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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机的热敏电阻数字温度计设计系（部）应用电子与通信技术系专业自动化学生李巨龙学号1089131235班号0891312指导教师于立君开题报告日期哈工大华德学院说明一、开题报告应包括下列主要内容：1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2．进度计划是否切实可行；3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5．主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语：指导教师签字：检查日期：一、课题的背景随着科学技术的发展，可编程控制器的出现给现代工业测控领域带来了一次新的革命。而温度控制作为其中的一个分支，所起的作用也越来越重要。温度控制不仅应用在工厂生产方面；在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中；人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行可编程控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点；而且可以大幅度提高被控温度的技术指标；从而大大提高产品的质量和数量。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后温度控制领域的一个重要发展方向。在电子技术迅猛发展的今天，一些功能强大的元器件价格不断下降，使其性价比不断得到提高，应用领域越来越广泛。本文就是采用32位的ARM微处理器核LPC2142代替传统的805l单片机为控制核心，进行A/D转换和温度实时采集和现实，并能达到上传数据。二、目的意义目前，国际上一些著名的IC厂家已开始研制单片机测温系统，所以单片机控制下的温度控制器具有很好的发展空间。随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的ARM系列单片机的出现，由于它具有极好的稳定性，更快和更准确的运算精度。以往，在实际测控系统中，多采用热敏电阻器或热电偶测量温度。这种温度采集电路有时需要冷端补偿电路，这样就增加了电路的复杂性；而且电路易受干扰，使采集到的数据不准确。把单片机应用于温度控制中，采用单片机做主控单元，无触点控制，可完成对温度的采集和控制的要求。可以应用到电子仪表、家用电器和节能装置等诸多领域，使产品小型化、智能化、多功能化。三、技术要求1、选用适当的热敏传感器，并论证其相关检测机理；2、设计硬件电路，要求设计信号调理电路、放大电路、显示电路以及报警电路等；3、热敏电阻温度的转换原理热敏电阻是温度传感器的一种，他由仿陶瓷半导体组成。热敏电阻(NTC)不同于普通的电阻，他具有负的电阻温度特性，即当温度升高时，其电阻值减小。热敏电阻的阻值——温度特性曲线是一条指数曲线，非线性较大，因此在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能够改善热敏电阻的特性曲线，但是比较复杂。为此，在要求不高的一般应用中，常做出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。使用热敏电阻是为了感知温度，给热敏电阻通以恒定的电流，电阻两端就可测到一个电压，然后通过公式下面的公式可求得温度：T为被测温度；T0为与热敏电阻特性有关的温度参数；K为与热敏电阻特性有关的系数；VT为热敏电阻两端的电压。根据这一公式，如果能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数T0和K，则可以计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度，这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压随温度变化的关系了。数字式电阻温度计设计的主要工作，就是把热敏电阻两端电压值经过A/D转换成数字量送到单片机中，然后通过软件方法计算出温度值，再进行显示处理。图1热敏电阻阻值——温度的特性曲线4、软件设计由前面热敏电阻温度转换原理的简述可知：热敏电阻特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，又由于非线性处理比较复杂，在本文设计要求不是很高的情况下可以做以简化来处理。⑴、温度计算程序在公式T=T0－KVT中，系数值K是一个很小的数。为了方便计算，取扩大256倍后的K值和VT作乘积，即256×K×VT。相乘后，对乘积只取高8位舍弃低8位，就可以抵消系数值K扩大256倍的影响，得到正确的结果。此外，从图1中热敏电阻的阻值——温度特性曲线可以看出，在+10～150℃的温度范围内，阻值与温度的关系线性度较好。通常就把这个温度范围作为有效温度范围。当温度超出这个范围时，用数码管全部显示F作为标志。由于有效温度范围没有超过150℃，所以温度显示用3位数码管，三只数码管LED1，LED2和LED3显示温度值。图2软件系统流程图3、硬件电路设计硬件设计主要包括：可调基准电源、ARM单片机最小系统（复位电路晶振电路单片机烧写电路）、电源设计、显示模块、传感器模块。热敏电阻NTC串联上一个普通电阻R，再接+5V电源，取RT两端电压，并送入微控制器LPC2142的AINl(P0．28引脚)通道进行A/D转换。转换启动方式以及转换通道的选择可通过设置ADC控制寄存器ADC0DR来实现。转换的结果通过一个同步、全双工串行SPI接口输出到LED显示驱动器MCl4489进行温度的实时显示。ARM微控制器LPC2142简介ARM7TDMI-S核是通用的32位微处理器核，采用冯．诺依曼结构，具有高性能和低功耗特性。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理设计的，指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多。．ARM7TDMI-S处理器使用流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可以连续工作。这样，使用一个小的、廉价的处理器核就可以非常容易地实现很高的吞吐量和实时的中断响应。LPC2142：LPC2142是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32／16位ARM7TDMI-sCPU的微控制器，内嵌有64kB的高速FLASH存储器和16kB的片内SRAM。128位宽度的存储器接口和独特的加速器接口使32位代码能够在最高时钟频率下运行，对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而其性能的损失却很小。LPC2142内部带有一个10位逐次逼近式A/D转换器，其主要特性为：(1)6个引脚复用为输入脚；(2)掉电模式；(3)测量范围OV～Vref通常为3V，不超过VDDA电压)；(4)每个转换器包含一个可编程分频器，可将时钟调整至逐次逼近转换所需的4．5MHz(最大)。这样，10位转换时间大于或等于4．55μs；(5)一个或多个输入的突发转换模式；(6)可选择由直接启动、输入跳变或定时器匹配信号触发转换；LPC2142内部还拥有一个硬件SPI(SerialPeripheralInterface)接口。他是一个同步、全双工串行接口，最大数据位速率为时钟速率的1/8，可配置为主机或者从机。LPC2142引脚接线图LED显示驱动管理芯片MC14489MCl4489是美国MOTOROLA公司生产的串行接口LED显示驱动管理芯片。其输入端与系统主CPU之间只有3条I/0口线相联，用来接收待显示的串行数据。输出端既可以直接驱动七段LED显示器，也可以驱动指示灯。MCl4489内部集成了数据接收/译码/扫描输出/驱动显示所需的全部电路，仅需要外接一具电流设定电阻就可以对LED的显示高亮度进行控制。每个MC14489芯片可以用以下任意一种显示方式进行显示：5位LED数字加小数点显示；4位半数字加小数点带符号显示；25支指示灯显示；5位半数字显示。该芯片内含的译码器电路可输出七段格式的数字0～9，16进制的字母A～F以及15个字母和符号。用MC14489构成显示电路既不用加任何限流电阻，也不用附加反相或驱动电路，电路设计非常简捷。MC14489芯片采用特殊的设计技术，使其电源引脚在大电流工作的情况下仍具有最低的尖峰和较小的EMI(电磁交互干扰)。四、研究进度计划本课题的进度安排如表1所示序号名称周数起止时间备注1需求分析1周2010.09.26~2010.10.072方案论证1周2010.10.07~2010.10.103硬件设计2周2010.10.10~2010.10.224软件编码与调试4周2010.10.23~2010.11.195总体联调2周2010.11.20~2010.11.306撰写论文3周2010.11.30~2010.12.10五、主要参考文献[1]孙立红.多路温度测控系统的设计[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）：2005：(01).[2]羌海益.基于单片机的温度控制器设计[J].科技信息(学术研究)：2007：(03).[3]周立功.深入浅出ARM7-LPC213x/214x[M].北京：北京航空航天大学出版社2006.[4]MicrosoftvisualC++6.0（第五版）[M].北京：北京希望电子出版社.2002.[5]赵明、许翏.工厂电气控制设备[M].北京：机械工业出版社，2002.