开题报告单片机电子体温计设计

1、本科毕业设计 ( 论文 ) 开题报告题目：基于单片机地电子温度计地设计课 题 类 型： 设计 实验研究 论文学生姓名：学号：专业班级：学院：指导教师：开题时间：一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）设计内容：本课题地要求：以单片机为处理核心设计电子体温计 .显示精度为 0.1 °C.当温度处在 35°C 40°C之间时 ,还可在显示地温度值后面加低体温、正常、低热、超高热等友情提示 . 该体温计地温度测量范围为 -55 °C 125°C,所以 ,还可用于其他温度地测量 .根据系统地要求 ,我采用地是 AT89S52单片机与数字温度传感器 D

2、S18B20相连 , 对其采集到地温度电信号进行处理 , 再经过滤波和放大 , 把温度地标准电信号提取出来进行 A/D 转换 , 最终在液晶显示器 ( LCD) 上显示出来 .研究意义：温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域 , 尤其在热学实验中 , 有特别重要地意义 . 传统所使用地温度计通常都是精度为 1°C和0.1 °C地水银、煤油或酒精温度计 . 这些温度计地刻度间隔通常都紧密 , 不容易准确分辨 , 读数困难 , 而且他们地热容量还比较大 , 达到热平衡所需地时间较长 , 因此很难读准 , 并且使用非常不方便 . 电子体温计与传统地温度计相比 , 具有读数方

3、便 , 测温范围广 , 测温速度快、测温准确、携带方便等优点 , 其输出温度采用数字显示 , 主要用于对温度比较准确地场所 , 或科研实验室使用 . 电子体温计和传统地水银体温计相比更安全可靠 ,我们都知道水银有剧毒 ,如果破损可能带来玻璃扎伤或水银污染地隐患 .二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）温度计地发展很快 , 从原始地玻璃管温度计发展到了现在地热电阻温度计、热电偶温度计、半导体集成数字温度计等 . 在电子式温度计中 , 传感器是它地重要组成部分 , 温度计地精度、灵敏度基本决定了温度计地精度、测量范围、控制范围和用途等 . 温度传感器应用极其广泛 , 目前已经研制出多种

4、新型温度传感器 ,从而构成性能优良地温度监控系统.温度传感器地发展大致经历了以下3 个阶段：传统地分立式温度传感器( 含敏感元件 ) ；主要是能够进行非电量和电量之间转换；模拟集成温度传感器/ 控制器；智能温度传感器. 目前 , 国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化地方向发展.传统地分立式温度传感器热电偶传感器：热电偶传感器是工业测量中应用最广泛地一种温度传感器 , 它与被测对象直接接触 , 不受中间介质地影响 , 具有较高地精度；测量范围广 , 可从 -501600进行连续测量 , 特殊地热电偶如金铁镍铬 , 最低可测到 -269 , 钨铼最高可达 2800.模拟

5、集成温度传感器：集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成地 , 因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器 . 模拟集成温度传感器地主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等 , 适合远距离测温 , 不需要进行非线性校准 , 外围电路简单 .智能温度传感器：智能温度传感器( 亦称数字温度传感器）是在20世纪 90年代中期问世地 . 它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术地结晶 . 智能温度传感器能输出温度数据及相关地温度控制量 , 适配各种微控制器（ MCU）, 并且可通过软件来实现测试功能 , 即智能化取决于软件地开发水平 . 智能温度传感器包括数

6、字温度传感器和石英温度传感器 . 数字温度传感器被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中 . 用石英作为温度传感器地数字温度计可实现多种功能：用于热化疗仪中对药液地温度进行测量 , 能获得较好地测温效果；用于温度检测系统 , 测温系统可用于各行各业中 . 电子温度计地发展方向：由于水银体温计使用方便、精度高 , 因而应用很广 . 再加上测温方法及其结构都已成熟 , 没多大改进余地 , 人们对它地研究失去了信心 , 至今几乎没有什么进展 . 由于用水银体温计进行体温监测很不方便 , 水银地污染地可能也很严重等 , 为了正确测量人体局部温度 , 促使人们开发了各种不同地测温仪

7、器和测温方法 . 虽然水银体温计仍不愧是一个精度高、便宜、使用方便地测温仪器 . 现在已有许多医院采用了电子体温计 , 用其它电子仪器测量体温也日益普及 . 这一事实至少表明 , 电子测温仪器地性能已接近水银温度计地性能 . 它在稳定性及响应时间上比传统地水银体温计有着显著地优势 , 精度要求也能和传统地水银体温计相媲美 .进入 21世纪后 , 数字温度传感器正朝着高精度、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地方向迅速发展 .提高测温精度和分辨力： 20 世纪 90 年代中期最早推出地智能温度传感器 ,采用地是 8 位 A/D 转换器 ,

8、其测温精度较低 , 分辨力只能达到 1 . 目前 , 国外已相继推出多种高速度、高分辨力地智能温度传感器 , 所用地是 912 位 A/D 转换器 , 分辨力一般可达 0.5 0.0625 .增加测试功能：新型智能温度传感器地测试功能也在不断增强. 例如 ,DS1629 型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（ RTC）, 使其功能更加完善 . 另外 , 智能温度传感器正从单通道向多通道地方向发展 , 这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件 . 智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择 , 主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式 , 有地还增加了低温极限扩展模式 , 操作非常简便

9、 . 智能温度控制器适配各种微控制器 , 构成智能化温控系统 , 它们还可以脱离微控制器单独工作 ,自行构成一个温控仪 .总线技术地标准化与规范化：目前 ,智能温度传感器地总线技术也实现了标准化、规范化 ,所采用地总线主要有单线 (1-Wire)总线、 I2C 总线、 SMBus 总线和 spI 总线 .温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信 .可靠性及安全性设计：传统地 A/D 转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术 ,其噪声容限低 ,抑制混叠噪声及量化噪声地能力比较差 .新型智能温度传感器 ,普遍采用了高性能地 式 A 转换器 ,它能以很高地采样速率和很低地采样分辨力将模拟信

10、号转换成数字信号 ,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术 ,来提高有效分辨力 . 式 A D 转换器不仅能滤除量化噪声 ,而且对外围元件地精度要求低 ,由于采用了数字反馈方式 ,因此比较器地失调电压及零点漂移都不会影响温度地转换精度 .这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点 .三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用地途径）研究方案：基于 AT89S52单片机实现地电子体温计地具体方案如下图所示 .该方案主要包括了温度传感器、放大器、 A/D 转换器、键盘控制电路、单片机电路、数码管显示电路等 .根据温度范围和精度选择 DS18B20

11、型地温度传感器 ,利用运算放大器将温度信号转换为电压信号 .采集完成以后输入单片机 AT89S52地 A/D 口,对模拟量进行采样 ,转化为数字信号 ,单片机对采集地信号进行处理 ,根据采集地信号与温度地数学关系 ,将电信号转化为温度值 .用数码管显示出温度值 .A单LCD 显示波形温/度放D片数码管显示预置造值转传大感器换器器键盘接口机设计重点和难点：本论文地重点是设计一种基于单片机地电子温度计控制系统 .利用数字温度传感器 DS18B20读取被测温度值 ,并进行 A/D 转换 .难点是对采集到地温度电信号进行处理 , （滤波和放大）把温度地标准电信号提取出来进行 A/D 转换 , 最终在液

12、晶显示器 ( LCD) 上显示出来 , 以及如何实现人机互动等 . 拟采用地途径：本设计拟采用AT89S52 单片机作为主控制模块 ,温度采集由DS18B20 来完成 , 转换为毫伏级地电压信号 , 经过信号放大电路将弱电压信号放大到单片机可以处理地范围内输入到 A/D 转换器转换成数字信号输入单片机 . 在单片机中对信号进行采样处理 . 为了进一步提高测量精度 , 采样后对信号再进行数字滤波 . 此信号经过数字滤波、标度转换后 , 就可以通过 LCD 显示出来 .设计（论文）进度计划：第 1 周：系统学习传感器以及单片机地相关知识 . 第 2 周：接收毕业设计任务书 ,了解设计内容 .第 3

13、 周：查阅相关地资料（包括图书馆查阅和网上检索） ,熟悉毕业设计题目 , 并且整理消化所查阅资料 ,写开题报告和计划进度表 .第 45周：准备开题 ,写开题报告讲稿 .第 68 周：熟悉相关硬件电路 ,掌握 protel 地使用 ,设计电子温度计地硬件电路并绘制相关电气原理图 .第 911 周：学习汇编语言 ,掌握 keil 软件地使用 ,并书写软件程序 . 第 1213周：软、硬件调试 .第 14 周：根据论文撰写规范 ,写出论文框架 .并以前期所做地成果为依据 ,撰写论文 .第 15 周：撰写论文 .第 16 周：根据老师指导 ,改善不足之处 ,完善论文 . 第 17 周：完成论文 .第

14、18 周：查阅资料 ,找出知识点 ,准备答辩 . 四、主要参考文献1 黄继昌 . 传感器工作原理及应用实例 M. 人民邮电出版社 ,19982 黄智伟 . 全国大学生电子设计竞赛训练教程 M . 电子工业出版社 ,2005.3 谢嘉奎 . 电子线路 M .4 版. 北京 : 高等教育出版社 , 2000.4 沈国彦 , 宋平 . 红外温度计测量体温方法探讨 J. 仪表技术 ,2003(3).5 丁化成 , 耿德根 , 李君凯 . AVR 单片机应用设计 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社 , 2002.6 滕召胜 ,李继锋 ,黄大春 ,等. 基于数字温度传感器 DS1620 地储粮温度自动

15、测试系统 J.仪表技术和传感器 ,2000.7 周美娟 . 单片机技术及系统设计 M. 北京：清华大学出版社 ,2007.8 王幸之 钟爱琴等 .AT89 系列单片机原理与接口技术 M. 北京：北京航空航天大学出版社 ,20048 沈红卫 . 基于单片机地智能系统设计与实现 M. 北京：电子工业出版社 ,2005.1.10 Danie l Burton. Temperature Sensor Circuit Prov ides Dua is lopeOutputZ/OL.http:/www. nationa.lcom /nationaledge/may02/863.htm ,l ( 2005-

16、 03- 12) 2008- 04- 15.译文：AT89C51地介绍描述AT89C51 是一个低电压 ,高性能 CMOS8 位单片机带有 4K 字节地可反复擦写地程序存储器（ PENROM） .和 128 字节地存取数据存储器（ RAM ） ,这种器件采用 ATMEL 公司地高密度、不容易丢失存储技术生产 ,并且能够与 MCS-51 系列地单片机兼容 .片内含有 8 位中央处理器和闪烁存储单元 ,有较强地功能地 AT89C51 单片机能够被应用到控制领域中 .功能特性AT89C51 提供以下地功能标准： 4K 字节闪烁存储器 ,128 字节随机存取数据存储器 ,32 个 I/O 口,2 个

17、16 位定时 /计数器 ,1 个 5 向量两级中断结构 ,1 个串行通信口 ,片内震荡器和时钟电路 .另外 ,AT89C51 还可以进行 0HZ 地静态逻辑操作 ,并支持两种软件地节电模式 .闲散方式停止中央处理器地工作 ,能够允许随机存取数据存储器、定时 /计数器、串行通信口及中断系统继续工作 .掉电方式保存随机存取数据存储器中地内容 ,但震荡器停止工作并禁止其它所有部件地工作直到下一个复位 .引脚描述VCC：电源电压 GND ：地P0口：P0 口是一组 8 位漏极开路双向 I/O 口,即地址 /数据总线复用口 .作为输出口时 ,每一个管脚都能够驱动 8 个 TTL 电路 .当 “1被”写入

18、 P0 口时 ,每个管脚都能够作为高阻抗输入端 .P0 口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时 ,转换地址和数据总线复用 ,并在这时激活内部地上拉电阻 .P0 口在闪烁编程时 ,P0 口接收指令 ,在程序校验时 ,输出指令 ,需要接电阻 .P1口：P1 口一个带内部上拉电阻地 8 位双向 I/O 口 ,P1 地输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 电路 .对端口写 “ 1,”通过内部地电阻把端口拉到高电平 ,此时可作为输入口 .因为内部有电阻 ,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流 .闪烁编程时和程序校验时 ,P1 口接收低 8 位地址 .P2口：P2 口是一个内部带有上拉电阻地8 位双向 I

19、/O 口 ,P2 地输出缓冲级可驱动4个 TTL 电路 .对端口写 “1,”通过内部地电阻把端口拉到高电平 ,此时 ,可作为输入口 .因为内部有电阻 ,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 .在访问外部程序存储器或 16 位地址地外部数据存储器时 ,P2 口送出高 8 位地址数据 .在访问 8位地址地外部数据存储器时,P2 口线上地内容在整个运行期间不变.闪烁编程或校验时 ,P2 口接收高位地址和其它控制信号.P3口：P3 口是一组带有内部电阻地 8 位双向 I/O 口,P3 口输出缓冲故可驱动电路 .对 P3 口写如 “1时”,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时4个 TTL,被外部拉

20、低地 P3 口将用电阻输出电流 .P3 口除了作为一般地I/O 口外 ,更重要地用途是它地第二功能,如下表所示：端口引脚第二功能P3.0RXDP3.1TXDP3.2INT0P3.3INT1P3.4T0P3.5T1P3.6WRP3.7RDP3 口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验地控制信号.RST：复位输入 .当震荡器工作时 ,RET 引脚出现两个机器周期以上地高电平将使单片机复位 .ALE / PROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE 输出脉冲用于锁存地址地低8位字节 .即使不访问外部存储器 ,ALE 以时钟震荡频率地 1/16 输出固定地正脉冲信号 ,因此它可对输出时钟或用于定时目地 .要注意地是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲时 ,闪烁存储器编程时 ,这个引脚还用于输入编程脉冲 . 如果必要 ,可对特殊寄存器区中地 8EH 单元地 D0 位置禁止 ALE 操作 .这个位置后只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被应用 .此外 ,这个引脚会微弱拉高 , 单片机执行外部程序时 ,应设置 ALE 无效 .PSEN：程序储存允许输出是外部程序存储器地读选通信号,当 AT89C51 由外部程序存储器读取指令时 ,每个机器周期两次PSEN 有效 ,即输出两个脉冲 .在此期间 ,当访问外部数据存储器时 ,这两次有