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软件设计专业电子信息工程1选题的背景、意义温度是与人类的生活和工作关系最为密切的一个物理量，它表征着物体的冷热程度。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。在工业控制中温度是主要的被控参数之一，很多时候都需要对温度进行严格的监控，否则就可能影响生产安全、产品质量、产品产量等一系列因素。在工业生产、食品生产、医疗卫生、物理实验等领域中，温度测量及控制对保证产品质量、节约能源、提高生产效率、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。而我国是一个农业大国，农业正处于从传统向高产、
2、优质、高效为目的的现代化农业转化阶段，设施农业是我国今后比较长的时间内农业发展的一个主要方向。因此在温室环境中对影响温室作物生长的环境因子温度的监控有着十分重要的意义。随着电子技术的迅速发展，微型计算机测量和控制技术也得到了广泛的应用。利用它对温度进行测控的技术便应运而生，并且日益发展和完善，其优越性也越来越明显，其中基于单片机的无线遥控智能测温系统更是得到了广泛的应用。这种基于单片机的测温系统具有精度高、体积小、功能强、价格低及简单灵活等优点。它主要以单片机为控制核心，辅以新型的温度传感器，数模转换器，语音芯片，液晶显示器，SP无线模块等组成。其主要操作步骤是采用单片机AT89C51设计了温
3、度实时测量及控制系统。然后单片机AT89C51根据温度传感器DS18B20采集到的温度数据来控制加热器或致冷器的启动，从而把温度控制在设定的范围之内。通过对数据采集、处理、判断以及分析而完成对温度的测量。用单片机对温度进行检测和控制，能够在工业及日常生活中及时地对温度进行自动控制，实际温度值用十进制数码显示，方便于人工监视，利用键盘输入温度控制范围值，可以在不同的场所设置不同的温度范围值。当实际温度值不在规定的范围时，系统就能自动调节温度，以保持设定的温度不变，从而达到自动控制的目的。13在电子系统设计领域，以单片机为核心的电子系统，可以很容易地将测量控制技术与计算机技术结合在一起，组成智能型
4、电子系统。该系统在过程控制、数据采集、各类生产线、流水线的监视和测量控制等方面都得到了广泛的应用。例如智能型测温系统就是很好的例子，因此对这方面的研究具有重要的价值意义。2相关研究的最新成果及动态21测温系统的概述随着技术的不断发展和开发商的不断开发应用，测温的技术也得到了发展，由传统的以热敏电阻为温度敏感元件进行温度检测发展到现在的以单片机为核心的来控制温度。虽然传统的测温系统中的热敏电阻成本低，但由于传统的热敏电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要较多的外部元件支持，并且需要后续信号处理电路，而硬件电路复杂，制作成本相对较高。且其可靠性相对较差，测量温度的准确度低，检测系统的精度
5、差。所以在一些较严谨的温度控制环境中不适用。这就促使了利用单片机控制温度的发展。在此基础上还加入了新型的温度传感器组成无线温度测量系统。在大部分的工业生产过程中，普遍存在着需要进行温度测量的场合，但安装线缆的花费高达几万元人民币。而无线通信却能很容易地跨越这些障碍，并且不需要可见的线就能工作、它可以穿越隔板和墙，并在建筑物之间建立链接。还能在很短的时间内安装好，利用单片机、温度传感器和无线模块组成的无线测温系统由于具有结构简单、工作可靠、价格低廉的优势，而得到了广泛的应用。4722测温系统的最新成果及动态在现阶段利用单片机控制温度的系统成为了一种主流。单片机控制模块是系统的核心，主要用于现场实
6、地检测及控制，完成数据处理。该模块具有自己的显示、键盘系统，可以独立于上位机来控制和调整系统的运行状态。从而显示系统设备的运行参数及系统设备状态等，可以通过操作键盘来调整参数。系统的工作原理主要是由温度传感器检测生产环境的温度，再由单片机采集后与设定温度进行比较。当检测温度超过设定温度上下限值时，启动电机工作，使生产环境的实际温度变化并达到给定的温度。系统会随时监测温度值，当出现异常时启动蜂鸣器报警。当前单总线技术得到了一定的发展。单总线是一种特殊的串行数据通信方式，是美国DALLAS公司专有的新技术，它采用一种特殊的接口协议，通过一条连接线就能实现控制、通信和供电。单总线技术的一大特点是可以
7、在一根总线上挂接多个单总线器件，从而实现多点测量。在单总线技术基础上，通过连接各种单总线数字器件构成的系统具有较强的抗干扰能力。为了操作方便，无线智能测温系统有着广泛的应用。它在采用无线通讯的情况下，每个被测环境都会包含一个无线发射/接受装置，以便和控制中心之间建立数据通信传送。控制中心主要对监测数据进行处理，并提供友好的人机界面，操作人员通过监控终端发出各种指令，从而控制设备工作。然而不论技术如何发展其硬件设计和软件设计是必不可少的。一般而言，系统的硬件主要包括温度采集器件、A/D转换器件、单片机、I/O设备、键盘输入、控制执行器件等。软件设计采用模块化设计，有主程序模块、功能实现模块和运算
8、控制模块三大模块组成。主程序是整个软件设计的主干线，完成底层的温度传感器、音频输出LED显示等硬件接口驱动工作。其功能实现模块可分为键盘管理模块、显示模块和温度检测模块。运算控制模块则涉及标度变换、PID算法以及该算法调用到的乘法子程序等。随着科学和信息技术的不断发展，温度控制系统也得到了相应的发展。温度控制系统中的重要器件温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技方向迅速发展。单片系统是21世纪一项高科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108109元件/片，这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。
9、基于此系统相信在不久的将来单片测温系统会得到广泛的应用。温度控制系统的核心元件单片机主要向着CMOS化、小体积、低功耗、高性能、大容量、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。随着单片机发展的日益完善，更多基于单片机的智能型系统在今后的发展中无疑会成为一种主流。在此基础上又主要朝着更高的控制精度，高可靠性，高环保性能及更广泛的应用方面发展。然而，这毕竟是一个很难得课题，它涉及广泛的科学技术问题，目前仍在研究和开发的过程中。8113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31主要内容该设计是以AT89C51单片机为控制核心，辅以新型的温度传感器DS18B20电路，数模
10、转换器，液晶显示电路、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技术路线无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。无线遥控和无线传输系统具有较高的移动自由度。因此无线遥控装置和无线传输系统在工业领域的应用越来越多。与电缆连线相比具有安装成本低的优点，提高了灵活性并降低了维护成本。现在通过应用最先进的无线数据传输技术可以免去繁琐的设计和安装工作了。工业的数据无线调制解调器可以双向传输数字、模拟、串行和CAN数据，传输距离可达到3
11、00M。这种数据无线调制解调器的数据传输是在DECT和433HZ的基础上实现的。采用微调控制装置可以快速和灵活地实现满足客户特定要求的应用。成套配置的无线调制解调器可以灵活和安全地实现许多各种不同应用领域的数据传输任务。无线遥控系统和数据无线传输系统在工业生产中有着越来越多的应用。在工业中如机器控制、装置控制、转运装置、压力机控制、地面和空中传送系统、动态仓储等。在建筑和道路修建以及农业方面也可通过无线遥控系统使工作能够更加顺利地进行。采用无线遥控实现语音读温计的设计，总体框图如下图31无线实现电路此方案采用无线接收发送实现遥控器的制作，对此遥控的制作只要用到PT2262/2272即可完成，硬
12、件简单明了，软件也不用进行编程。抗干扰能力强，接收数据的范围大。调试也相对方便，并且有利于进行功能扩展，整个硬件设计都是由这个总体结构框图出发的。硬件分为遥控部分，主电路部分。（1）MCU的选择市场上的单片机种类有很多，如8031，8051，8751等，8031片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。8051是在8031的基础上，片内又集成4KBROM,作为程序存储器，是一个程序不超过4KB的小系统。8751则在8031的基础上，增加了4KB的EPROM，它构成了1个程序小于4KB的小系统。而AT89C51其内部有8KB单元的程序存储器。而且具有二个定时器，32个I/O口正好满足系统多机通信时
13、所用。综合以上，考虑到单片机的各部分资源，电路采用AT89C51芯片作为此电路的控制芯片。（2）温度传感器的选取DS18B20是单总线数字温度传感器，具有独特的单总线结构、仅需要一个接口就可以实现通讯，该传感器在温度控制系统中的作用是提供温度数字信号，键盘控制温度显示单片机控制温度控制PT2272解码无线发送无线接收PT2262编码语音播放它的测温范围在55C125C，测温分辨率可达00625C，这是系统实现控制精度要求的关键，温度转换最大时间为750MS，DS18B20在使用时不需要任何的外围元件，适合于恶劣环境的现场温度测量。而且该传感器可以直接进行数据的采集，无须外扩AD转换电路，成本低
14、，功耗低，符合该电路设计所需求，因此我们采用DS18B20温度传感器进行温度的测量。（3）无线遥控的选择SP与PT2262/2272组成的遥控电路，设计简单，使用方便，遥控距离远且抗干扰能力强，综合我们选用SP无线模块制作成遥控电路。（4）语音电路ISD2560具有抗断电，音质好，使用方便，无须专用的开发系统等优点。录音时间为60S，能重复录放达10万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。考虑到录放时
15、间及性能的关系，此电路采用ISD2560芯片进行语音的播放（5）显示模块显示模块可以采用不同的显示电路对它进行实现，如LCD液晶显示，数码管显示等，此电路只显示温度值，然而数码管的成本大大小于液晶的成本，因此我们采用数码管作为显示。软件设计总体逻辑图见图图32软件设计流程图无线数据接收温度采集DS18B20初始化开始温度显示语音播放否是此电路的软件根据上述流程图进行编写很简洁，使用者用遥控器按对应的键，即可播放当前的温度值。温度部分软件设计DS18B20的一线工作协议流程是初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换
16、必须经过三个步骤每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。121733研究难点温度控制电路设计，主程序结构和子程序结构设计及其程序编写。34预期目标能够用遥控器控制温度值的播放，温度精度为1。4研究工作详细工作进度和安排2010年11月23日2011年1月10日课题调研，文献检索，完成外文翻译、文献综述、开题报告的初稿工作2011年2月21日2
17、011年3月11日完成软件设计（设计程序结构，编写软件），完成毕业设计初稿2011年3月14日2011年5月3日毕业实习并提交实习报告2011年5月4日2011年5月12日论文修改与提交2011年5月23日后准备毕业论文答辩5参考文献1李晓妮单片机温度控制系统的设计J九江学院电子工程学院，2005，220232冯博琴,吴宁微型计算机原理与接口技术M清华大学出版社，20073何小艇电子系统设计M浙江大学出版社，1998124李晓伟,郑小兵,周磊,李健军基于单片机的精密温控系统设计J中国科学院安徽光机所遥感研究所，2007,1121041385赵鸿图基于单片机的温度控制系统的设计与实现J河南理工大
18、学，2008,2454566杨静,施丽婷智能温度传感器DS18B20在温度控制系统中的应用J南京工业大学，2006,19660617孙明利，鲍健，张铄单总线技术及DS18B20的温度测量实现J中国科学院安徽光学精密机械研究所，2010，5（4）3223268诸刚，杨学坤，李小杰，卜小东基于单片机技术的温室环境智能监控系统的实现J北京农业职业学院机电工程学院，2010，23（3）1501529NAN,CDESIGNOFFIREDETECTIONANDCONTROLSYSTEMSFORINTELLIGENTBUILDINGS,VOL7,PP1960TSINGHUAUNIVERSITYPRESS,B
19、EIJING2001INCHINESE10TSASHIDA,TKENJO,ANINTRODUCTIONTOULTRASONICMOTORSOXFORDUNIVERSITYPRESS,NEWYORK,199311王哲，李莹基于单片机的温度控制系统设计J陕西工业职业技术学院，2010，411611712张常年，朱蕤基于AT89C51单片机的温度传感器控制电路J北方工业大学信息工程学院,200716917313张毅刚单片机原理及应用M高等教育出版社，200314张志良单片机原理与控制技术M北京机械工业出版社，200815于海生微型计算机控制系统M北京清华大学出版社，1999316周超,初从颖,侯朋飞基于DS18B20的大棚温控系统设计J武汉大学电子信息学院，2009，10111217夏大勇,周晓辉,赵增,陈博峰,虎恩典MCS51单片机温度控制系统J宁夏大学机电工程学院，2007，14346
