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淮阴工学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：专业：测控技术与仪器设计(论文)题目：多点温度检测系统设计——硬件部分指导教师:2012年02月20日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1选题背景及意义温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。例如，许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障等等。由此可见，温度测量在保证产品质量，提高生产效率，节约能源，安全生产，促进国民经济发展等诸多方面起到了至关重要的作用。所以研究温度的检测具有重要的理论意义和推广价值。2温度检测技术的研究现状及发展趋势国外对温度检测技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制，80年代末出现了分布式控制系统，目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度检测技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度检测技术的研究较晚，始于20世纪80年代。近年来，我国引进了多达16个国家和地区的工厂环境控制系统，在总体上，正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展，对推动工厂温度自动检测产生了积极的作用。与此同时，我国的温度测控设施计算机应用以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统。在生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，比如环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。与发达国家相比，还存在较毕业设计（论文）开题报告大的差距。随着电子技术、计算机技术的飞速发展，对现场温度的测量也由过去的刻度温度计、指针温度计向数字显示的智能温度计发展，而且，对测量的精度要求也越来越高。下面来简单介绍一下温度检测的发展趋势。第一，检测范围扩大。现在工业上通用的温度检测范围为-200～3000℃，而今后要求能测超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的温度检测是当前重点研究课题。第二，测温对象扩大。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从工业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。第三，新材料及工艺的开发。近来已经开发的炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜铂电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等都是新型的温度检测产品。第四，向智能化方向的发展。新型产品不仅要具有检测功能，又要具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展，向机电一体化方向发展。3设计思路综述该系统是基于单片机的多点温度检测系统的设计，包括硬件电路和软件程序两部分，其中硬件部分包括：单片机，温度采集电路，复位电路，按键电路，显示电路，报警电路以及USB转串口电路。主要设计思路如下：单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多个DS18B20控制工作，还可以与PC机通信。运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。本次设计采用STC89C52八位单片机实现，利用多个温度传感器DS18B20采集温度，液晶显示器轮流显示温度值，同时采用USB转串口进行计算机与单片机之间的连接，将温度显示在计算机上。该温度检测系统有声光报警功能，当检测温度超过上下限时，进行声光提示。本系统也将设计报警电路，预置一个温度的上下限，一旦发现检测温度值连续超出阈值范围时，便启动自身报警电路，实现声光报警功能。本次设计采用单片机STC89C52作为系统的主控制器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，而且还毕业设计（论文）开题报告具有速度快、功耗低、加密性强、可靠性高、抗干扰能力强、性价比高等优点。自带看门狗且支持串行通信，指令代码与传统的8051单片机完全兼容。传感器在温度检测系统中应用广泛。进入21世纪后，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、研制单片机测温系统等高科技的方向迅速发展。本系统使用的DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，能直接读出被测温度，便于单片机处理及控制，节省硬件电路。4论文提纲第1章绪论第2章方案论证第3章系统总体设计第4章硬件电路的分析与设计第5章硬件检查与总体调试第6章结论参考文献1毛谦敏主编．单片机原理及应用系统设计．北京：国防工业出版社，2005.82罗翼，张宏伟编著．PLC单片机应用系统开发典型实例．北京：中国电力出版社，20053苏家健，曹柏荣，汪志锋编著．单片机原理及应用技术．北京：高等教育出版社，2004.114李东生等编著．Protel99SE电路设计技术入门与应用．北京：电子工业出版社，2002.25孙传友等编著．测控系统原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社，2002.96杨恢先等编著．单片机原理及应用．北京：国防工业出版社，2003.3毕业设计（论文）开题报告7刘大茂编著．智能仪器（单片机应用系统设计）．北京：机械工业出版社，19988张毅刚，彭喜元，蒋守达，等编著．新编MCS-51单片机应用设计．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20039王大为编著．实用电子电路大全[M]．北京：电子工业出版社，199210施仁编著．自动化仪表与过程控制．北京：电子工业出版社，199111孙传友，孙晓斌编著．测控系统原理与设计（第2版）．北京：北京航空航天大学出版社，2007.1212徐晨，陈继红，王春明，徐慧编著．微机原理及应用．北京：高等教育出版社，200413宋文绪，杨帆主编．传感器与检测技术．北京：高等教育出版社，2004.114张国雄主编．测控电路（第3版）．北京：机械工业出版社，2008.115刘建清，鲁金，王春生编著．从零开始学单片机．北京：国防工业出版社，2006.8毕业设计（论文）开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1要研究或解决的问题运用主从分布式思想，有一台上位机和下位机实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。系统采用RS-232串行通讯标准，通过上位机控制下位机进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，有显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。2拟采用的研究手段单片机STC89C52按键电路电源电路液晶显示器串口转USB声光报警器PC机DS18B20DS18B20DS18B20图1系统总体框图毕业设计（论文）开题报告本次设计采用USB转串口进行计算机与单片机之间的连接，选用STC89C52单片机作为主控器，选用DS18B20作为温度传感器，LCD1602作为显示器。（1）本次设计将采用USB转串口进行计算机与单片机之间的连接。（2）单片机的选择：STC89C52具有速度快、功耗低、加密性强、可靠性高、抗干扰能力强、性价比高等优点，自带看门狗且支持串行通信，指令代码与传统的8051单片机完全兼容。因此本次设计将选择STC89C52作为主控制部件。（3）传感器的选择：DS18B20是Dallas公司生产的单总线数字温度传感器，它具有微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强、易于与单片机接口等优点，适合于各种温度测控系统。（4）显示器的选择：本次设计将使用液晶显示器LCD1602，软件编程简单，可以轮流显示各个温度值。（5）复位电路：复位操作可以使单片机初始化，也可以使死机状态下的单片机重新启动，单片机的复位都是靠外部复位电路来实现的。为保证系统能够可靠复位，在设计复位电路时，一般使RESET引脚保持10ms以上的高电平，单片机便可以可靠地复位。（6）按键电路：本系统设计要求在温度达到设定的上下限时系统会自动报警，而温度的上下限设定就需要用键盘电路来实现。同时系统要求连接上位机，所以还需要一个上位机下位机的切换键。综上所述，本次温度检测系统的按键电路共需要四个键。（7）报警电路：温度检测系统多有声光报警功能，当检测温度超过上下限时，进行声光提示。本系统也设计了声光报警电路。通过按键电路预先设置一个温度的上限值和下限值，温度检测过程中一旦发现系统检测到的某点的温度值连续超出阈值范围时，系统便会启动自身报警电路，实现声光报警功能。系统总体框图如图1所示，电源电路用于给整个系统提供一个5V的稳压电源，按键电路主要用于设置温度报警上下限和用于上位机与下位机之间的显示切换。单片机通过多个温度传感器来获取温度数据，然后通过液晶显示器轮流显示出来。当采集到的温度值大于报警上限或小于报警下限时，单片机控制声光报警电路进行报警提示。USB转串口用于实现计算机USB接口到通用串口之间的转换，为没有串口的计算机提供了方便，单片机通过该串口实现与上位机之间的通信。上位机主要用于实时显示各个温度值和温度变化曲线，同时可以发出语音报警。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1．对“文献综述”的评语：该生能根据任务书要求，查阅与课题相关的大量资料，介绍了目前多点温度检测系统的发展情况，并对其做出具体分析，阐明了研究方向和解决办法。总体来说，该生对课题涉及内容做了比较深入的研究。综述内容具体、条理清晰、格式规范。2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：课题研究思路清晰、方案可行，有一定的深度和广度。该课题的难度在于多点温度测量部分的设计，在系统设计初期应重点研究该部分，找到可行的方案。总体来讲，工作量适中，应该能完成设计任务。指导教师：2012年2月23日所在专业审查意见：负责人：2012年2月27日