无线遥控智能读温系统设计—硬件设计【开题报告】.doc

1、毕业设计（论文）开题报告题目无线遥控智能读温系统设计硬件设计专业电子信息工程1选题的背景、意义温度是一种最基本的环境参数，日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过AD转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂，制作成本较高。近年来，美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。DS18B20集温度测量和AD转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便地实现多点测量，硬件电路结构

2、简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。近年来，美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。DS18B20集温度测量和AD转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便地实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。而且利用单线数字温度传感器DS18B20和单片机组成一个温度补偿和测量系统，能使该温度测量系统具有成本低廉、可行性高和精度高等优点，有较好的实用价值。单片机诞生于20世纪70年代，1974年FAIRCHID仙童公司研制出第一台单片微型计机F8。此时集成

3、电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在发展的初级阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单。L976年INTEL公司推出了MCS一48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，被正式命名为SINGLECHIPMICROCOMPUTER，即单片微型计算机。在集成技术的不断提高及CM0S技术的发展的大背景下，出现了更高性能的8位单片机。随着各应用领域的发展，所需要测量的控制参数越来越多，L982年以后，L6位单片机问世，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高，RAM增加到了232字节，ROM则达到了8KB，并且有8个中断源，同时配置

4、了多路的AD转换通道，高速的I0处理单元，适用于更复杂的测控系统。现在，单片机发展迅速，按操作处理的基本数据位数来看已经有4位、8位、16位、32位、甚至64位。单片机设计生产周期缩短、成本下降、应用领域拓宽，开始向专用型单片机发展，但其功能强、兼容性强、可靠性高的品质是不会变的。2相关研究的最新成果及动态在现代化技术飞速发展的今天，无线遥控智能读温系统有许多不同的种类,有用单片机AT89C2051结合传感器DS18B20的，也有采用热敏电阻为传感器的，还有其他许多不同的方法,例如1用ATMEGA16单片机，能使用4种不同的温度传感器PT100，CUS0，420MA，80900Q采集温度作为输

5、入信号，实现了温度采集、门限限定、超标报警、通讯等功能。数据采集前端通过运放接口芯片组成的差分输入电路，用ATMEGAL6单片机自带的10位ADC转换实现高精度的A/D转换；通过对数码管驱动可对测量结果、设置过程中的参数进行直观显示；另外，ATMEGAL6的EEPROM用于存储设置与校准参数，并设置了看门狗定时器，使系统更加可靠。小型智能测温仪的硬件结构主要由微处理器模块、传感器模块、键盘模块、数码显示模块、通讯模块以及电源模块组成。2采用ATME公司开发的ATMEGAIA8单片机作为CPU，它是一种基于AVR增强性能、RISC结构的、低功耗的、速度快的、CMOS技术的8位微控制器。温度获取采

6、用DS18B20温度传感器，LCD液晶显示屏、4X4按键、数据存储器AT24C1024和RS232串口通讯五部分组成。3采用数字式温度传感器DS18B20，可以直接和SN8P260单片机进行连接，所以硬件电路简单，实现方便。SONIX系列微控制器，采用SONIX自主研发的8位CPU内核，它以这一内核为中心集成了不同规模的ROM、RAM存储器和各种功能丰富的外设部件。根据集成片内存储器的大小及外设的不同，SONIX微控制器派生出不同系列和型号的产品，以适应不同的应用场合，这样无疑会使每一种产品具有更低的成本、更多的功能和更强的市场竞争力在本系统中，选用其中的SN8P2604为控制器，SN8P26

7、04单片机是SONIX公司最新推出的高速低功耗8位微控器，它采用低功耗CMOS设计工艺及高性能的RISC架构，具有优异的抗干扰、低成本、低功耗性能。4由AT89C2051构成的温度计主要由三部分组成DS18B20温度传感器、单片机AT89C2051、由LED数码管构成的显示模块。DS18B20作为单片机AT89C2051的外部信号源，把所采集到的温度转换为数字信号，通过IO接口传给2051，2051启动R0M内的控制程序驱动LED数码管，通过IO接口和数据线单片机和数码管的接口把数据传送给数码管，将采集到的温度显示出来。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标3

8、1课题研究的内容及目标温度是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，许多技术领域都离不开测温和控温，无线遥控智能读温系统设计硬件设计，是以AT89C2051单片机为控制核心，辅以新型的温度传感器DS18B20电路，数模转换器，数字显示电路、语音芯片、SP无线模块等组成的测温系统。利用单片机和DS18B20测量温度值实时显示当前恒温箱温度用遥控器控制温度值的播放；测温范围在099度之间，温度精度为1。32硬件设计321温度采集部分电路设计如图1为温度采集部分的硬件电路，由单片机AT89C2051、温度传感器DS18B20和一些外围元件电路组成。为了减小PCB的设计面积，降低设计成本，单片机采用20

9、个引脚的AT89C205L。经单片机AT89C2051采集到温度值，通过单片机的P1口送到LED数码管显示。利用3个LED数码管来显示温度值，L0、L1和L2作为LED数码管位选择控制输入口。图1基于AT89C2051的温度测量电路322相关设计器件AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMELAT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决

10、办法。下图2为AT89C2051的引脚图图2AT89C2051的引脚图AT89C2051提供以下标准功能2K字节闪速存储器，128字节RAM，15根I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选的软件节电工作方式。空闲方停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。1由于89C2051内部程序存贮器为FLASH，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即

11、可。调试人员可以采用程序编辑编译固化插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS51程序员来说，这种调试方法并不十分困难。但是做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。2将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P10P17和P30P36引出来仿真2051,这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，2051的内部模拟比较器功能，P1口、P3口的增强下拉能力等等。DS18B20具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20内部结构主要由四部分组成64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触

12、发器TH和TL、配置寄存器。图3DS18B20的内部结构图DS18B20工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2S减为750MS。DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计

13、数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。332显示部分电路设计如图4无线遥控智能读温系统的显示部分的电路设计，采用了2个共阳极LED数码分别显示温度的个位和十位数字。为了增加LED数码管的显示亮度，提高显示效果，在电路中，设计一个数码管电流驱动电路L0、L1和L2为位选控制输人口，控制数码管点亮或熄灭，当为低电平时，相应的数码管被点亮，当为高电平时，熄灭相应的数码管。图4温度显示部分电路34软件设计利用KEILUVSION3集成开发环境来开发系统软件，KEILUVSION3是集源程序编写、

14、编译、仿真和调试于一体的单片机集成开发环境，具有友好的用户开发界面。主程序的算法流程图如下，首先对整个硬件系统进行初始化，并检测温度传感器DS18B20是否工作正常如正常，则读取温度值并显示温度值，如工作异常，发出警告，引起工作人员的注意。图5主程序算法流程图利用DS18B20数字式温度传感器建立基于AT89C2051的温度测量系统，结合键盘控制以及LED显示电路使得测温系统更为简单、快捷，人机界面更加友好，应用方便灵活，在常温测量中有较大优势，有很好的实际应用前景。4研究工作详细工作进度和安排5参考文献1王福兴，范艳成，基于单片机的铅酸蓄电池智能充电器设计J电源技术应用，2010,91720

15、2卢飞跃，基于单片本几的多路红外遥控定时抢答器的设计J研究与开发，2010,398921133楼俊君，基于PROTEUS和KEIL的单片机演奏乐曲的实现J科技信息，2010,2350664王军，史小华，基于AVR单片机控制的自动切线机的研制J常州工学院学报,2010,23239425陈琪，吴立志，王中雨，高鹏，应用PIC单片机控制的智能排险机器人J现代制造工程，2010,81561626王芳，王凯，王先超基于ARMLINUX与DS18B20的温度监测系统J计算机工程与设计,2010,3112273627397黄灿胜，黄婷，基于DS18B20数字温度计温度补偿和测量系统设计J广西民族师范学院学报

16、,2010,27337398张亚林，单片机的发展及种类J科学与管理,2010,497989徐磊，温度传感器在汽车气体检测中的应用与故障分析J常州工程学院报，2010,2394210李党娟吴慎将,基于AT89S52单片机的汽车尾灯控制器设计J研究与开发，2010,298606311朱文燕,基于AT89C51和DS18B20温度的测量系统的实现J武警工程时间工作内容2010112320110110课题调研，文献检索，完成外文翻译、文献综述、开题报告的初稿工作2011022120110311完成硬件设计（提出初步设计方案，计算参数，设计电路，绘制电路原理图等），完成毕业设计初稿20110314201

17、10503毕业实习并提交实习报告2011050420110522论文修改与提交20110523后准备毕业论文答辩学院学报N,2010,264252712宋冬萍，智能红外遥控微系统的设计J大众科学，2010,8111513任守华，基于DS18B20测温的ARM温度采集系统研究J大庆师范学院报，2010,303485014XUZHIYANG,SHIPENGFEI,WIRELESSLOCATIONDETERMINATIONFORMOBILEOBJECTSBASEDONGSMININTELLIGENTTRANSPORTATIONSYSTEMSJJOURNALOYSYSTEMSENGINEERINGANDELECTRONICS,2003,14281315YANGXIAOJING,WANGZHIQIANG,CHENPING,DESIGNOFTHEMEASURINGINSTRUMENTTOTHELIQUIDLEVELBASEDONMSP430SCMJMICROCOMPUTERINFORMATION,2008,243120122