开题报告基于DS18B20数字温度计的设计.doc

XXXX大学综合电子课程设计

开 题 报 告

设 计 项 目： 基于DS18B20的数字温度计的设计
指 导 教 师： XX
专 业(班级)： XX级电子信息工程
项目负责人： XXX
项目组成员： XXX

制表：信息与计算机工程学院电子信息系
2011年 6 月 23日

一、立论依据
1．项目的研究意义（限200字）
温度数我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量，但仅凭感觉只能感觉到大概的温度值，传统的指针式的温度计虽然能指示温度，但是精度低，使用不够方便，显示不够直观，数字温度计的出现让人们直观的了解温度。
本设计提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案，利用DS18B20智能温度传感器、DS1302时间基准电路和单片小系统，设计一个数字温度采集系统。人机接口电路的设计：键盘采用独立按键，显示器采用HD7279驱动4位LED显示。更能便捷准确的对温度计进行采用。更能精确地测量出温度值。
2．国内外研究现状分析并附主要参考文献（限1000字）
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。温度传感器使用范围广、数量多、居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段1.传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。2.模拟集成温度传感器/控制器。3.智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展温度传感器的分类
温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。
温度传感器的发展
1.传统的分立式温度传感器——热电偶传感器
热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。

2.模拟集成温度传感器
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。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。
本毕业设计介绍了温度计的测量和控制之间的关系：检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统
主要参考文献：
中国知网
《数字温度计的国外动态及建议》
《数字温度传感器DS18B20介绍》
二、研究方案
1. 研究目标（限200字）
1了解DS18B20智能温度传感器和DS1302，HD7279的主要特性，工作原理，外围设备及内部结构。
2 掌握运用键盘控制温度传感器显示温度的方法，掌握LED显示的方法，学会人机接口电路的设计。
3掌握硬件分析与设计、软件结构化设计的方法。
4学会电路的焊接与组装、软件的结构化编程、能够对软件单元调试、并且掌握系统联调的方法。
2．研究内容（限400字）
单总线数字温度计DS1820 (DS1820S)采用基板专利技术来测量温度 ,温度传感器及各种数字转换电路都集成在一起 ,由总线串行输出测量值(9 位二进制编码) 。测温范围从 - 55～ + 125 ℃, 还可以读内部计数器 ,获得较高的分辨率。一根总线上可以挂接任意多个DS1820 ,实现多点温度测量，独特的寄生电源供电方式，使DS1820不需本地电源供电。同时还可以进行上、 下限温度的设定和报警等。本课题主要研究如何利用DS1820智能温度传感器实时显示温度，并将其与LED显示键盘合并使用，制成一个能实时显示温度的数字温度计。
本课题将利用DS18B20智能温度传感器、DS1302时间基准电路和单片小系统，设计一个数字温度采集系统。并设计一个人机接口电路：键盘采用独立按键（功能自定义），显示器采用HD7279驱动4位LED显示。
本次课题还要求学会并掌握电路的焊接与组装，软件的结构化编程，并对软件进行调试，掌握系统联调的方法。

3．拟解决的关键问题（限200字）
1. DS18B20智能温度传感器对温度值的采集
2.功能键的控制实现
3.温度值的存储及显示
4.超限报警功能
5.软件程序的编写问题如：主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和显示数据刷新子程序等。

4. 拟采取的研究方法（限300字）
（1）具体了解DS18B20智能温度传感器和DS1302，HD7279的主要特性，工作原理，外围设备及内部结构。掌握运用键盘控制温度传感器显示温度的方法，掌握LED显示的方法，学会人机接口电路的设计，画好设计原理图。
（2）焊接电路，对电路进行初步调试。
（3）软件功能设计，对软件编程，验证功能实现。
（4）软件调试，完善功能。

5．技术路线（限500字）
基于DS18B20的数字温度计的原理为通过温度传感器测量温度，再通过单片机控制LED数码管显示温度和时间。它以51单片机为主控制器，以数字式温度传感器DS18B20为传感元件，以LED数码管作为显示器件实时显示测量温度（十进制数）。数字式温度计测温范围在－55～125℃，误差在±0.5℃以内。温度测量间隔时间选择1s。
该数字温度计主要包括以下几个部分：
² 核心处理器：为AT89S51的最小系统，作为数字温度计的计算处理设备。
² 数码管驱动芯片：采用HD7279，它是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管的只能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单 片即可完成显示键盘接口的全部功能。
² 温度传感器：单总线数字温度计DS1820 (DS1820S)采用基板专利技术来测量温度 ,温度传感器及各种数字转换电路都集成在一起 ,由总线串行输出测量值(9 位二进制编码) 。测温范围从 - 55～ + 125 ℃, 还可以读内部计数器 ,获得较高的分辨率。
² 温度显示设备：采用4位LED显示温度。
² 显示设备：采用一个四位的共阴数码管作为时钟显示设备，四位分别显示小时和分钟。
报警

单片机
AT89S51
按键
时钟晶振
复位电路
驱动电路
4位LED显示
测温电路

6．实验方案（限500字）
由于本设计是测量电路，可以使用热电阻类的器件利用其感温效应，在将随时测得的温度转变为电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据处理，在显示在电路上就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都使用传感器，所以可采用温度传感器DS18B20，这种传感器可以很容易直接读取被测量的温度值，用起来非常方便，进行转换后，就可以满足设计要求。
从以上两种方案很容易看出使用单片机电路比较简单，软件设计也相对简单，故本设计采用温度传感器进行设计。
硬件连接图：

7．具备的知识基础（限150字）
1 掌握51单片机的原理与应用
2 具备运用汇编语言或C语言编程的能力
3了解DS18B20智能温度传感器和DS1302，HD7279的主要特性，工作原理，外围设备及内部结构。
4 会使用PROTEL简单布图
8．设备条件（限150字）
1． AT89S51单片机小系统；
2． 单片机仿真器；
3． 高精度温度计；
4． 数字万用表；
5． 示波器。

9. 本项目的创新之处（限200字）
本设计系统是一个性价比比较好的系统，它的设计成本较低，且能够很稳定的控制温度而且稳定性很高，只要配上适当的温度传感器，这个系统便还可以实现很多领域的温度自动控制。实现温度采集的智能化，便捷化。随着单片机、温度传感器和数码管显示驱动等技术的不断发展，要实现更加高的精度、显示速率快的数字温度计将很快能够实现。

10. 研究计划及预期研究进展
1．2011年6月22日：下达课程设计任务书；
2．2011年6月23日：撰写开题报告；
3．2011年6月25日：开题答辩PPT；
4．2011年6月26日 ～6月27日：硬件分析与设计、软件结构化设计；
5．2011年6月28日 ～7月1日：电路焊接与组装、软件结构化编程、单元调试、系统联调、撰写课程设计总结报告；
6．2011年7月4日: 课程设计结题答辩PPT。

三、经费预算
支 出 科 目
金 额 （百元）
计 算 根 据 及 理 由
合计

四、审批情况：
指导教师对项目的评价：

签字：

年 月 日

7