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1、毕业设计（论文）开题报告 计算机科学与信息工程 系（院） 20 10 届题 目 基于计算机串口控制的温度采集系统（温度采集模块设计部分）课题类型 技术开发与应用 课题来源 自拟课题 学生姓名 学 号专 业 计算机科学与技术 年 级 班 08专升本嵌入 指导教师 职 称 讲师（硕士） 填写日期：2010 年 3 月 12 日一、本课题研究的主要内容、目的和意义（一）本课题研究的主要内容温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数。在工业生产过程中为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的采集和控制。其中采集温度在生产过程中占有相当大的比例。准确地
2、测量是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。针对现在的这种情况，本课题主要介绍单片机在温度采集中的应用，采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，将当前温度信息发送到LED数
3、码管进行显示，供人们参考以及对作业过程进行相应地控制。（二）本课题研究的主要目的本次课题使用型号为STC89C52的单片机芯片，通过DS18B20对温度进行采集，并最终在LED数码管上显示。主要目的在于学习与了解嵌入式系统开发的基本流程，并进一步对汇编或C编写程序有所深刻地了解，学会用Protel99se， Keil等工具。（三）本课题研究的主要意义本次课题的主要意义是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。本课题是结合生产实际和科研工作，DS18B20对温度进行检测，以求达到较好的控制效果。用计算机同单片机相连的温度采集系统可以实现远程检测现场温度，并且一台
4、计算机可以接多个单片机，这样就可以进行全方位的温度检测，本设计在实际的工业等生产中可以提高温度采集的效率，有很大的实际用途。二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%
5、的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度传检测是最早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查， 1990年，温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了用铂电阻制作的温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。随着电子技术的发展，信号处理仪表的精度有了很大的
6、提高，特别是微型计算机的使用使得对信号的处理精度更加提高。随着工业和人们日常生活要求的提高，现在已由点测量发展到线、面测量。在环境保护、家用电器上都需要各种各样的测温仪表。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证该课题拟采取的研究方法1、 测量部分方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且使用热敏电阻，需要用到十分复杂的算法，一定程度上增加了软件实现的难度。 方案二：采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大
7、线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的最大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使得数据传输和处理简单化。2、 主控制部分方案一：此方案采用AT89C51八位单片机实现。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。但是，AT89C51单片机需要用仿真器来实现软硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且AT89C51的地位已经渐渐的被AT89S51所取代。逐渐成为历史。事实也证明了AT89S51在工业控制上有着广泛的应用。方案二：此方案采用STC89C51RC八位单片机实现。它除了AT89C51所具有的优点外，还具有
8、超低功耗，超强抗干扰等功能。当与十六位单片机相比时，STC89C51RC八位单片机的价格便宜，再编程方便。而且STC89C51RC在工业控制中有广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。这对于在网上查找相关资料和在图书馆查找相关资料时非常方便的。该课题实现的可行性论证采用温度芯片DS18B20测量温度，体现了课题作品芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。然后就是单片机的选择，从性能和价格考虑之后，
9、还是STC89C51RC更胜一筹，有着良好的编程开发和低功耗等优势。1.经济可行性。这主要表现在以下几个方面上温度采集系统的开发所需的硬件设备不高，目前一般个人都可以自己动手制作，而且现在所用到的电子原件等配件是越来越便宜了。系统相对来说不是很复杂，一个人基本上都可以完成，开发周期也短，当系统实际运行后，带给我们实践的知识回报将远大于支出。系统的开发有助于我们更深入的了解系统的开发，为以后我们的工作也带来便利。2.技术可行性。当前单片机技术已经比较成熟了，各种资料也很多，开发者也具有相应的程序下载软件等。尤其是Protel99se， Keil等工具让我们更方便的开发电路板和程序，大量的提高了我
10、们学习的效率。3.操作可行性。系统操作上非常简单易懂方便，一般用户上手就知道如何操作。四、预期结果（或预计成果）1、能够实现系统的各个功能模块，完成该温度采集系统的开发；2、自己动手制作一个具有温度采集功能的基于STC89C52最小系统3、能根据对所设计的温度采集系统，撰写一篇论文。五、研究进度安排第 1 周 2.22-2.28 学生通过申报系统了解相关课题，并对课题进行初选；第 2 周 3.1-3.7 搜集相关资料、课题调研，初拟开发计划；第 3 周 3.8-3.14 撰写开题报告，初步完善系统的大体模块功能；第 4 周 3.15-3.21 提交开题报告，并根据指导老师意见修改开题报告；第
11、5 周 3.29-4.4 对单片机温度采集系统进行详细设计；第 7 周 4.5-4.11 完成单片机温度采集系统的详细设计，根据导师的意见修改；第 8 周 4.12-4.18 拟出实验板的基本构架；对实验板中各个模块进行详细的设计；第 9 周 4.19-4.25 对程序中各个模块进行详细的设计；第10周 4.26-5.2 对程序中每一功能模块进行测试，在导师的指导下进行修改；第11周 5.3-5.9 对系统进行测试，并写出测试分析报告；第12周 5.10-5.16 撰写毕业设计论文；第13周 5.17 提交毕业设计论文；第14周 5.18-5.19 进行毕业设计答辩。六、主要参考文献1求是科技
12、. 单片机典型模块设计实例导航. 北京：人民邮电出版社. 2005.82徐淑华, 程退安等.单片微型机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2005.13孙余凯. 精选实用电子电路260例. 北京：电子工业出版社. 2007.64殷春浩, 崔亦飞. 电磁测量原理及应用. 徐州：中国矿业大学出版社. 2003.75DS18B20数据手册6STC89C51RC-RD单片机使用说明7 蒋晴霞.DS18B20在桥梁混凝土测温中的应用.单片机与嵌入式系统应用，2001(9):56598马忠梅.单片机的C语言应用程序设计.北京:北京航空航天大学出版社,1997.69 Brown R GW, Rid
13、ley KD, Rarity G. Characterization of silicon avalanche photodiodes for photon correlation measurements. I Passive quenching. April Opt, 1986, 25: 4122 - 4126.10 Brown R G W, Jones R , Rarity J R , et al. Characterization of silicon avalanche photodiodes for photon correlation measurements. II Active quenching. April Opt ,1987 , 26:2383 238811 Coates P B. J Phys, 1972, D5:915.12 Campbell L. Rev Sic Instrument, 1992, 63(12).七、审核意见指导教师对开题的意见：指导教师签字： 年 月 日院系审核意见：审核人签字： 年 月 日说明：1、该表每生一份，院系妥善存档；2、课题来源填：“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或 “其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或 “其它”。
