1、.開(kāi)題報(bào)告論文題目：基于單片機(jī)的數(shù)字溫度表學(xué)院： 信息與工程學(xué)院專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：一、論文選題的目的和意義1、溫度作為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€(gè)基本量， 在很多情況下都需要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，隨著人們生活水平的不斷提高， 對(duì)溫度檢測(cè)的要求越來(lái)越高， 用傳統(tǒng)的測(cè)溫元件（熱電偶和熱電阻） 測(cè)量溫度需要比較多的硬件支持， 硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜， 制作成本高。 開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)潔、 高效的數(shù)字溫度表成為一個(gè)很有意義的課題。本課題受袁占軍老師指導(dǎo)的數(shù)字電壓表項(xiàng)目的啟發(fā) , 該項(xiàng)目的電路設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)而復(fù)雜，尤其是驅(qū)動(dòng)顯示模塊的電路需要大量的手工焊接， 而手工焊接不僅低效而且存在安全方面的隱患。

2、如果電子制作中省去繁瑣的焊接， 就會(huì)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造產(chǎn)生極大的便利，也會(huì)為企業(yè)產(chǎn)生更高的效益。安全 ?高效 ?節(jié)能 ?環(huán)保是未來(lái)制造業(yè)的基本特征。 本課題只用：?jiǎn)纹瑱C(jī) 段碼液晶片 溫度傳感器芯片 鈕扣電池 導(dǎo)線這些簡(jiǎn)單的元件來(lái)完成一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字溫度表的電子制作。2、數(shù)字溫度表特色：1) 精簡(jiǎn)電路設(shè)計(jì)，極少元器件2) 液晶片直插結(jié)構(gòu)，較少焊接數(shù)量3) 使用單片機(jī)內(nèi)部 R/C 振蕩器，無(wú)需外部晶體4) 溫度傳感器可采集 -25 至 125 攝氏度溫度數(shù)據(jù)5) 單片機(jī)、溫度傳感器、液晶片均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品6) 單片機(jī)和溫度傳感器均采用省電模式，功耗較低7) 有較高的實(shí)用價(jià)值二、國(guó)內(nèi)外關(guān)于該論題的研

3、究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1、國(guó)內(nèi)發(fā)展近況：我國(guó)在溫度計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚， 但是經(jīng)過(guò)多年來(lái)的不斷發(fā)展， 還是取得了很多優(yōu)異的成績(jī)， 研發(fā)出了一系列成熟的溫度測(cè)量?jī)x器。我國(guó)溫度計(jì)量技術(shù)的發(fā)展大略可以從以下五個(gè)方面來(lái)介紹：（ 1）溫度固定點(diǎn)研究我國(guó)目前研究不同于溫標(biāo)定義點(diǎn)的固定點(diǎn)有兩類。一類是高溫非定義固定點(diǎn)，這種固定點(diǎn)中的研究熱點(diǎn)是金屬碳共晶點(diǎn)， 將來(lái)可能代替溫度燈作為溫度傳遞標(biāo)準(zhǔn)；另一類是小型實(shí)用固定點(diǎn)， 比如水三相點(diǎn)等， 這類固定點(diǎn)雖然溫度不確定度和實(shí)用性還是較高的。（ 2）玻璃液體測(cè)溫玻璃液體測(cè)溫的原理是利用感溫液體在玻璃容器中熱脹冷縮的特性，即當(dāng)被測(cè)物體的溫度變化時(shí)， 玻璃

4、容器中感溫液體的體積隨之變化而表現(xiàn)出被測(cè)物體的溫度。 在我國(guó)，一般的家用或者醫(yī)用體溫計(jì)就是一種利用玻璃液體測(cè)溫原理研制的溫度計(jì)量?jī)x器， 使用較為廣泛。 另外，基于玻璃液體溫度計(jì)發(fā)展而來(lái)的高精度數(shù)字溫度計(jì)的應(yīng)用也開(kāi)始逐漸普及， 其使用更為簡(jiǎn)單、 測(cè)量精度等各項(xiàng)參數(shù)均優(yōu)于傳統(tǒng)的玻璃液體溫度計(jì)。.（ 3）熱電阻及熱電偶測(cè)溫在我國(guó)，工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)量?jī)x器在溫度計(jì)量系統(tǒng)中還未得到認(rèn)可， 但是很多計(jì)量單位或者公司已經(jīng)開(kāi)始使用這種穩(wěn)定性優(yōu)異的溫度計(jì)量?jī)x器了。 工業(yè)上使用的熱電偶材料主要是由兩種純金屬組成的， 這種材料的均勻性和穩(wěn)定性較好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一些合金材料。 目前，我國(guó)的東北大學(xué)長(zhǎng)期從事熱電耦溫度計(jì)量?jī)x

5、器的保護(hù)的相關(guān)研究，并已經(jīng)取得了一些不錯(cuò)的研究成果。（ 4）光纖測(cè)溫光纖測(cè)溫技術(shù)基于不同的散射原理可以分為基于拉曼散射、基于瑞利散射和基于布里淵散射三種。 光纖測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用一般有兩個(gè)方面： 第一，利用拉曼反向散射效應(yīng)測(cè)量溫度分布。 這種方式主要是利用光纖可以改變反向散射光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定溫度分布，從而可以可靠地用于檢測(cè)地下輸送油氣的管道的泄漏位置。目前我國(guó)已有部分地域利用這種技術(shù)檢測(cè)管道的泄漏問(wèn)題。 第二，利用熒光衰減時(shí)間法測(cè)量溫度。 這項(xiàng)技術(shù)是把可以發(fā)出熒光的材料制成靈敏元件， 再通過(guò)光纖傳輸熒光，并通過(guò)測(cè)量熒光時(shí)間來(lái)測(cè)量溫度。（ 5）輻射測(cè)溫在工程上應(yīng)用， 測(cè)量溫度的方式分為接觸式測(cè)溫和非接

6、觸式測(cè)溫兩種， 由于工作環(huán)境等原因， 一般采用非接觸式測(cè)溫的方式。 近年來(lái)，在溫度測(cè)量領(lǐng)域興起了一種非接觸測(cè)溫方式輻射測(cè)溫， 其可以在各種惡劣的環(huán)境下高精度測(cè)量物體的溫度而被廣泛應(yīng)用。 輻射測(cè)溫是利用被測(cè)物體可以向外界不斷釋放紅外線輻射能量的原理來(lái)測(cè)量溫度的2. 國(guó)外的數(shù)字溫度表有以下幾種：(1) 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)是由兩條不同金屬連接著一個(gè)靈敏的電壓計(jì)所組成。 金屬接點(diǎn)在不同的溫度下， 會(huì)在金屬的兩端產(chǎn)生不同的電位差。 電位差非常微小， 故需靈敏的電壓計(jì)才能測(cè)得。由電壓計(jì)的讀數(shù)，便可知道溫度為何。(2) 光測(cè)高溫計(jì)物體溫度若高到會(huì)發(fā)出大量的可見(jiàn)光時(shí)， 便可利用測(cè)量其熱輻射的多寡以決定其

7、溫度，此種溫度計(jì)即為光測(cè)溫度計(jì)。 此溫度計(jì)主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠(yuǎn)鏡及一組帶有小燈泡、 電流計(jì)與可變電阻的電路制成。 使用前，先建立燈絲不同亮度所對(duì)應(yīng)溫度與電流計(jì)上的讀數(shù)的關(guān)系。 使用時(shí)，將望遠(yuǎn)鏡對(duì)正待測(cè)物， 調(diào)整電阻，使燈泡的亮度與待測(cè)物相同，這時(shí)從電流計(jì)便可讀出待測(cè)物的溫度了。(3) 液晶溫度計(jì)用不同配方制成的液晶， 其相變溫度不同， 當(dāng)其相變時(shí)， 其光學(xué)性質(zhì)也會(huì)改變，使液晶看起來(lái)變了色。 如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上， 則由液晶顏色的變化， 便可知道溫度為何。 此溫度計(jì)之優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)容易， 而缺點(diǎn)則是精確度不足，常用于觀賞用魚(yú)缸中，以指示水溫。(4) 半導(dǎo)體溫度計(jì)半導(dǎo)體的電阻變

8、化和金屬不同，溫度升高時(shí)， 其電阻反而減少， 并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產(chǎn)生明顯的變化，所制成的溫度計(jì)有較高的精密度，常被稱為感溫器。三、論文的主要內(nèi)容、研究方法本課題只用到了：?jiǎn)纹瑱C(jī)、段碼液晶片、溫度傳感器芯片、鈕扣電池、導(dǎo)線這些簡(jiǎn)單的元件來(lái)完成一個(gè) 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度表的電子制作。 具有以下特點(diǎn)： 1. 精簡(jiǎn)的電路設(shè)計(jì)，極少元器件。2. 液晶片直插結(jié)構(gòu)，較少焊接數(shù)量。3.使用單片機(jī)內(nèi)部 R/C 振蕩器，無(wú)需外部晶體。4. 溫度傳感器可采集 -25 至 125 攝氏度溫度數(shù)據(jù)。 5. 單片機(jī)、溫度傳感器、液晶片均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。 6. 單片機(jī)和溫度傳感器均采用省電模式，功

9、耗較低。 7. 有較高的實(shí)用價(jià)值。1. 本課題主主要研究?jī)?nèi)容如下：1) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。2) 完成數(shù)字溫度表的硬件電路設(shè)計(jì)。3) 完成硬件電路的連接。4) 完成軟件設(shè)計(jì)。5) 進(jìn)行硬件電路、軟件程序組合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決。2. 系統(tǒng)研究方案數(shù)字溫度表系統(tǒng)主要包括： 電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、 LED驅(qū)動(dòng)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、 LED的組合等，其系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。電源3V 紐扣電池溫度傳感器LM75A單片機(jī)STC圖 1 數(shù)字溫度表的系統(tǒng)框圖段碼式液晶片（ 1）電源：因?yàn)楸菊n題使用的是 STC12C5A60S2節(jié)能型單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)電壓只需要 3V，再加上系統(tǒng)電流也很低，

10、只有 20mA左右，所以使用小巧的 CR2032紐扣電池作電源。（ 2）溫度傳感器：我準(zhǔn)備使用 LM75A數(shù)字溫度傳感器，它是 NXP 公司（飛利浦麾下的電子公司） 生產(chǎn)的一款溫度傳感器， 有小體積和低功耗的特點(diǎn)。 LM75 在使用上有很多優(yōu)點(diǎn)，首先 LM75 是采用飛利浦自家的 I 2C 總線通信，對(duì)時(shí)鐘精度沒(méi)有要求， 用單片機(jī)內(nèi)部的 R/C 時(shí)鐘源都可以驅(qū)動(dòng)。 其次 LM75 的價(jià)格只有傳統(tǒng)溫度傳感器 DS18B20的一半。編程的難度較小，芯片附加功能多，工作電壓范圍較寬，不管是5V 電源還是 3V 電源都可以驅(qū)動(dòng)。（ 3）單片機(jī)： STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是 ST

11、C生產(chǎn)的單時(shí)鐘機(jī)器周期 (1 T) 的單片機(jī)，是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 8 12 倍。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路， 2 路 PWM，8 路高速 10 位 AD轉(zhuǎn)換（250KS，即 25 萬(wàn)次秒），針對(duì)液晶驅(qū)動(dòng)、電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。（ 4）顯示模塊： 段碼液晶片靜態(tài)液晶片已經(jīng)不常見(jiàn)了， 因?yàn)殪o態(tài)顯示結(jié)構(gòu)只有一個(gè)公共端， 所以每一個(gè)段碼都有自己獨(dú)立的引腳。 靜態(tài)顯示結(jié)構(gòu)不需要多級(jí)電壓，也沒(méi)有灰度調(diào)試的問(wèn)題， 只要各段碼引腳和公共端之間輸入一個(gè)交流電壓就可以驅(qū)動(dòng)起來(lái)了。（ 5）系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) : 系統(tǒng)程序包括主程序和各功能子程

12、序，而在各功能子程.序中段碼液晶片驅(qū)動(dòng)子程序設(shè)計(jì)是系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的核心；對(duì)于該程序設(shè)計(jì)將采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想， 即把各輸出符號(hào)控制程序分別編程和調(diào)試，然后通過(guò)溫度信號(hào)處理子程序根據(jù)要求統(tǒng)一調(diào)用。四、論文工作進(jìn)度安排2013.1.12-2013.3.8：收集相關(guān)資料，寫出論文提綱，準(zhǔn)備開(kāi)題；2013.3.9-2013.3.14：完成開(kāi)題報(bào)告；2013.3.15-2013.3.20 ：搜集相關(guān)材料，畫出硬件電路，開(kāi)始進(jìn)行硬件電路焊接；2013.3.21-2013.4.1：完成硬件電路調(diào)試，開(kāi)始編寫軟件程序；2013.4.2-2013.4.30 ：完成系統(tǒng)軟件編程， 并進(jìn)行單片機(jī)軟件調(diào)試， 完成論文初稿；2013.5.1-2013.5.24：修改論文初稿，測(cè)試電路；2013.5.25-2013.6.10：完善論文，進(jìn)行論文答辯。五、論文主要參考文獻(xiàn)1 孫涵芳 .INTEL16 位單片機(jī) M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,1996.2 王福瑞 . 單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全 M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,1997.3 林伸茂 .8051 單片機(jī)徹底研究基礎(chǔ)篇余永權(quán)編著 M. 北京：人民郵電出版社 ,2004.4 杜洋 . 制作 RT3電子溫度計(jì) J. 無(wú)線電 ,20