野外温度数据采集记录仪的设计_开题报告

（一）温度数据采集记录仪的简介

随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器。温度数据采集记录仪就是众多测温仪器的一种，温度数据采集记录仪是微机技术与温度测量技术结合产生的现代化仪表之一，其主要功能为对环境温度的测量、显示、记录以及传输。由传感器、数据采集单元、数据处理单元、存储单元、输出系统、人机接口、人机界面等组成。

（二）温度数据采集记录仪的发展历史

温度数据采集记录仪是微机技术与温度测量技术结合产生的现代化仪表之一，其主要功能为对环境温度的测量、显示、记录以及传输。

最早的温度测量仪表，是意大利人伽利略于1592年创造的。它是一个带细长颈的大玻璃泡，倒置在一个盛有葡萄酒的容器中，从其中抽出一部分空气，酒面就上升到细颈内。当外界温度改变时，细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降，因而酒面的高低就可以表示温度的高低，实际上这是一个没有刻度的指示器。   1709年，德国的华伦海特于荷兰首次创立温标，随后他又经过多年的分度研究，到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的水银温度数据采集记录仪，即至今仍沿用的华氏温度计。   1742年，瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计,温度计以水的冰点为0度、沸点作为100度。到1745年，瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来，这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。   早在1735年，就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理，制造温度计，到18世纪末，出现了双金属温度计;1802年，查理斯定律确立之后，气体温度计也随之得到改进和发展，其精确度和测温范围都超过了水银温度计。   1821年，德国的塞贝克发现热电效应;同年，英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律，这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年，德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计。热电偶温度计和热电阻温度计的诞生也奠定现代温度数据采集记录仪的基础。

温度数据采集记录仪的诞生可追溯到到20世纪初的有纸记录仪。它是通过设备将温度测量结果自动打印在纸张上的方式供人们了解测温结果并存档温度数据司分为长图、圆图、打孔多种类型进行存储。存在温度取值区间较小、可选择的记录间隔范围较小、精度较低、无法留存电子数据等弊端,

（三）温度数据采集记录仪的现状

随着科学技术的进步温度数据采集记录仪的形态也发生了变化，有纸温度数据采集记录仪因为他的一些弊端已经逐渐被淘汰，目前市场上常见的温度数据采集记录仪有以下两种：

基于示波器的数据记录仪：数据记录仪和传感器一起配合工作，将待测的物理量和激励信号转换成电信号，如电压和电流。之后这些电信号再被转换或数字化为二进制数据。二进制数据是非常易于进行软件分析并存储到PC的硬盘或其他存储介质当中的，比如存储卡和CD光盘。每个数据记录仪都必须包含的一些组件：用以对记录信号进行数字化的硬件设备，包括传感器、信号调理设备和模数转换硬件。长期数据存储设备，一般为PC数据记录软件，用以进行数据采集、分析和表示记录仪是将一个或多个变量随时间或另一变量变化的过程转换为可识别和读取的信号的仪器。它能保存所记录的信号变化以便分析处理。记录仪的最大特点是能自动记录周期性或非周期性多路信号的慢变化过程和瞬态电平变化过程。根据输入输出信号的种类，记录仪可分为模-数、数-模、模-模、数-数等形式， 它们的主体电路根据输出形式的不同而有所区别。当输出为数字信号时，其主要电路是能存储数字信息的存储器电路，它能随时将数字信号送给磁带机、穿孔机或其他设备，或经适当变换用示波器观察模拟波形，如数字存储器和波形存储器。当输出为模拟信号时，记录仪主体电路是没有存储功能的模拟放大驱动电路，必须立即用适当记录装置和方法将信号记录到纸、感光胶片或磁带上，才能保存信息，便于进一步分析处理，如各种笔录仪、光线记录器、绘图仪、磁带记录仪等。模拟式电路主要有两种类型，即直接放大驱动型，如笔录仪和自动平衡型，如绘图仪或X-Y记录仪。记录仪的主要技术指标为工作频率、输入信号动态范围、记录线性度、分辨度、失真度、响应时间、准确度和稳定度。对用作计算机外围设备的磁带机还需要有复杂的电路和机构。此类温度数据采集记录仪具有精度高、灵敏度高、通道多等特点，但是因为其耗电高、体积大、成本高等原因目前主要应用在各类工业领域。

基于微功耗单片机技术：该技术下的温度数据采集记录仪测量精度高、误差小、可靠性高、外型小巧等特点外,并且其低成本、低功耗、可拓展性强，加以不同通讯模块可实现不同的输出方式，目前常见的有采用并行串口与上位机直连这也是最早在国内得到应用多一种传输方式（20世纪末由电气设备厂生产多ZDR-01型温度数据采集记录仪），再后来出现通过RFID/zigbee/wifi等方式与上位机无线连接，以及通过GPRS或4G网络联通云服务的物联网方式进行数据传输。可以说基于微功耗单片机技术的温度数据采集记录仪是目前温度采集设备中应用最广的一个类型。

B、^范文提纲

一、市场主流温度数据采集记录仪的分析对比

1、市场主流温度数据采集记录仪的类型和区别

2、市场主流温度数据采集记录仪的应用及不适宜野外应用的原因。

二、野外温度数据采集记录仪的设计

1、野外温度数据采集记录仪设计说明

 （1）野外温度数据采集记录仪设计的主要思路

 （2）野外温度数据采集记录仪的设计主要功能

2、野外温度数据采集记录仪的主要硬件选择

 （1）单片机的选择

 （2) 温度传感器的选择

 （3）硬件防水和防腐处理

3、野外温度数据采集记录仪的电路及程序

  （1）温度数据采集记录仪的电路设计

  （2）温度数据采集记录仪的程序设计

C、参考资料

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