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数字显示温度计设计本科学位论文

发布时间:2019-04-07 19:32:19 编辑: 浏览次数: 打印此文

  数字显示温度计设计本科学位论文_解决方案_计划/解决方案_实用文档。任务书 一、任务 设计一个数字显示的温度计,参考原理框图如下所示。 二、要求 1.基本要求 (1)能数字显示被测温度,测量温度范围 0~100 0C; (2)分辨率不低于 0.5 0C; (3)带有

  任务书 一、任务 设计一个数字显示的温度计,参考原理框图如下所示。 二、要求 1.基本要求 (1)能数字显示被测温度,测量温度范围 0~100 0C; (2)分辨率不低于 0.5 0C; (3)带有计时和时间显示功能; (4)至少有高、低两路限温控制输出接口控制外部电路,实际制作时可以 发光二极管模拟显示其控制状态输出; (5) 高、 低两路限温控制点可在 0~100 0C 范围内独立设置, 当温度达到高、 低限温控制点发出声光报警。 2.发挥部分 (1)提高温度测量精度,使分辨率不低于 0.10C; (2)自动顺时测量并保存温度值和测量时间; (3)可以查询、回显存储器中自动测量的温度值和测量时刻; (4)多路温度巡检(至少两路)和多路温度、时间保存; (5)其他发挥。 第一章 课题背景 1.1 信息采集与检测的意义 测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数,运用科学计算的方法,综合 各种先进技术, 使每个生产环节都能够得到有效的控制,不但保证了生产的规范 化、提高产品质量、降低成本,还确保了生产安全。所以,测量控制技术已经被 广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。 嵌入式系统虽 然起源于微型计算机时代,但是微型计算机的体积、价位、可靠性,都无法满足 广大对象对嵌入式系统的要求,因此,嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道 路就是芯片化道路。 将计算机做在一个芯片上,从而开创了嵌入式系统独立发展 的单片机时代。 单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势, 在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方 面得到了广泛的应用, 特别是单片机嵌入式技术的开发与应用,标志着计算机发 展史上又一个新的里程碑。 作为计算机两大发展方向之一的单片机,以面向对象 的实时控制为己任,嵌入到如家用电器、汽车、机器人、仪器仪表等设备中,使 其智能化。目前国内外各大电气公司,大的半导体厂商正在不断的开发、使用单 片机, 使其无论在控制能力, 减小体积, 降低成本, 还是开发环境的改善等方面, 都得到空前迅速的发展。 温度检测控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中,得到了广泛 应用。在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产 能够顺利的进行, 产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可 以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全 进行,从而提高企业的生产效率。温度检测系统应用十分广阔。 1.2 设计数字显示温度计的意义 随着社会的发展,科技的进步,以及测温仪器在各个领域的应用,智能化已 是现代温度控制系统发展的主流方向。温度测试控制系统,控制对象是温度。温 度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛,比如温室、水池、发酵缸、电源等 场所的温度控制。 而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视,其实在很多场 所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题,本系统设计的目的是实现一种 可连续高精度调温的温度控制系统,它应用广泛,功能强大,小巧美观,便于携 带,是一款既实用又廉价的控制系统。特别是近年来,温度控制系统已应用到人 们生活的各个方面, 但温度控制一直是一个未开发的领域,却又是与人们息息相 关的一个实际问题。 第二章 方案选取与论证 2.1 方案一 采用普通电阻式温度传感器,放大器,A/D 转换器作为测量温度的电路。采 用两种不同材质的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们 不加热的部位就会出现电位差。 这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有 关,和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现,如果精 确测量这个电位差, 再测出不加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温 度。由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为“热电偶” 。不同材质做出 的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是 指加热点温度变化 1℃时,输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热 电偶而言,这个数值大约在 5~40 微伏/℃之间。 热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信 号的影响, 也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度 变化。 由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能 够做成温度传感器。 也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微 的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。 2.2 方案二 采用数字可编程温度传感器作为温度检测元件。 数字可编程温度传感器可以 直接读出被测温度值。 不需要将温度传感器的输出信号接到 A/D 转换器上,减少 了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积。 美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器,在其内部使用了在板(ON-B0ARD)专利技术。 全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 “一线总线”独 特而且经济的特点, 使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全 新概念。现在,新一代的 DS18B20 体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发 挥“一线 也支持“一线总线”接口, 测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C。 现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适 合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电 子产品等。与前一代产品不同,新的产品支持 3V~5.5V 的电压范围,使系统设 计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜,体积更小 它还有很多特性:适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,寄生电源方 式下可由数