数字温度检测系统的设计开题报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业毕 业 论 文 设 计 开 题 报 告题 目 数字温度检测系统的设计 学生姓名 崔 林 林 学号 所在院(系) 电 信 工 程 系 专业班级 通信工程 074 班 指导教师 魏 瑞 2011年4月8日题 目数字温度检测系统的设计一、选题的目的及研究意义测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、

2、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。随着温度检测理论和技术的不断更新,

3、温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用LCD液晶显示实现温度显示,能准确达到以上要求.通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、校准、控制及通信的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培

4、养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对多个电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度

5、采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞

6、生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。同时温度也是生活中最常见的一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息

7、相关，有着十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低会直接影响到产品的质量、对机械设备和控制系统中的各种元器件造成一定的损坏，严重的会影响到生产安全。在日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良影响。在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分，对温度及时精确的控制和检测显得尤为重要。比如，农业上土壤各个层面上的温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用到温度的测量。在工业中，料桶里外上限温度要求不一，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要等等。现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而

8、且可以提高被控温度的技术指标。针对以上情况，在控制成本的前提下，通过本设计设计一款能够实时检测控制温度，又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报警系统功能。此系统能够满足现代生产生活的需要，效率高，具有较强的稳定性和灵活性。因此，在生产和生活中要对温度进行严格的控制，使温度在规定的范围内变化。通过本系统提高学生对于温度控制的认识。在学习实践中提高对理论的认知能力和动手解决实际问题的能力，达到教学实践相结合的目的。及采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超值安全设备服务，给用户带来安全和放心。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来

9、的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明，论文要写出相应的写作提纲在设计中要解决的主要问题是单片机对温度传感器所采集到的数据的处理及液晶显示器的显示问题。对于数据处理的问题在仔细研究温度传感器的相关资料后将其解决；对于液晶显示器的显示问题只要是硬件的显示问题，与仿真电路不同，实物中的液晶显示器需要用一个电位器对液晶显示器屏幕的对比度

10、进行调节，对比度过低的话会导致看不清楚数字，对比度高的话则是看不见数字，这样则需要将其调整到最佳电压下才能清楚的显示所需要的数字。本设计总体设计方案是:控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，HYDZ蜂鸣器来实现达到设定值的报警,用1602液晶显示传送数据实现温度显示。因此要解决的主要问题便是如何利用单片机编程以实现温度传感器的温度采集以及利用液晶显示器实现温度的实时显示， 还有就是实现温度报警功能。本设计主要分为硬件和软件两部分，其主要内容是：硬件设计硬件设计部分主要包括单片机最小系统模块、温度采集模块、温度显示模块、报警模块以及温度控制模块。单片机最小系统模块主要是由

11、单片机、电源、复位电路、晶振电路组成、它是单片机能够工作的最基本的内容，单片机模块的作用是把温度传感器采集到的温度数据进行处理并将其自液晶显示器上显示出来，驱动蜂鸣器进行报警，并且能够驱动电热丝或者风扇，已达到将温度控制在一定范围内的作用；温度采集模块主要由温度传感器DS18B20以及电源组成，它能够采集环境的实时温度，并且将之转换为数字信号；温度显示模块主要是由液晶显示器及其外围电路组成，它的作用是将温度传感器所检测到的温度经单片机处理后显示出来；报警模块主要是由蜂鸣器、三极管组成，他的作用是当温度超出规定的范围后有单片机控制发出报警；温度控制模块主要有风扇和电热丝组成，它们的作用是将温度控

12、制在一定的范围之内，即当温度过高是启动风扇，过低是启动电热丝。此外，本设计还增用了三个不同颜色的发光二极管，以增加其实用性，它们的作用是：当温度高于规定值时红色二极管亮，当温度在规定值内时绿灯亮，当温度低于规定值时黄灯亮。下图为本设计硬件的总控制图。温度测量显示模块报警模块 单 片 机风扇驱动电热丝驱动系统总设计图软件设计软件设计的总体设计图如下图所示，当程序开始运行时，先对温度传感器和液晶显示器进行初始化，然后启动温度转换，单片机将温度传感器读取的温度进行处理，之后在液晶显示器上显示出来。当温度高于规定值时，启动风扇，直到温度降到规定范围之内后关闭风扇，当温度低于规定值时，启动电热丝，直到温

13、度升到规定范围内关闭电热丝。软件设计的子程序程序包括温度传感器驱动模块、显示器驱动模块、报警驱动模块以及温度恒定控制模块。下图分别为温度温度采集流程图、显示数据流程图和温度传输流程图。Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束NNY初始化调用显示子程序1S到？初次上电读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNY 显示数据流程图 温度传输流程图软硬调试系统做好后，进行系统的完整调试。联机仿真必须借助仿真开发装置、示波器、万用表等工具。这些工具是单片机开发的最基本工具。信号线是联络89C51和外部器件的

14、纽带，如果信号线连结错误或时序不对，那么都会造成对外围电路读写错误。51系列单片机的信号线大体分为读、写信号线、片选信号线、时钟信号线、外部程序存贮器读选通信号（PSEN）、地址锁存信号（ALE）、复位信号等几大类。这些信号大多属于脉冲信号，对于脉冲信号借助示波器（这里指通用示波器）用常规方法很难观测到，必须采取一定措施才能观测到。应该利用软件编程的方法来实现。（1） 初始化后，开始运行。 （2） 如果运行过程中出现问题，按复位键后，重新开始。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1 赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M. 天津：天津大学出版社，2001.3 34-412 夏继强.单片机

15、实验与实践教程M. 北京：北京航空航天大学出版社, 2001 124-1303 余锡存.单片机原理及接口技术M.陕西: 西安电子科技大学出版社，2002.8 15-184 李建忠.单片机原理及应用M.陕西:西安电子科技大学出版社，2004.1 56-635 肖来胜、冯建兰.单片机技术实用教程 M,武汉：华中科技大学出版社， 2004.10 89-956 蔡美琴、张为民.MSC-51系列单片机系统及其应用M.北京：高等教育出版社（第二版），北京，2005.7v 35-437 李华.MCS -51系列单片机实用接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1993 65-698 周航慈. 单片机应用程

16、序设计技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1991 54-599 曹巧媛. 单片机原理及应用M.北京:电子工业出版社,1997 77-8210 梁中明. 基于DS18B20与虚拟I(2)C总线的数字温度测量装置设计J.湖北 电子报200611 新型单片机AT89C2051及其应用举例J. 1996年04期12 蒋根深，张明亮，解旭辉，李圣怡. 基于 DS18B20 的数字式温度控制系统M. 控制工程,2003. 98-10413 金杰. DS18B20实现高精度温度测量J.郑州电子报，2005，（2005-02-27）14 AT89C51 DATA SHEEP Philips Semicon

17、ductors 1999.dec15 Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 203616 Vizimuller, P.: RF design guide-systems, circuits, and equations (ArtechHouse, Boston, MA, 1995)6R. Dye, “Visua