度控制当中重要的一环。本课题“智能温度报警器的设计”主要研究以一个单片机为控制核心的温度自动测量系统。可以实现以下功能：1、

2、用户可以自行设定温度的上限和下限2、当温度超过上限或者下限时，可以自动报警设计中选择DS18B20温度传感器，用51系列单片机作为设计元件。温度传感器的具体参数如下：1. 范围：-55-125 2. 精度：0.06253. 被测温度用可编程为9-12位A/D转换精度的数字量串行输出4. 电压范围3.0V-5.5V毕业设计的具体内容：一、 总体方案设计单片机温度电源源显示 键盘盘报警原理框图二、 硬件系统设计1、 温度测量电路的设计2、 按键子系统的设计3、 报警子系统的设计4、 显示子系统的设计三、 软件系统设计1、 按键子程序设计2、 显示子程序设计3、 温度测量子系统程序设计4、 报警子系

3、统程序设计5、 系统其它程序本课题研究的意义：本课题“智能温度报警器的设计”是一个以单片机为控制核心的温度自动测量系统。其研究意义如下：1、它是一个单片机系统，对它的设计和制作可以灵活运用在单片机课程中所学的知识，并使之得到巩固和提高。单片机在现实生活中应用非常普遍，掌握这方面知识对今后从事此类工作的学生来说是一项不可或缺的技能。2、它的测温部分采用了没过Dallas半导体公司的DS18B20，一线式数字式温度传感器，DS18B20是新一代的测温器件，具有许多优点，它正在逐步取代传统的测温元件-热敏电阻和热电偶。它的主要优点是把温度转换、A/D转换和数据的串行通讯集成为一体，而且它的体积很小，

4、非常便于构成多点测温系统。3、它的最终目标是完成一个实际应用的产品，所以它的设计开发过程完全按照实际仪器产品的设计制造过程进行。研究课题的同时积累了很多实际经验，对以后的实践会有很大帮助。文献综述温度控制是工业控制的重要组成部分，而温度测量又是温度控制中相当重要的一环。这次基于单片机的智能温度报警系统的设计是以单片机为核心，对采集到的温度数据进行处理，并实现智能温度报警和上下限调节的目的。本次设计，采用AT89C51单片机作为系统核心。下面将对其做一些介绍。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含有4K bytes 可反复擦写的只读程序存储器（P

5、EROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用公司的高密度、非易如失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。它的主要性能参数如下：（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容；（2）4K字节可重擦Flash闪速存储器；（3）1000次擦写周期；（4）全静态操作；（5）三级加密程序存储器；（6）128*8字节内部RAM；（7）32个可编程I/O口线；（8）2个16位定时/计数器；（9）6个中断源；（10）可编程串行UART通道；（11）低功耗空闲和掉电模式12310；除了单片机作为系统的核心外，温度传感器

6、也是本系统的重要组成部分。传感器是指设计到系统中的一种装置。它把特定参数转换为便于测试分析的形式。传感器有两种类型：1.无源传感器：除被测信号外，不要求施加电源的传感器；2.有源传感器：除被测信号外，要求施加电源的传感器。传感器的灵敏度对系统分辨率必须是适当的，信号输出形式应适应测试系统要求。并且有足够的频率响应；应避免使用需要校准（初始校准或者其他校准）的传感器；所有传感器均需要采用良好的设计准则进行设计。必要时采用滤波或者屏蔽，以使电磁辐射造成的干扰最少45。 在工业控制和电子测量中，温度传感器是实现温度测量和控制的关键部件，它起着至关重要的作用。温度传感器，按照其使用方式通常分为接触法与

7、非接触法两类。接触法是指测温元件与被测物体直接接触。由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长时间的热交换会达到热平衡，此时它们的温度相等。其优点是，温度计与被测物体有良好的热接触，测温准确度较高。缺点是用接触法测温时，文献综述感温元件要与被测物体接触，往往要破坏被测物体的热平衡状态，并受被测介质的腐蚀作用，此外如果测温元件与被测物体接触不良会引起测量误差，因此，对测温元件的结构、性能要求苛刻。非接触法师利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度的。它的优点是：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，因此这种方法测温上限很高，通常用来测定1000以上的移动、旋转或反应迅速

8、的高温物体的表面温度。其缺点是测量温度比较低，使用不方便。温度传感器是一种将被测物体的温度变化这种非电物理量信号按一定规律转换为电量变化的装置，它是利用金属、合金或者半导体材料与温度有关的特性制成的。按照温度传感器输出信号的模式，可大致划分为3大类：模拟式温度传感器、逻辑输出温度传感器、数字式温度传感器。传统的模拟温度传感器，如热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器都是将温度值经过一定的测量接口电路转换后输出模拟电压或电流信号，再将进一步处理，然后利用模数转换器将其转换为控制器可以处理的数字信号，即可由控制器读取。一个完整的温度采集系统包括以下几部分：温度传感器、测量电路、模拟信号处理电路

9、、A/D转换电路以及单片机。而在实际中，有些不需要进行严格的温度值测量，只需测量其是否超出某一设定范围，然后输出跳变信号进行控制，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号。例如可以启动或关闭风扇、空调、加热器或其他控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAS6501-MAX6504、MAX6509/6510是这种类型的典型代表。随着集成电路的不断发展，出现了数字式的温度传感器 ，它是微电子技术、计算机技术和自动检测技术（ATE）的结晶，可以将待测环境的温度模拟量直接转化为单片机能够处理的数字量信号。数字温度传感器把模拟传感器温度采集系统测量电路、模拟信号处理电路、A/D转化电路和

10、其他功能的单元（如存储器或寄存器）集成到一起，就构成具有数字输出能力的数字温度传感器。数字温度传感器根据输出信号的不同可分为3类：时间输出的温度传感器，如AD公司的TMP03/04;频率输出的单线温度传感器，如MAX6577；数值输出的温度传感器，数值输出的单线温度传感器直接以串行方式输出芯片测出的具体温度数值，所以其时序非常重要。DALLAS公司的DS18B20就是这样一种独特的温度传感器。它只需要一个接口引脚即可通信，可用数据线供电，并具备多点测温能力61112。文献综述由于DS18B20组成的温度测控系统非常方便，克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点，

11、占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单，而且成本低，体积小，可靠性高。因此这次设计选用DS18B20作为温度传感器。DS18B20数字温度传感器是美国DALLAS公司推出的一线式数字温度传感器。它将地址线、数据线、控制线合为一线双向串行传输数据的信号线，并允许在这根信号上挂多个DS18B20，可组成网络多点测温检测系统。DS18B20具有如下特性：（1） 具有三引脚PR-35封装形式；（2） 具有独特的单总线接口方式，CPU只需一根端口就能与DS18B20通信；（3） 温度测量范围为-55-125，测温分辨率可达0.0625；（4） 被测

12、温度用可编程为9位12位A/D转换精度的数字量串行输出；（5） 电压范围在3.05.5V；（6） 具有负电特性，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789。参考文献：1马淑华等.单片机原理与接口技术（第二版）.北京邮电大学出版社.2007.82赵德安等.单片机原理与应用（第二版）. 机械工业出版社2009.43夏大勇、周晓辉等. MCS-51单片机温度控制系统，工业仪表与自动化装置. 2007.(1): 43-464张宏建等. 自动检测技术与装置（第二版）. 化学工业出版社. 2010.95程德福等. 智能仪器. 机械工业出版社. 2006.86刘坤 宋戈等. 51单片机C

13、语言应用开发技术大全. 人民邮电出版社. 2008.97孟宪玲. 浅析数字温度传感器DS18B20的应用. 中国科技信息. 2007.38孙少伟、戴义保等. 基于DS18B20组网测温的研究. 自动化仪表. 2006.2 9胡天明、齐建家等.基于DS18B20数字温度计设计及其应用.黑龙江工程学院学报（自然科学版）. 2008.22（59-62）10邹振春等.MCS-51系列单片机原理及应用接口技术（第2版）.机械工业出版社. 2006.211 张靖等检测技术与系统设计中国电力出版社，2001年12陈润泰 检测技术与智能仪表中南工业大学出版社，1990年研究内容完成系统总体方案设计，完成硬件系

14、统设计，采用单片机控制温度温度传感器。智能温度报警系统主要由电源、键盘、数字温度传感器、单片机、显示装置和报警装置等基本模块组成。基本模块1. 温度测量模块本课题是利用一种新型的可编程温度传感器DS18B20，它能代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接与单片机沟通，完成温度的采集和数据的处理。较之原始的温度处理器它具有系统结构简单、抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量等优点。它的三个引脚，一个接电源，一个接地，另外一个可以直接与单片机连接。2. 键盘输入模块键盘一般分为独立式按键和行列式按键两类。可采用4*4行列矩阵结构。 3显示器模块 显示电路使用LED数码管显示器，采用静态显示方

15、法。4报警电路报警电路主要由蜂鸣器和变色二极管构成。5. 电源电路可以采用LM7805稳压芯片。研究计划第一周 熟悉课题，查找资料第二周 查找相关资料，熟悉51系列单片机第三周 查找相关资料，撰写开题报告第四周 查找相关资料，撰写开题报告第五周 温度测量电路设计第六周 键盘电路设计第七周 报警电路设计第八周 显示电路设计第九周 温度测量子系统软件设计、调试第十周 键盘输入子系统软件设计、调试第十一周 报警电路子系统软件设计、调试第十二周 显示电路子系统软件设计、调试第十三周 软件、硬件联调第十四周 撰写毕业设计论文第十五周 撰写毕业设计论文第十六周 撰写毕业设计论文，准备毕业答辩特色与创新本课题是利用一种新型的可编程温度传感器DS18B20，它能代替模拟温度