1. 研究目的与意义
一、选题背景与意义
温度是表示物体冷热程度的一种物理量,是国际单位制中的七个基本物理量之一。温度与人类生活、工农业生产以及科学研究都有着密切的关系。随着当今世界科学技术水平的不断提高和发展,温度测量技术也得到了一定的发展并取得了可喜的成绩。
温度在工业生产中和日常生活里最常见和最基本的参数之一,在生产过程中常需对温度进行实时监控。通常采用单片机完成对温度信息的存储、实时控制、检测以及数字显示。
2. 课题关键问题和重难点
二、课题关键问题及难点
首先的问题是这是一款基于单片机开发的产品,所以得选好单片机的型号,毕竟市面上的型号比较多。重点难点考虑到温度检测因为传感器精度问题,其接受灵敏度必然也会有些问题,针对不同环境下的温度采集精确度也需要反复考虑。
其次如何实现多点温度采集并同时显示、报警也是本次试验的一项难点。对此我将采用DS18B20传感器,同时实现三路温度的采集,并在液晶显示屏上同时展示各点温度,对于超过预设温度标准的采集点会进行警报预警。
3. 国内外研究现状(文献综述)
三、文献综述(或调研报告)(1200字左右)
温度传感器的国内外发展现状
常用的测温传感器有热电偶,热电阻,导体温度传感器等,由于科学技术的发展,现多使用集成温度传感器,这里选用的是DS18B20。
4. 研究方案
四、方案(设计方案、研制方案、研究方案)论证(不少于100字)
方案选择
方案一
我们这个设计是测量温度的电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温原理,将随被测温度变化的电流或者电压采集过来,经过AD转换之后,再利用单片机对数据进行分析和处理。但是这样的设计需要用到AD转换电路,其中还要涉及到电阻与温度的对应值的计算,同时,在对采集到的信号进行放大时容易受到温度的影响而出现较大的偏差。
方案二
考虑到为了方便起见,我们可以使用集成温度传感器,这样既可以简化电路,同时又可以省去很多计算的麻烦。经过对设计题目的分析,我选择了DS18B20这款传感器。这款传感器可以很容易读取北侧温度值,应用其内部的相关电路进行转换,使电路简单易懂,精度高,同时它的单线总线协议又便于系统的扩展,能够满足我们的设计要求。
通过对比,很容易看出,方案二的电路比较简单,经济可靠,同时其软件的设计方面也相对简单,所以我们采用方案二。
温度传感器的选型
温度的测量方法通常分为两大类即接触式测温和非接触式测温。接触式测温是基于热平衡原理,测温时,感温元件与被测介质直接接触,当达到热平衡时,获得被测物体的温度,例如,热电偶,热敏电阻,膨胀式温度计等就属于这一类;非接触式测温基于热辐射原理或电磁原理,测温时,感温元件不直接与被测介质接触,通过辐射实现热交换,达到测量的目的,例如,红外测温仪、光学高温计等[4]。
常用的测温传感器有热电偶,热电阻,导体温度传感器等,由于科学技术的发展,现多使用集成温度传感器,这里选用的是DS18B20。
基本设计思路
根据设计的相关数据和要求,此温度采集系统的结构框图如图所示。
各个模块的功能是:
传感器:将被测非电量即温度转换成电信号。温度传感器的种类很多,有热电偶、热电阻和热敏电阻等,这里选用的是DS18B20集成温度传感器。
MSP430微处理器:对输入的电信号进行加工处理及显示等功能。
电源及复位模块:为整个系统提供电源及复位信号。
显示模块:显示当前所测得的温度值。
温度报警模块:对于采集到的温度超过预设峰值的点进行报警。
输入模块:信号输入。
5. 工作计划
五、工作计划(不少于300字)
1.2022年1月10号到3月2日:搜寻阅读整理指导老师推荐的文献以及自己查询的其他相关文献,做好英文论文翻译,拟好开题报告,待指导老师查阅后填写好开题报告。
2.2022年3月3号至4月1号:学习掌握单片机系统,实现方案及技术路线,提交中期检查报告。
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