基于單片機的電子體溫計的設(shè)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(shè)計
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：基于單片機的電子溫度計的設(shè)計
√ 課 題 類 型： 設(shè)計□ 實驗研究□ 論文□
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號：
專 業(yè) 班 級：
學(xué) 院：
指 導(dǎo) 教 師：
開 題 時 間：
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及研究意義（價值）
設(shè)計內(nèi)容：
本課題的要求：以單片機為處理核心設(shè)計電子體溫計。顯示精度為0.1°C。當(dāng)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(jù)系統(tǒng)的要求，我采用的是AT89S52單片機與數(shù)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(jīng)過濾波和放大, 把溫度的標(biāo)準(zhǔn)電信號提取出來進行A/D 轉(zhuǎn)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(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)實驗中，有特別重要的意義。傳統(tǒng)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(zhǔn)確分辨，讀數(shù)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(zhǔn)，并且使用非常不方便。電子體溫計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫速度快、測溫準(zhǔn)確、攜帶方便等優(yōu)點，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對溫度比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用。電子體溫計和傳統(tǒng)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(yè)設(shè)計（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）
溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、半導(dǎo)體集成數(shù)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(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型溫度傳感器，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段：傳統(tǒng)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(zhuǎn)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(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器：熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)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(zhì)的`影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從-50~1600℃進行連續(xù)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(dǎo)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(yīng)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(zhǔn)，外圍電路簡單。
智能溫度傳感器：智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)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(xiàn)測試功能，即智能化取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器包括數(shù)字溫度傳感器和石英溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。用石英作為溫度傳感器的數(shù)字溫
度計可實現(xiàn)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(tǒng)，測溫系統(tǒng)可用于各行各業(yè)中。電子溫度計的發(fā)展方向：
由于水銀體溫計使用方便、精度高，因而應(yīng)用很廣。再加上測溫方法及其結(jié)構(gòu)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(jiān)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(fā)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�，F(xiàn)在已有許多醫(yī)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(wěn)定性及響應(yīng)時間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計有著顯著的優(yōu)勢，精度要求也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計相媲美。
進入21世紀(jì)后，數(shù)字溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。
提高測溫精度和分辨力：20世紀(jì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)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(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)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(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)，它們還可以脫離微控制器單獨工作，自行構(gòu)成一個溫控儀。
總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化：目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)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(shè)計：傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D轉(zhuǎn)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(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉(zhuǎn)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(yōu)點。
三、畢業(yè)設(shè)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(xiàn)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(zhuǎn)換器、鍵盤控制電路、單片機電路、數(shù)碼管顯示電路等。
根據(jù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為數(shù)字信號，單片機對采集的信號進行處理，根據(jù)采集的信號與溫度的數(shù)學(xué)關(guān)系，將電信號轉(zhuǎn)化為溫度值。用數(shù)碼管顯示出溫度值。
設(shè)計重點和難點：
本論文的重點是設(shè)計一種基于單片機的電子溫度計控制系統(tǒng)。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20讀取被測溫度值，并進行A/D 轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)電信號提取出來進行A/D 轉(zhuǎn)換, 最終在液晶顯示器( LCD)上顯示出來，以及如何實現(xiàn)人機互動等。
擬采用的途徑：
本設(shè)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(zhuǎn)換為毫伏級的電壓信號，經(jīng)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(nèi)輸入到A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)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(shù)字濾波。此信號經(jīng)過數(shù)字濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，就可以通過LCD顯示出來。
設(shè)計（論文）進度計劃：
第1周：系統(tǒng)學(xué)習(xí)傳感器以及單片機的相關(guān)知識。
第 2周：接收畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，了解設(shè)計內(nèi)容。
第 3周：查閱相關(guān)的資料（包括圖書館查閱和網(wǎng)上檢索），熟悉畢業(yè)設(shè)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(zhǔn)備開題，寫開題報告講稿。
第 6~8周：熟悉相關(guān)硬件電路，掌握protel的使用，設(shè)計電子溫度計的硬件電路并繪制相關(guān)電氣原理圖。
第9~11周：學(xué)習(xí)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(diào)試。
第14周：根據(jù)論文撰寫規(guī)范，寫出論文框架。并以前期所做的成果為依據(jù)，撰寫論文。
第15周：撰寫論文。
第16周：根據(jù)老師指導(dǎo)，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(zhǔn)備答辯。
篇二：基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計開題報告
****大學(xué)綜合性設(shè)計實驗
開題報告
學(xué)生專業(yè)同組人指導(dǎo)老師：
20xx年4月
1.國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究意義
隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會對各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級的增長，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。在三大信息信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機技術(shù))中，傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器技術(shù)，在我國各領(lǐng)域已經(jīng)引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領(lǐng)域，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：
�、賯鹘y(tǒng)的分立式溫度傳感器
�、谀M集成溫度傳感器
�、壑悄芗蓽囟葌鞲衅鳌�
目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對以此傳感器，AT89S51單片機為控制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測量裝置的工作原理及程序設(shè)計作了詳細的介紹。與傳統(tǒng)的溫度計相比，其具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫要求比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用。該設(shè)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(xiàn)溫度顯示。
2.方案設(shè)計及內(nèi)容
�。ㄒ唬�、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?zé)崤�，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點的溫度。數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)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(yōu)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(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點，并且這種設(shè)計需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。
系統(tǒng)主要包括對A/D0809 的數(shù)據(jù)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(jīng)單片機處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有手動復(fù)位鍵、A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機構(gòu)有4 位數(shù)碼管、報警器等。
（二）、方案二
采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)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(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器AT89S51構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)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(shù)據(jù)，另外AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。
該系統(tǒng)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?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。該系統(tǒng)擴展性非常強，它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片DS1302以獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行存儲，利用鍵盤來進行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。
(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(xiàn)方便、軟件設(shè)計也比較簡單，故本次設(shè)計采用了方案二。
3.可執(zhí)行分析與實現(xiàn)
主程序需要調(diào)用4 個子程序，分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測試及處理子程序，報警子程序，中斷設(shè)定子程序。各模塊程序功能如下：
●數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。
●溫度測試及處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)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(shè)定程序：實現(xiàn)設(shè)定上下限報警功能。
4.硬件框圖
5.軟件流程圖
6.預(yù)期遇到的問題與解決方案
預(yù)期遇到的問題：(1).顯示器顯示亂碼。
(2).報警器無法正常報警
解決方案：（1）.可能由于顯示器出現(xiàn)問題，更換新的顯示器即可
�。�2）.檢查電路的接觸是否良好或修改程序
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