数字温度计的设计开题报告

我国集中供热是在八十年代中期发展起来的，但是技术水平与供热规模相比国外发达国家的差距还较大，而采用计算机检测与管理技术也相对较晚。在我国，1986年就开始实行节能建筑的设计标准。到2000年建设部通过调差北方地区的结果表明：同期建筑中真正的节能建筑只占到总量的6.4%。以我国的供暖现状来看，采暖能耗是发达国家同等气候条件下的3倍以上，然而供暖效果却远远达不到标准。事实上，造成能源大量浪费的原因，除了用户的节能意识不够与收费制度不能刺激节能外，还由于传统供热系统设计技术与运行管理的落后，不能从根本上解决高能耗的行为。如果直接应用国外的温度检测技术，并不能适应我国现有的供热系统，出水质问题与管理问题，还有很多技术性问题不能解决。如设备的工作环境与系统规模的大小等都存在很大差异，不做改变拿来就用，很难取得良好的效果。当前国内许多城市根据建筑采暖问题，对节能技术和产品进行了研究与开发，引进，消化并研制了一些温检设备和仪器。北京，沈阳，哈尔滨等城市的供热部分也用不同规模，不同的供热温检方案进行了试验，并取得了一些成效。远程温度检测系统分为两种模式：有线远程监测模式和无限远程监测模式。（1）有线远程监测模式：下位机通过有线的方式采集温度数据，通过串行接口（如：RS—232或RS—485接口）将数据上传到上位机，进而对数据进行管理。（2）无线远程监测模式：采用无线通信技术，又可分为采用专用无线收发设备建立的无线局域网与采用现有的无线通信网络设备（如：GSM，GPRS，CDMA移动网等）两种方式。  

1.2 国内外研究现状及发展趋势 

   目前国内、外的远程数据采集系统通常采用的是“单片机+RS232/RS485模块”或“单片机+GPRS模块”来实现。此类方案的优点是硬件成本较低，但是由于硬件功能有限，只能实现很少的应用功能。然而随着高性能的嵌入式微处理器逐步出现及成本不断降低，ARM系列的高能嵌入式微处理器代替单片机模式应运而生。由于ARM系列嵌入式微处理的功能非常强大，接近通用的微处理性能指标，因此具有更广泛的应用前景。近些年来，国内的许多公司也做出了大量有效的工作，为建立适合的供热量温度检测系统，进行了有利的探索，并做出了一些示范工程，取得了较好的成效。（1）北京华夏日盛科技有限公司研发的居民小区集中供暖无线温度监测系统，由中心数据集中器和室内温度采集器两部分组成。中心数据集中器通过RS232或RS485与计算机连接，用于设置温度采集器的工作方式，并将采集到的温度值上报给计算机显示，温度采集器放置在居民用户家里。本系统的工作温度范围是：0℃～85℃。缺点：数据传输不稳定，系统成本较高。（2）沈阳市兴达科技开发有限公司研发的GPRS温度采集系统，是GPRS无线数据通信系列产品之一。GPRS—温度系统是在GPRS-DTU基础上内嵌温度采集器实现的，本产品能获取现场温度，并通过GPRS网络传送到服务器中，以此来获取现场温度数据。缺点：系统成本高。（3）哈尔滨市市民呼叫服务有限公司研发的温度检测器，具备市民呼叫服务、温度检测、安全防护相关的功能。按用户的室内温度供暖，不仅能保证老百姓的室内温度，同时也能节约大量的能源。成本低廉，网络稳定，不影响用户。缺点：安装与维护不方便，不适合供热企业的大量铺网，检测精度不高等。（4）烟台奥脉络控制有限公司北京办事处研发的数据采集系统，整个系统可分为管理层、控制室、工业现场，也可进行使用权限、系统配置等的高级设置，操作站供仪表班和技术人员浏览现场工况画面，也可进行使用权限、系统配置等的高级设置，操作站供仪表班和技术人员进行实时监控。缺点：系统安装不方便，功能复杂，操作性较低，浪费人力物力，且系统的成本较高等。以现有的情况看，当今存在的供热温检系统存在以下几方面不足：（1）用现有的电话测温系统，供热部门设置主机，每户安装终端设备。安装方便，好组网，但是系统运行费用高，终端用户为被叫方，设备工作不稳定会影响用户，设备价格昂贵；（2）用GPRS室温远程系统，安装方便，好组网，但是实时性差，使用住户家多通道温度检测系统的设计与实现的电，产生月使用费，产品价格昂贵；（3）无线组网测温系统，实时性差，数据传输不稳定，容易受信号影响，维护难，产品价格昂贵。

温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU、和SOC三大阶段。

温度是半导体工业生产制造中常见的和最基本的工艺参数之一，任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关，因此，在半导体生产过程中常需对温度进行检测和监控。采用微型机惊醒温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源和人力资源利用等具有重要作用。研制采用AT89C51单片机为主控芯片的多路温度检测自动控制系统。在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素不可或缺的一部分，对温度及时精确的控制和检测显得尤为重要。比如，农业上土壤各个层面上温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用到温度的测量。在工业中，料桶里外上限温度要求不一，热处理中工作各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要。现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便和组态简单的优点，而且可以提高被控温度的技术指标。

1.3 意义

温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。本课题是为了设计一个4路温度循环检测系统，并具有温度报警功能，能手动设定报警温度，当测量的温度超过某个设定值时，能给出报警提示；能用数码管显示设定温度值、被测温度值和侧通道号。具有重要的现实意义，也对于个人探索有深远意义。

2．本课题研究的主要内容：

   该设计的课题是设计一个4路温度循环检测系统，能同时检测4个点的温度。传感器的输出电压范围为0~400mV，对应的温度范围是0℃~80℃；系统具有温度报警功能，能手动设定报警温度，当测量的温度超过某个设定值时，能给出报警提示；能用数码管显示设定温度值，被测温度值和被测通道号；检测精度不能低于1%，主要思想是通过对各种元器件的应用熟悉，更好的学习数字电子技术，动手开发更好的设计电路。

  1）基本框架 

   按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由电源电路模块、矩阵键盘电路模块、LCD显示电路模块、温度测试电路模块共4个模块组成，

  2）研究的重点和难点 

  （1）设计并显示读取到信息； 

  （2）有关单片机中串口通信的使用；  

  3） 拟解决的关键问题 

（1）LCD显示电路模块的驱动和编程；   

（2）如何利用单片机串口读取温度传感器读取到的信息。

3．拟采用的技术路线（研究方法）：

单片机温度检测技术，采用单片机对温度传感器进行控制，实现数据采集，可以降低温度检测失真。运用数字电路控制器，按照一定的频率实现多路温度信号的循环检测。在仿真软件环境中设计各单元电路，并将各单元电路封装即可得总体电路。再经调试，仿真得到多路温度检测系统。

然后进行实际的单片机硬件电路设计，进行电路板规划，并进行电路元件的焊接，用洞洞板搭建起一套可以运行的多通道温度检测的系统。

继而编写软件，采用C语言编程，实现单片机系统的运行。实现初步读写功能。

最后进行系统调试，总结经验、教训，编写^范文。

C. 参考文献

[1]何立民 MCS251系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M]。北京：北京航空航天大学出版社，1990.

[2]薛文达 传感器应用技术[M]。南京：东南大学出版社，1998.

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[4]蔡秀琴 一种适合与软胶囊生产线的多点温度监控系统[J]。电工技术，2005

[5]黄乐天 谢意 实用高精度职能加热器系统设计[J]。微计算机技术，2005 

[6]胡汉才 单片机远离机接口技术[M]。北京：北京清华大学出版社，2004  

  [7]聂典 Multisim9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M]。北京：电子工业出版社，2007

[8]汪亮 浅谈EWB仿真与数字钟电路设计[J]。电子科技大学出版社，2008 

[9]从宏寿 程卫群 李绍铭 Multisim8仿真与应用实例开发[M]。北京：电路工业出版社，2007

[10]康华光 电子技术基础数字部分[M]。第4版。北京：高等教育出版社，2000 

[11]邓荣 基于A T89S52单片机的啤酒发酵温度控制系统[J]。国外电子测量技术，2007

[12 ]阎石 数字电子技术基础[M]。高等教育出版社，2006