基于单片机的数字温度系统设计开题报告

闽南理工学院毕业设计（论文）开题报告设计起止时间2012年3月1日至2012年6月1日，共12周。一、课题的目的和意义（选题背景的实践意义和理论意义）：人们研究温度测量的历史已相当久远，所使用的传感器也种类很多。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；模拟集成温度传感器／控制器；智能温度传感器(即数字温度传感器)。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。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。而如今这样的温度计一跟不上现代社会的需求。因此有一种具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示等特点的温度计。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。方便人们使用。二、资料调研分析（根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述，包括目前与本课题相关的国内外研究现状、研究内容与目标和发展趋势，拟采用的研究思路与方法，尚待研究的问题以及对本人研究课题的启发，预计可能有所突破和创新的方面）：温度的测量对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。近年来，温度检测领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各个领域中广泛使用。温度的测量的关键之处是温度传感器，其往往决定着一个温度检测系统的性能。至今温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器及目前的智能集成温度传感器。智能温度传感器是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。传统的温度检测以热敏电阻和AD590为温度敏感元件。热敏电阻虽成本低，但需信号处理电路，电路复杂，可靠性较低，测温准确度及抗干扰能力也有一定的不足。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型的温度传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它提高了抗干扰能力和可靠性，而且使系统结构更简洁，维护方便，缩小了空间。单片机具有集成度高、功能强、体积小、价格低、抗干扰能力等优于一般CPU的优点，因此往往采用单片机作为数字控制器取代模拟控制器。温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间划分180等份，每一份为华氏1度，符合为℉。摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，中间划分180等份，每一份为摄氏1度，符合为℃。热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符合为K。国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（Rev-75）。但由于IPTS-68温标存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予19年会议通过了1990年国际温标ITS-90，ITS-90温标替代了IPTS-68。1.2温度检测的发展背景在众多温度仪表中温度传感器是开发最早，也是现在应用最广的一类温度仪表。现在温度仪市场中温度传感器的份额已大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。温度检测在各个领域都具有广泛的应用，随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展，为智能温度测控系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。再则人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，所以新型的温度传感器将逐渐代替传统的温度传感器。

温度检测系统的发展趋势随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，现在工业上通用的温度检测范围为一200-3000C，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如1OK以下的温度检测是当前重点研究课题。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求;又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

所以说数字温度计的发展前景是相当可观的。

三、课题研究的主要内容

1、设计方案的可行性分析和预期目标：

设一种基于DS18B20单片机的温度测量系统，能对环境温度进行测量，并转换为数字信号输出显示，实现温度的及时测量与显示。2、应解决的主要问题、重点和难点：

(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，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)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。(3)连接DS1820的总线电缆是有长度的。(4)在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。3、研究的特色与创新之处：

数字式温度传感器在传统的温度检测系统中,一般选用的是模拟式温度传感器.当系统进行多点温度测量时,所用模拟温度传感器增多,使系统变得复杂。随着传感器技术的发展,出现数字式温度传感器,有效地解决了模拟式温度传感器外围电路复杂及抗干扰能力差的弊病,降低了对系统的要求。

四、研究进度及预期结果：1、进度安排序号123456710课题的内容资料收集、查阅；调研、翻译外文资料；撰写开题报告（写作提纲）；整理分析资料，设计与调研进行方案论证草绘原理图和梯形图进行原理图和梯形图的分析实验研究及毕业设计初稿；毕业设计修改稿；毕业设计定稿。2、课题的成果形式：以答辩的形式完成课题五、主要参考文献（包括作者、出版物名称、出版单位、出版年月）：[1][1]宋艳丽,宋武.基于单片机的智能数字温度计的设计[J].黄冈职业技术学院学报.2011(02)[2]杨洪升.基于C51单片机的数字温度计设计[J].煤炭技术.2011(05)[3]毋剑.基于DS18B20的数字温度测量系统[J].宁德师专学报(自然科学版),2011,(2).[4]陈思.基于单片机的数字温度计的设计[J].信息与电脑(理论版).2010(04)[5]许文斌,曾全胜.基于单片机ATC52的数字化温度测量仪[J].微计算机信息.2010(05)[6]顾春禄,贾姝娟,刘茹敏.基于单片机的数字温度计设计[J].科协论坛(下半月).2010(12)[7]廖月琴.基于ATS51单片机数字温度计的设计[J].咸宁学院学报.2010(12)[8]李龙飘,牛晓春,郭涛,夏烈芳.基于铂电阻的数字温度测量系统设计[J].电子技术,2009,(5).[9]陈慕君,唐慧刚,刘其群,袁富娟.一种基于ATC51单片机控制的数字温度计设计[J].黑龙江科技信息.2009(14)[10]王萍.基于ATC51单片机的温度测量设计[J].硅谷.2009(02)[11]易丽华,黄俊.基于ATC51单片机与DS18B20的温度测量系统[J].电子与封装.2009(05)[12]焦峰超.基于51单片机的小型温度测量系统[J].宿州学院学报.2008(02)六、指导教师意见（对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等）：是否同意开题：□同意，□不同意。指导教师签名：年月日起讫日期2.25至3.13.1至3.33.3至3.73.7至3.103.10至3.314.1至4.74.8至4.1.16至4.305.1至5.105.11至5.20预期结果方案的初步拟定方案拟定完成开题报告材料收集完成方案的完成图样拟定原理图和梯形图完成设计任务基本完成设计完成纸质材料完成七、答辩小组意见：

组长签名：年月日