数字温度计(开题报告)

中国计量学院

毕业设计（论文）开题报告

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一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着电子技术的发展，电子技术已经潜移默化的渗透到了我们日常生活的各个方面。方便快捷的了解实时温度对人们日常生活、农业种植、工业生产、气象研究、物资仓储等都有着重要的影响，所以研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。近年来，温度检测领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各个领域中广泛使用。温度的测量的关键之处是温度传感器，其往往决定着一个温度检测系统的性能。至今温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器及目前的智能集成温度传感器。智能温度传感器是在20世纪90 年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、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的方向迅速发展。传统的温度检测以热敏电阻和AD590为温度敏感元件。热敏电阻虽成本低，但需信号处理电路，电路复杂，可靠性较低，测温准确度及抗干扰能力也有一定的不足。

近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型的温度传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它提高了抗干扰能力和可靠性，而且使系统结构更简洁，维护方便，缩小了空间。单片机具有集成度高、功能强、体积小、价格低、抗干扰能力等优于一般CPU的优点，因此往往采用单片机作为数字控制器取代模拟控制器。

温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212 ℉，中间划分180 等份，每一份为华氏1 度，符合为℉。摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，中间划分180等份，每一份为摄氏1度，符合为℃。热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为

绝对零度，记符合为K。国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975 年第15 届国际权度大会通过的《1968 年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（Rev-75）。但由于IPTS-68 温标存在一定的不足，国际计量委员会在18 届国际计量大会第七号决议授权予1989 年会议通过了1990年国际温标ITS-90，ITS-90 温标替代了IPTS-68。

1.2 温度检测的发展背景在众多温度仪表中温度传感器是开发最早，也是现在应用最广的一类温度仪表。现在温度仪市场中温度传感器的份额已大大超过了其他的传感器。从17 世纪初人们开始利用温度进行测量。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。温度检测在各个领域都具有广泛的应用，随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展，为智能温度测控系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。再则人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，所以新型的温度传感器将逐渐代替传统的温度传感器。

温度检测系统的发展趋势随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，现在工业上通用的温度检测范围为-200—3000 C，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如1OK 以下的温度检测是当前重点研究课题。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从土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。利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求; 又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

时代发展的需要，温度仪表行业向数字化方向迅速发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。所以在我看来数字温度计的发展前景是相当可观的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1、本课题“智能数字温度计的设计”主要研究以一个单片机为控制核心的温度自动测量系统。可以实现以下功能：

（1）、用户可以自行设定温度的上限和下限

（2）、当温度超过上限或者下限时，可以自动报警

2、设计中选择DS18B20温度传感器，用51系列单片机作为设计元件。温度传感器的具体参数如下：

(1)、范围：-55℃--125℃

（2）、精度：0.0625℃

3、总体方案设计

4、应解决的主要问题、重点和难点：

(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。

(2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。

(3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。

(4)在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。