基于單片機的溫度測量儀設(shè)計【開題報告】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p><b>　　電氣工程及其自動化</b></p><p>　　基于單片機的溫度測量儀設(shè)計</p><p>　　一、課題研究意義及現(xiàn)狀</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的

2、歷史。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。溫度控制器發(fā)展初期是機械式溫度控制器，這類控制器采用金屬片或充氣式膜盒感測溫度，使用波段開關(guān)調(diào)整風(fēng)速。但這類控制器由于它外觀陳舊、控制精度差、容易打火、功能單一等缺點，已被淘汰，現(xiàn)在已被智能電子式溫度控制器全面取代。</p><p>　　在溫度控制中，采用的測量元件和方法不同，產(chǎn)品的工藝不同

3、都會影響溫度數(shù)據(jù)采集的精度。溫度控制可以采用多種方式實現(xiàn)，可以采用繼電器，也有PLC，還有單片機等。對于繼電器，它具有零電壓導(dǎo)通，零電流關(guān)斷，靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好，耐腐蝕、抗干擾、壽命長、體積小，能以微小的控制信號直接驅(qū)動大電流負載等優(yōu)點，但也存在通態(tài)壓降，需要散熱措施，有輸出漏電流，交直流不能通用，導(dǎo)通后的管壓降大，觸點組數(shù)少，成本高等缺點；PLC主要應(yīng)用于強電方面的工業(yè)控制，或者整條流水線的控制，相對于單片機的功耗要大

4、，單個CPU價格昂貴，但比較穩(wěn)定；單片機適合于實時工業(yè)控制，相對于微機價格較為低廉，可編程性和可擴展性強；專用工控機配置硬盤容量小、數(shù)據(jù)安全性低且存儲選擇性小。相較各部分優(yōu)點，對于溫度控制單片機是不錯的選擇。</p><p>　　而且單片微處理器具有高精確度、高靈敏度、高響應(yīng)速度、以及耗能少、機構(gòu)小、可以連續(xù)測量、自動控制、安全可靠等優(yōu)點，非常適合嵌入式控制。同時，其邏輯控制運算是由軟件來進行的，可以容易的實現(xiàn)各

5、種控制規(guī)則，甚至是比較復(fù)雜的控制算法的實現(xiàn)，而且不受外界的工作環(huán)境的影響。單片機溫度控制中溫度信息主要是由傳感器進行測量，并轉(zhuǎn)換成為毫伏級的電壓信號，把經(jīng)過的信號放大到單片機可以處理的范圍以內(nèi)，再經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號，并且輸入到主機中去。在單片機對信號進行采集的時候，想要更大程度的提高測量的精度，在采樣的時候就必須對信號進行數(shù)字濾波。在這個時候，信號經(jīng)過數(shù)字濾波以后，標度就會逐漸轉(zhuǎn)換出來，并通過LED把溫度顯示出來。因此，基

6、于單片機的溫度控制器可以安全可靠地運行，智能地控制環(huán)境溫度穩(wěn)定在某一給定值，或者給定值附近。</p><p>　　二、課題研究的主要內(nèi)容和預(yù)期目標</p><p>　　本課題主要研究利用溫度傳感器采集外界的溫度模擬量，通過A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的模擬量轉(zhuǎn)換為單片機能夠識別的數(shù)字量，并通過液晶顯示進行實時顯示。主要分為以下幾步:</p><p>　?。?）熟悉多功能溫度

7、計的硬件結(jié)構(gòu)，分析多種溫度計的工作原理。</p><p>　?。?）控制器采用單片機STC89C51，溫度傳感器采用DS18B20，并通過液晶顯示進行實時顯示；報警部分運用蜂鳴器報警；</p><p>　?。?）能夠測量和顯示當前環(huán)境溫度等信息；</p><p>　　本設(shè)計要求完成系統(tǒng)的軟硬件部分并且能夠進行實物作品演示。</p><p>　

8、　三、課題研究的方法及措施</p><p>　　整個系統(tǒng)主控部分采用STC89C51構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)，工作時由鍵盤輸入設(shè)定溫度值，溫度采集模塊采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，并通過液晶顯示進行實時顯示；報警部分運用蜂鳴器報警；外圍控制用繼電器。系統(tǒng)整體框圖如下：</p><p><b>　　溫度控制系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　硬件

9、部分包括：1.單片機最小系統(tǒng)：采用STC89C51單片機；2.溫度采集模塊：采用DS18B20溫度傳感器；3.溫度顯示模塊：采用LCD1602字符型液晶顯示進行實時顯示；4.串行通信模塊：本系統(tǒng)采用MAX232電平轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)RS-232標準接口通信與PC機進行串行通信；5.報警電路：報警部分運用蜂鳴器報警；6.外部設(shè)備控制電路：輸出的控制信號，經(jīng)過NPN晶體管放大，再通繼電器控制工作。</p><p>　　本設(shè)計

10、的難點主要在溫度檢測時芯片本身會發(fā)熱，其上的溫度和室內(nèi)有一定的誤差。在仔細閱讀芯片、傳感器等資料后，設(shè)計本課題的硬件電路。在研究過程中，使用檢測儀器是必不可少的，如：萬用表、穩(wěn)壓電源等。進行實物的焊接。在焊接的過程中，盡量避免虛焊、短路，一個模塊分開焊接，邊焊接邊調(diào)試，保證每個模塊正確且工作正常，以避免給今后的設(shè)計帶來不必要的麻煩。在軟件方面，根據(jù)自己實際的電路，進行編程。用C51語言編寫過程中，在完成一個功能的調(diào)試后，再添加下一個功能

11、，并且不斷的進行調(diào)試，最后完成設(shè)計要求。</p><p>　　四、課題研究進度計劃</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計期限：自2010年10月15日至2011年4月28日。</p><p>　　第一階段（2010.9.13-9.26）：確定和分析課題，搜集資料。</p><p>　　第二階段（2010.10.18-11.14）：學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，完

12、成開題報告、文獻綜述、外文翻譯。</p><p>　　第三階段（2010.11.15-12.29）： 設(shè)計系統(tǒng)的電路圖并制板；焊接和調(diào)試所制好的PCB板；</p><p>　　第四階段（2011.1.4-2.4）：編寫相關(guān)的主控程序，進行系統(tǒng)調(diào)試；</p><p>　　第五階段（2011.2.5-3.21）：作品的完善和驗收，寫論文；</p><

13、p>　　第六階段（2011.3.22-4.20）：修改整理論文，準備答辯。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 羅淳.《模糊自整定PID的溫室溫度控制器的設(shè)計》[D].武漢科技大學(xué)；</p><p>　　[2] 徐翔.《基于AT89S52單片機與DS18B20的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計》[C].中國礦業(yè)

14、大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；</p><p>　　[3] 巫莉.《電氣控制與PLC應(yīng)用》[M].中國電力出版社，2008；</p><p>　　[4] 杜生海,邢聞譯.《FPGA設(shè)計指南》[M].北京:人民郵電出版社,2007,12；</p><p>　　[5] 趙世霞.《VHDL與微機接口設(shè)計》[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004,7；</p>&l

15、t;p>　　[6] 王志剛.《現(xiàn)代電子線路》[M].第四版.北京：清華大學(xué)出版社,2008；</p><p>　　[7] 路而紅.《專用集成電路設(shè)計與電子設(shè)計造化》[M].清華大學(xué)出版社，2004；</p><p>　　[8] 高西全，丁玉玉.《數(shù)字信號處理》[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2008；</p><p>　　[9] 李業(yè)德，唐詩. 《單片機與DS

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17、武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院，湖北武漢，430070),2007年20卷第3期；</p><p>　　[13] 劉文慰，葛鎖良.《AT89C2051在自適應(yīng)模糊PID溫度控制器中的應(yīng)用》[J].合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 第30卷第1期 2004；</p><p>　　[14]《AppendixF:PID Temperature Control》[J].文章出自www.lakeshore.