单片机在生产检验中的应用和研究开题报告

选题目的和意义：

通过学习单片机的设计，更透彻的明确了单片机的原理和应用。结合实际工作，单片机在提高生产效率上可以有很大的应用。目前工业4.0已经将生产自动化推向智能制造。虽然解决了制作过程中的种种拼劲，但我所从事的温度传感器的生产检验过程还是处于落后的检验方法。借此研究，希望能将单片机应用到生产检验中，提高检验效率和误判率。主要想研究通过单片机读取到的温度情况与生产出来的温度传感器读取到的温度情况做对比。如果一致（或在允许误差内）则合格，如果不一致则判定为不合格品，需要重工或报废。

国内外发展状况

今年突如其来的疫情让原来已经发展很快的电子温度计的发展更是推波助澜。

体温计在国内的发展现状温度传感器的发展 温度传感器使用范围广，数量多，居各种传感器之首，其发展大致经历了以下3个阶段：

传统的分立式温度传感器（含敏感元件）——热电偶传感器， 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。集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。

智能温度传感器。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。 

（2）体温计在国外的发展现状

体温测量的历史，可以追溯到l6世纪。当时Saatorio用空气热膨胀的原理，制出了第一支测量口腔温度的体温计。本世纪初，开始用水银来制作体温计，至今在临床上得到了广泛的应用。根据1928年Ebstein的报告，当时除测量口腔及腋下的温度外，还可以测量直肠、颈部、大腿根部，外耳、阴道温度及尿温。这些都是用被测皮肤温度与玻璃球内积存的水银温度相等的原理实现的。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，人们对它的研究失去了信心，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，水银的污染也很严重等， 为了正确测量局部温度，最近促使人们开发了各种不同的测温仪器和测温方法。只因临床上测温方法至今也没有多大变化，近年普及的电子体温计又不能获得更多的其他生理信息，精度也无多大提高，相比之下，水银体温计仍不愧是一个精度高、便宜、使用方便的测温仪器。因此，盲目地用电子测温仪来取代水银体温计并不一定恰当，若只注意汞污染问题，必须用电子体温计来替代水银体温计的理由也是不充分的。尽管这样，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，电子测温仪器的性能已接近水银温度计的性能。由于采用电子仪器， 出现了新的测温方法，然而就目前的情况来看，能与水银体温计相媲美的比较完善的体温测量仪器尚未问世。因此，与水银体温计的历史相对照，可以说以电子体温计为首的近代体温测量仪器还停留在19世纪的水平上，鉴于传统的水银体温计汞的污染及其携带不方便易破碎,尤其是测量时间过长等缺点，本课题就此问题设计出一种新型的智能电子体温计。它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着显著的优势，精度要求也能和传统的水银体温计相媲美。

研究内容和方法

  1、 采用数字式温度传感器为检测器件， 进行单点温度检测。核对被测温度传感器的一致性，并用 LCD1602 液晶直接显示温度值和返回的比对结果， 单片机系统作为电子温度计的控制、校对、 显示系统。

本系统从以下三个方面来考虑：

（1） 检测的温度范围： 0℃～100℃， 检测分辨率 0. 5℃。

（2） 用 LCD1602 来显示温度值和返回比对结果。

（3） 超过警戒值（自己定义） 要报警提示（声音和灯光）。

主要采用 DS18B20 温度传感功能， 检测当前的温度值，被测温度传感器通过RS232进行数据传输到单片机内与单片机检测温度值做对比，最后通过液晶将当前温度值显示出来，当检测的温度值超过所设定的温度范围时， 报警提醒， 达到精确并快速检测的目的。

2、本系统主要组成如下：

（1） 数据采集传感器部分即温度检测模块， 如果采用热敏电阻， 可满足 40 摄氏度至 90摄氏度的测量范围， 但是热敏电阻精度、 重复性， 可靠性差， 对于检测 1 摄氏度的信号是不适用， 采用智能集成数字温度传感器 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器， 具有 3 引脚 TO－92 小体积封装形式； 温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为 9 位～12 位 A/D 转换精度， 测温分辨率可达 0. 0625℃， 被测温度用符号扩展的 16

位数字量方式串行输出； 其工作电源既可在远端引入， 也可采用寄生电源方式产生； 多个DS18B20 可以接在一根线上， CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信， 占用微处理器的端口较少， 可节省大量的引线和逻辑电路。

（2） 温度显示部分可选用LED数码管显示， 也可选用LCD液晶显示。 此模块选用LCD1602。

（3） 上下限报警调整模块通过按键设置报警温度， 采用蜂鸣器报警。

（4） 单片机主板部分智能模块主要指单片机部分， 它主要完成传感器信号的接收以及处理工作， 本模块的设计首先要做好单片机的选型， 考虑到性能以及成本选用AT89S52。整个系统是以AT89S52控制下工作的。 其工作过程是： 首先温度按键设定上下极限温度范围， 然后温度传感器DS18B20采集当前温度信号， 单片机接收此信号， 通过处理在液晶LCD1602显示当前温度值。 若测得温度超过所设定的范围时， 蜂鸣器发出报警信号。

（5） 被测温度传感器通讯部分，通过RS232协议通讯。采用MAX3222E作为通讯芯片。MAX3222E/MAX3232E/MAX3237E/MAX3241E/MAX3246E：+3.0V至+5.5V、低功耗、最高1Mbps、真正的RS-232收发器，使用4个0.1uF外部电容(MAX3246E提供UCSP™封装)

鉴于此， 本^文档设计所要完成的任务目标是：

设计电子温度计的信号检测部分

设计被测传感器通讯信号处理部分

（2） 设计电子温度计的信号处理部分

（3） 设计电子温度计的主控制器部分

（4） 设计电子温度计的显示部分及报警部分

（5） 编写调试相关软件设计

（6） 实验平台的搭建

（7） 整机调试

三、 参考文献

[1]胡烨， 姚鹏翼. Protel 99 SE 电路设计与仿真教程. 北京： 机械工业出版社， 2005

[2]强锡富． 传感器[M]． 北京： 机械工业出版社， 2004

[3]康华光. 电子技术基础模拟部分. 北京： 高等教育出版社， 1998

[4]康华光. 电子技术基础数字部分. 北京： 高等教育出版社， 1998

[5]刘守义. 单片机应用技术[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2002.

[6]李广弟． 单片机基础． 北京航空航天大学出版社， 1994 年

[7]孙焕铭. 51 单片机 C 语言程序应用实例详解. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2011

[8]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京： 电子工业出版社 ， 2004

[9]谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社.2000

[10]方方.单片微机原理及应用.清华大学出版社.2007