本科毕业设计(论文)开题报告

题目：基于单片机的电子温度计的设计

√ 课 题 类 型： 设计□ 实验研究□ 论文□

学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 学 院： 指 导 教 师： 开 题 时 间：

一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）

设计内容：

本课题的要求：以单片机为处理核心设计电子体温计。显示精度为0.1°C。当温度处在35°C——40°C之间时，还可在显示的温度值后面加低体温、正常、低热、超高热等友情提示。该体温计的温度测量范围为-55°C——125°C，所以，还可用于其他温度的测量。

根据系统的要求，我采用的是AT89S52单片机与数字温度传感器DS18B20 相连,对其采集到的温度电信号进行处理, 再经过滤波和放大, 把温度的标准电信号提取出来进行A/D 转换, 最终在液晶显示器( LCD)上显示出来。

研究意义：温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验中，有特别重要的意义。传统所使用的温度计通常都是精度为1°C和0.1°C的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都紧密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。电子体温计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温速度快、测温准确、携带方便等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对温度比较准确的场所，或科研实验室使用。电子体温计和传统的水银体温计相比更安全可靠，我们都知道水银有剧毒，如果破损可能带来玻璃扎伤或水银污染的隐患。

二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）

温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、

热电偶温度计、半导体集成数字温度计等。在电子式温度计中，传感器是它的重要组成部分，温度计的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。温度传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型温度传感器，从而构成性能优良的温度监控系统。

温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；主要是能够进行非电量和电量之间转换；模拟集成温度传感器/控制器；智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

传统的分立式温度传感器——热电偶传感器：热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。

模拟集成温度传感器：集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。

智能温度传感器：智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。智能温度传感器包括数字温度传感器和石英温度传感器。数字温度传感器被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。用石英作为温度传感器的数字温度计可实现多种功能：用于热化疗仪中对药液的温度进行测量，能获得较好的测温效果；用于温度检测系统，测温系统可用于各行各业中。电子温度计的发展方向：

由于水银体温计使用方便、精度高，因而应用很广。再加上测温方法及其结构都已成熟，没多大改进余地，人们对它的研究失去了信心，至今几乎没有什么进展。由于用水银体温计进行体温监测很不方便，水银的污染的可能也很严重等，为了正确测量人体局部温度，促使人们开发了各种不同的测温仪器和测温方法。虽然水银体温计仍不愧是一个精度高、便宜、使用方便的测温仪器。现在已有许多医院采用了电子体温计，用其它电子仪器测量体温也日益普及。这一事实至少表明，电子测温仪器的性能已接近水银温度计的性能。它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着显著的优势，精度要求也能和传统的水银体温计相媲美。

进入21世纪后，数字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的方向迅速发展。

提高测温精度和分辨力：20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1℃。目前，国外已相继推出多种高速度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9～12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5～0.0625℃。

增加测试功能：新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。智能温度控制器适配各种微控制器，构成智能化温控系统，它们还可以脱离微控制器单独工作，自行构成一个温控仪。

总线技术的标准化与规范化：目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

可靠性及安全性设计：传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术，其噪声容限低，抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器，普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ转换器，它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号，再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术，来提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要求低，由于采用了数字反馈方式，因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。 三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径） 研究方案：

基于AT89S52单片机实现的电子体温计的具体方案如下图所示。该方案主要包括了温度传感器、放大器、A/D转换器、键盘控制电路、单片机电路、数码管显示电路等。

根据温度范围和精度选择DS18B20 型的温度传感器，利用运算放大器将温度信号转换为电压信号。采集完成以后输入单片机AT89S52的A/D口，对模拟量进行采样，转化为数字信号，单片机对采集的信号进行处理，根据采集的信号与温度的数学关系，将电信号转化为温度值。用数码管显示出温度值。

单 → A LCD显示波形 温 → → → → 数码管显示预置造值 度 传 感器 放 大 器 / D 转 换 器 片 机