基于單片機的電子體溫計的設計開題報告

時間：2021-02-16 09:39:39 開題報告我要投稿

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基于單片機的電子體溫計的設計開題報告范例

　　篇一：開題報告基于單片機的電子體溫計的設計

　　本科畢業設計(論文)開題報告

基于單片機的電子體溫計的設計開題報告范例

　　題目：基于單片機的電子溫度計的設計

　　√ 課題類型：設計□ 實驗研究□ 論文□

　　學生姓名：

　　學號：

　　專業班級：

　　學院：

　　指導教師：

　　開題時間：

　　一、畢業設計（論文）內容及研究意義（價值）

　　設計內容：

　　本課題的要求：以單片機為處理核心設計電子體溫計。顯示精度為0.1°C。當溫度處在35°C——40°C之間時，還可在顯示的溫度值后面加低體溫、正常、低熱、超高熱等友情提示。該體溫計的溫度測量范圍為-55°C——125°C，所以，還可用于其他溫度的測量。

　　根據系統的要求，我采用的是AT89S52單片機與數字溫度傳感器DS18B20 相連,對其采集到的溫度電信號進行處理, 再經過濾波和放大, 把溫度的標準電信號提取出來進行A/D 轉換, 最終在液晶顯示器( LCD)上顯示出來。

　　研究意義：溫度測量在物理實驗、醫療衛生、食品生產等領域，尤其在熱學實驗中，有特別重要的意義。傳統所使用的溫度計通常都是精度為1°C和0.1°C的水銀、煤油或酒精溫度計。這些溫度計的刻度間隔通常都緊密，不容易準確分辨，讀數困難，而且他們的熱容量還比較大，達到熱平衡所需的時間較長，因此很難讀準，并且使用非常不方便。電子體溫計與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫范圍廣，測溫速度快、測溫準確、攜帶方便等優點，其輸出溫度采用數字顯示，主要用于對溫度比較準確的場所，或科研實驗室使用。電子體溫計和傳統的水銀體溫計相比更安全可靠，我們都知道水銀有劇毒，如果破損可能帶來玻璃扎傷或水銀污染的隱患。

　　二、畢業設計（論文）研究現狀和發展趨勢（文獻綜述）

　　溫度計的發展很快，從原始的玻璃管溫度計發展到了現在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、半導體集成數字溫度計等。在電子式溫度計中，傳感器是它的重要組成部分，溫度計的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。溫度傳感器應用極其廣泛，目前已經研制出多種新型溫度傳感器，從而構成性能優良的溫度監控系統。

　　溫度傳感器的發展大致經歷了以下3個階段：傳統的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；主要是能夠進行非電量和電量之間轉換；模擬集成溫度傳感器/控制器；智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展。

　　傳統的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器：熱電偶傳感器是工業測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質的`影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從-50~1600℃進行連續測量,特殊的熱電偶如金鐵——鎳鉻，最低可測到-269℃，鎢——錸最高可達2800℃。

　　模擬集成溫度傳感器：集成傳感器是采用硅半導體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。

　　智能溫度傳感器：智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器）是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶。智能溫度傳感器能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過軟件來實現測試功能，即智能化取決于軟件的開發水平。智能溫度傳感器包括數字溫度傳感器和石英溫度傳感器。數字溫度傳感器被廣泛應用于工業控制、電子測溫計、醫療儀器等各種溫度控制系統中。用石英作為溫度傳感器的數字溫

　　度計可實現多種功能：用于熱化療儀中對藥液的溫度進行測量，能獲得較好的測溫效果；用于溫度檢測系統，測溫系統可用于各行各業中。電子溫度計的發展方向：

　　由于水銀體溫計使用方便、精度高，因而應用很廣。再加上測溫方法及其結構都已成熟，沒多大改進余地，人們對它的研究失去了信心，至今幾乎沒有什么進展。由于用水銀體溫計進行體溫監測很不方便，水銀的污染的可能也很嚴重等，為了正確測量人體局部溫度，促使人們開發了各種不同的測溫儀器和測溫方法。雖然水銀體溫計仍不愧是一個精度高、便宜、使用方便的測溫儀器。現在已有許多醫院采用了電子體溫計，用其它電子儀器測量體溫也日益普及。這一事實至少表明，電子測溫儀器的性能已接近水銀溫度計的性能。它在穩定性及響應時間上比傳統的水銀體溫計有著顯著的優勢，精度要求也能和傳統的水銀體溫計相媲美。

　　進入21世紀后，數字溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發展。

　　提高測溫精度和分辨力：20世紀90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到1℃。目前，國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉換器，分辨力一般可達0.5～0.0625℃。

　　增加測試功能：新型智能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘（RTC），使其功能更加完善。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發展，這就為研制和開發多路溫度測控系統創造了良好條件。智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉換模式、連續轉換模式、待機模式，有的還增加了低溫極限擴展模式，操作非常簡便。智能溫度控制器適配各種微控制器，構成智能化溫控系統，它們還可以脫離微控制器單獨工作，自行構成一個溫控儀。

　　總線技術的標準化與規范化：目前，智能溫度傳感器的總線技術也實現了標準化、規范化，所采用的總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。

　　可靠性及安全性設計：傳統的A/D轉換器大多采用積分式或逐次比較式轉換技術，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度傳感器，普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ轉換器，它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號轉換成數字信號，再利用過采樣、噪聲整形和數字濾波技術，來提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D轉換器不僅能濾除量化噪聲，而且對外圍元件的精度要求低，由于采用了數字反饋方式，因此比較器的失調電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉換精度。這種智能溫度傳感器兼有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優點。

　　三、畢業設計（論文）研究方案及工作計劃（含工作重點與難點及擬采用的途徑）研究方案：

　　基于AT89S52單片機實現的電子體溫計的具體方案如下圖所示。該方案主要包括了溫度傳感器、放大器、A/D轉換器、鍵盤控制電路、單片機電路、數碼管顯示電路等。

　　根據溫度范圍和精度選擇DS18B20 型的溫度傳感器，利用運算放大器將溫度信號轉換為電壓信號。采集完成以后輸入單片機AT89S52的A/D口，對模擬量進行采樣，轉化為數字信號，單片機對采集的信號進行處理，根據采集的信號與溫度的數學關系，將電信號轉化為溫度值。用數碼管顯示出溫度值。

　　設計重點和難點：

　　本論文的重點是設計一種基于單片機的電子溫度計控制系統。利用數字溫度傳感器DS18B20讀取被測溫度值，并進行A/D 轉換。難點是對采集到的溫度電信號進行處理,（濾波和放大）把溫度的標準電信號提取出來進行A/D 轉換, 最終在液晶顯示器( LCD)上顯示出來，以及如何實現人機互動等。

　　擬采用的途徑：

　　本設計擬采用AT89S52單片機作為主控制模塊，溫度采集由DS18B20來完成，轉換為毫伏級的電壓信號，經過信號放大電路將弱電壓信號放大到單片機可以處理的范圍內輸入到A/D 轉換器轉換成數字信號輸入單片機。在單片機中對信號進行采樣處理。為了進一步提高測量精度，采樣后對信號再進行數字濾波。此信號經過數字濾波、標度轉換后，就可以通過LCD顯示出來。

　　設計（論文）進度計劃：

　　第1周：系統學習傳感器以及單片機的相關知識。

　　第 2周：接收畢業設計任務書，了解設計內容。

　　第 3周：查閱相關的資料（包括圖書館查閱和網上檢索），熟悉畢業設計題目，并且整理消化所查閱資料，寫開題報告和計劃進度表。

　　第 4~5周：準備開題，寫開題報告講稿。

　　第 6~8周：熟悉相關硬件電路，掌握protel的使用，設計電子溫度計的硬件電路并繪制相關電氣原理圖。

　　第9~11周：學習匯編語言，掌握keil軟件的使用，并書寫軟件程序。第12~13周：軟、硬件調試。

　　第14周：根據論文撰寫規范，寫出論文框架。并以前期所做的成果為依據，撰寫論文。

　　第15周：撰寫論文。

　　第16周：根據老師指導，改善不足之處，完善論文。

　　第17周：完成論文。

　　第18周：查閱資料，找出知識點，準備答辯。

　　篇二：基于單片機的數字溫度計設計開題報告

　　****大學綜合性設計實驗

　　開題報告

　　學生專業同組人指導老師：

　　20xx年4月

　　1.國內外現狀及研究意義

　　隨著科技的不斷發展，現代社會對各種信息參數的準確度和精確度的要求都有了幾何級的增長，而如何準確而又迅速的獲得這些參數就需要受制于現代信息基礎的發展水平。在三大信息信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)中，傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器技術，在我國各領域已經引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領域，人民的生活與環境的溫度息息相關，在工業生產過程中需要實時測量溫度，在農業生產中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。

　　測量溫度的關鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發展經歷了三個發展階段：

　　①傳統的分立式溫度傳感器

　　②模擬集成溫度傳感器

　　③智能集成溫度傳感器。

　　目前的智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的，它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶，特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。社會的發展使人們對傳感器的要求也越來越高，現在的溫度傳感器正在基于單片機的基礎上從模擬式向數字式，從集成化向智能化、網絡化的方向飛速發展，并朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發展，本文將介紹智能集成溫度傳感器DS18B20的結構特征及控制方法，并對以此傳感器，AT89S51單片機為控制器構成的數字溫度測量裝置的工作原理及程序設計作了詳細的介紹。與傳統的溫度計相比，其具有讀數方便，測溫范圍廣，測溫準確，輸出溫度采用數字顯示，主要用于對測溫要求比較準確的場所，或科研實驗室使用。該設計控制器使用ATMEL公司的AT89S51單片機，測溫傳感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶來實現溫度顯示。

　　2.方案設計及內容

　　（一）、方案一

　　采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫熱偶，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導線所組成，熱電偶產生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導體的溫差電勢組成。通過將參考結點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結點的溫度。數據采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D 轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。熱電偶的優點是工作溫度范圍非常寬，且體積小，

　　但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導線環路的噪聲影響以及漂移較高的缺點，并且這種設計需要用到A/D 轉換電路，感溫電路比較麻煩。

　　系統主要包括對A/D0809 的數據采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經單片機處理。此外還有復位電路，晶振電路，啟動電路等。故現場輸入硬件有手動復位鍵、A/D 轉換芯片，處理芯片為51 芯片，執行機構有4 位數碼管、報警器等。

　　（二）、方案二

　　采用數字溫度芯片DS18B20 測量溫度，輸出信號全數字化。便于單片機處理及控制，省去傳統的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學性很穩定，它能用做工業測溫元件，此元件線形較好。在0—100 攝氏度時，最大線形偏差小于1 攝氏度。DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數據傳輸，由數字溫度計DS18B20和微控制器AT89S51構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統的結構就比較簡單,體積也不大。采用51 單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現各種各樣的算術算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現簡單，安裝方便。既可以單獨對多DS18B20

　　控制工作，還可以與PC 機通信上傳數據，另外AT89S51 在工業控制上也有著廣泛的應用，編程技術及外圍功能電路的配合使用都很成熟。

　　該系統利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠實現快速測量環境溫度，并可以根據需要設定上下限報警溫度。該系統擴展性非常強，它可以在設計中加入時鐘芯片DS1302以獲取時間數據，在數據處理同時顯示時間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數據進行存儲，利用鍵盤來進行調時和溫度查詢，獲得的數據可以通過MAX232芯片與計算機的RS232接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數據。

　　(三).方案選擇

　　從以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。

　　3.可執行分析與實現

　　主程序需要調用4 個子程序，分別為數碼管顯示程序，溫度測試及處理子程序，報警子程序，中斷設定子程序。各模塊程序功能如下：

　　●數碼管顯示程序：向數碼的顯示送數，控制系統的顯示部分。

　　●溫度測試及處理程序：對溫度芯片送過來的數據進行處理，進行判斷和顯示。 ●報警子程序：進行溫度上下限判斷及報警輸出。

　　●中斷設定程序：實現設定上下限報警功能。

　　4.硬件框圖

　　5.軟件流程圖

　　6.預期遇到的問題與解決方案

　　預期遇到的問題：(1).顯示器顯示亂碼。

　　(2).報警器無法正常報警