1、專業綜合實踐開題報告學生姓名 學生學號 教學院系 專業年級 指導教師完成時間 年 月 日專業綜合實踐設計綜述研究背景在工業生產和日常生活中，經常要對溫度進行測量與控制，并且有時是對多 個點進行溫度測量，比如冷庫溫度監控、環境溫度監測、農業溫室監控、糧庫溫 度監控等。在這種情況下，多點溫度檢測系統應運而生。多點溫度檢測系統通常 能夠對多個工作點的溫度進行檢測，顯示當前溫度，并能夠對溫度進行存儲和報 警，還能將溫度上傳至PC機，進行后續處理。傳統的測溫元件有熱電偶和熱電 阻，需很多硬件支持并且電路復雜。本文將設計一款由新型的數字溫度傳感器 DS18B20配合單片機，具有溫度檢測、顯示、存儲及報警等

2、功能的多點溫度監控 系統。1.2國內外研究現狀及其發展溫度采集控制系統是在嵌入式系統設計的基礎上發展起來的。嵌入式系統雖 然起源于微型計算機時代，但是微型計算機的體積、價位、可靠性，都無法滿足 廣大對象對嵌入式系統的要求，因此，嵌入式系統必須走獨立發展道路。這條道 路就是芯片化道路。將計算機做在一個芯片上，從而開創了嵌入式系統獨立發展 的單片機時代。在現代工業設備中，檢測儀表是不可或缺的一部分的理由，還可由以下兩方 面來看：傳統的工業設備如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測量部件（附 件），則其功能和精度可以提咼，便于用戶操作和維護，安全等級也可以提咼， 設備可以增值；工業設備作為自動化系統

3、的控制對象或作為自動化系統的一部分, 必須能與自動化系統的三部分（檢測、控制、執行）相兼容或提供接口，使之集成 為一個有機的整體，無論是單機自動化或作為大型自動化裝置的一部分，都使該 工業設備的用途擴大。綜上所述，作為工業設備本身增加傳感器和檢測儀表、測 量儀表或提供接口，是傳統設備更新換代的必要條件。智能溫度傳感器（亦稱數字溫度傳感器）是在20世紀90年代問世的，它是 多路溫度檢測儀的設計微電子技術、計算機技術和自動測試技術（ATE）的結晶。 目前，國際上已開發出多種智能溫度傳感器系列產品。智能溫度傳感器內部包含 溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有點 產品

4、還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲 器（ROM）。智能溫度傳感器能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微 控制器（MCU），別且可通過軟件來實現測試功能，其智能化取決于軟件的開發 水平。智能溫度傳感器發展的新趨勢:第一，提高測溫精度和分辨力。第二，增加 測試功能。第三，總線技術的標準化和規范化。第四，可靠性及安全性設計。第 五，虛擬溫度傳感器和網絡溫度傳感器。集成智能傳感器是較新的發展領域，具有廣闊的市場空間，它主要利用集成 電路的工藝和微機械加工技術取得研究進展，但比國外集成電路的主流工藝要落 后到兩代以上。如果我國把集成智能傳感器的研制和生產作為半

5、導體工藝的主要 發展方向之一，就可以在現在的集成電路工藝線和微機械加工的優勢基礎上另辟 蹊徑，使集成智能傳感器的研制與生產具有一定功能模塊化能力，為傳感器產業 的集成化智能化發展積累新的技術，并拓展應用領域的廣泛性，使其成為未來傳 感器發展的主流。電子自動化產業的迅速發展與進步促使傳感器技術、特別是集成智能傳感器 技術日趨活躍發展，近年來隨著半導體技術的迅猛發展，國外一些著名的公司和 高等院校正在大力開展有關集成智能傳感器的研制，國內一些著名的高校和研究 所也積極跟進，集成智能傳感器技術取得了令人矚目的發展。理解寬量程溫度檢測儀的主要電路結構和工作原理，整個系統采用模擬溫度 傳感器來拓寬測溫范

6、圍，以單片機為核心完成溫度的巡測、數據處理、顯示及上 下限報警功能。提出了溫精度進一步提高的設計方法及溫度的標定方法。1.3課題設計的內容和系統方案1.3.1課題設計的內容本設計是多路溫度檢測儀的設計，以單片機AT89C51為中心器件，它采用智 能溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，它的輸入/輸出采用數字量，以單總線技 術，接收主機發送的命令，根據DS18B20內部的協議進行相應的處理，將轉換的 溫度以串口發送給AT89C51，單片機按照通信協議用一個IO 口模擬DS18B20的 時序，發送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度 值，在內部進行相應的數值處理，用

7、LED顯示各點的溫度。在系統啟動之時，可以通過按鍵設置各點溫度的上下限值，當某點溫度超過設置值時，報警器開始報 警，從而遠程實現對整個溫度系統的管理和控制。系統主要包括4個模塊有溫度 傳感器接口設計模塊、報警模塊、顯示模塊及時鐘模塊。功能面板設計：6 個倉庫6 個倉庫報警燈：123456顯示1顯示1到6號十位個位小數位倉庫號溫度O正常O低報(高報功能鍵 位選按鈕O正常O低報(高報功能鍵 位選按鈕功能說明：面板最上面一排設置 6 個報警燈分別顯示對應倉庫的高報，高高報用蜂鳴報 警器提示。倉庫號用一位顯示，溫度測量范圍為0 - 99C，精確到小數點后一位，故需 要三位顯示，所以選用一片4位LED數

8、碼管。攝氏度符號繪于數碼管右側。“L”鍵為循環/鎖定按鈕，系統初始狀態下自動循環顯示6個倉庫的實時溫 度，此時其他按鈕無效。當按下“L”鍵后，停止循環，鎖定某一通道，靜止 顯示某一倉庫的實時溫度，此時可以使用其他按鈕對該通道的實時值、低限 溫度、高限溫度等經行操作。當再次按下L”鍵后，系統再次進入循環顯示 模式，如此循環。在鎖定狀態下，系統初始默認顯示當前通道的實時溫度，按下“P”鍵一次, 顯示當前通道的低限溫度，并可利用位選按鈕、“+”、“-”鍵修改低限溫度； 再次按下“P”鍵，顯示當前通道的高限溫度，同樣可利用位選按鈕、“ + ”、“-”鍵修改高限溫度。再次按下“P”鍵又回到當前實時溫度顯

9、示，如此循 環。“P”鍵為功能鍵，用以在鎖定狀態下切換顯示某一通道的實時溫度、低限溫 度、高限溫度。左側三盞指示燈追蹤顯示“P”當前選擇的狀態。各元器件功能DS18B20 的主要特性1、適應電壓范圍更寬，電壓范圍:3.05.5V，在寄生電源方式下可由數據 線供電2、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即 可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊3、DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上， 實現組網多點測溫4、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉換電路集成 在形如一只三極管的集成電路內5、溫范圍一55C+12

10、5C，在-10+85C時精度為0.5C6、可編程 的分辨率為912 位,對應的可分辨溫度分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C，可實現高精度測溫7、在9位分辨率時最多在93.75ms內把溫度轉換為數字，12位分辨率時最 多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快&測量結果直接輸出數字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時 可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力9、負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。系統設計框圖設計任務和功能功能要求：溫度測量范圍0 - 99C。溫度分辨率0.1C。選擇合適的溫度傳感器。使用鍵盤輸入溫度的最高點和最低點，溫度超出范圍時候報警。高報采用三 色燈顯示，高高報采用蜂鳴報警器提示。參考文獻孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及其應用M.北京：北京航空航 天大學出版社.2楊麗君.AT89C51單片機控制的多路溫度檢測系統J.期刊自動化與儀 表.2000.06.053陸劍基于MSP430的溫度檢測儀設計J