基于熱敏電阻的畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目：基于單片機(jī)的熱敏電阻數(shù)字溫度計設(shè)計系 （部） 應(yīng)用電子與通信技術(shù)系專 業(yè) 自動化 學(xué) 生 李巨龍 學(xué) 號 1089131235 班 號 0891312 指導(dǎo)教師 于立君 開題報告日期 哈工大華德學(xué)院說 明一、開題報告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：1通過學(xué)生對文獻(xiàn)論述和方案論證，判斷是否已充分理解畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容和要求2進(jìn)度計劃是否切實可行；3是否具備畢業(yè)設(shè)計所要求的基礎(chǔ)條件。4預(yù)計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施；5主要參考文獻(xiàn)。二、如學(xué)生首次開題報告未通過，需在一周內(nèi)再進(jìn)行一次。三、開題報告由指導(dǎo)教師填寫意見、簽字后，統(tǒng)

2、一交所在系（部）保存，以備檢查。指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽字： 檢查日期： 一、課題的背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的出現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。而溫度控制作為其中的一個分支，所起的作用也越來越重要。溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面；在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中；人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行可編程控制,不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點；而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)；從而大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,通過單片機(jī)對被控對象進(jìn)行控制日益成

3、為今后溫度控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。在電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，一些功能強大的元器件價格不斷下降，使其性價比不斷得到提高，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。本文就是采用32位的ARM微處理器核LPC2142代替?zhèn)鹘y(tǒng)的805l單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和溫度實時采集和現(xiàn)實，并能達(dá)到上傳數(shù)據(jù)。二、目的意義 目前，國際上一些著名的IC廠家已開始研制單片機(jī)測溫系統(tǒng)，所以單片機(jī)控制下的溫度控制器具有很好的發(fā)展空間。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命

4、。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的ARM系列單片機(jī)的出現(xiàn)，由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運算精度。以往，在實際測控系統(tǒng)中，多采用熱敏電阻器或熱電偶測量溫度。這種溫度采集電路有時需要冷端補償電路，這樣就增加了電路的復(fù)雜性；而且電路易受干擾，使采集到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。把單片機(jī)應(yīng)用于溫度控制中，采用單片機(jī)做主控單元，無觸點控制，可完成對溫度的采集和控制的要求。可以應(yīng)用到電子儀表、家用電器和節(jié)能裝置等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化、多功能化。三、技術(shù)要求1、選用適當(dāng)?shù)臒崦魝鞲衅鳎⒄撟C其相關(guān)檢測機(jī)理；2、設(shè)計硬件電路，要求設(shè)計信號調(diào)理電路、放大電路、顯示電路以及

5、報警電路等；3、 熱敏電阻溫度的轉(zhuǎn)換原理 熱敏電阻是溫度傳感器的一種，他由仿陶瓷半導(dǎo)體組成。熱敏電阻(NTC)不同于普通的電阻，他具有負(fù)的電阻溫度特性，即當(dāng)溫度升高時，其電阻值減小。熱敏電阻的阻值溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性較大，因此在使用時要進(jìn)行線性化處理。線性化處理雖然能夠改善熱敏電阻的特性曲線，但是比較復(fù)雜。為此，在要求不高的一般應(yīng)用中，常做出在一定的溫度范圍內(nèi)溫度與阻值成線性關(guān)系的假定，以簡化計算。使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恒定的電流，電阻兩端就可測到一個電壓，然后通過公式下面的公式可求得溫度：T為被測溫度；T0為與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù)；K為與熱敏電阻特性有

6、關(guān)的系數(shù)；VT為熱敏電阻兩端的電壓。 根據(jù)這一公式，如果能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數(shù)T0和K，則可以計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測的溫度，這樣就把電阻隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)系了。數(shù)字式電阻溫度計設(shè)計的主要工作，就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到單片機(jī)中，然后通過軟件方法計算出溫度值，再進(jìn)行顯示處理。 圖1 熱敏電阻阻值溫度的特性曲線4、軟件設(shè)計由前面熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理的簡述可知：熱敏電阻特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較大，又由于非線性處理比較復(fù)雜，在本文設(shè)計要求不是很高的情況下可以做以簡化來處理。 、 溫度計算程序 在公式T=T0KVT中，系

7、數(shù)值K是一個很小的數(shù)。為了方便計算，取擴(kuò)大256倍后的K值和VT作乘積，即256×K×VT。相乘后，對乘積只取高8位舍棄低8位，就可以抵消系數(shù)值K擴(kuò)大256倍的影響，得到正確的結(jié)果。 此外，從圖1中熱敏電阻的阻值溫度特性曲線可以看出，在+10150的溫度范圍內(nèi)，阻值與溫度的關(guān)系線性度較好。通常就把這個溫度范圍作為有效溫度范圍。當(dāng)溫度超出這個范圍時，用數(shù)碼管全部顯示F作為標(biāo)志。  由于有效溫度范圍沒有超過150，所以溫度顯示用3位數(shù)碼管，三只數(shù)碼管LED1，LED2和LED3顯示溫度值。圖2 軟件系統(tǒng)流程圖3、硬件電路設(shè)計 硬件設(shè)計主要包括：可調(diào)基準(zhǔn)電源

8、、ARM單片機(jī)最小系統(tǒng)（復(fù)位電路 晶振電路 單片機(jī)燒寫電路）、電源設(shè)計、顯示模塊 、傳感器模塊 。熱敏電阻NTC串聯(lián)上一個普通電阻R，再接+5V電源，取RT兩端電壓，并送入微控制器LPC2142的AINl(P028引腳)通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換啟動方式以及轉(zhuǎn)換通道的選擇可通過設(shè)置ADC控制寄存器ADC0DR來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過一個同步、全雙工串行SPI接口輸出到LED顯示驅(qū)動器MCl4489進(jìn)行溫度的實時顯示。  ARM微控制器LPC2142簡介 ARM 7 TDMI-S核是通用的32位微處理器核，采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，具有高性能和低功耗特性。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機(jī)

9、(RISC)原理設(shè)計的，指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計算機(jī)要簡單得多。ARM 7 TDMI-S處理器使用流水線技術(shù)，處理和存儲系統(tǒng)的所有部分都可以連續(xù)工作。這樣，使用一個小的、廉價的處理器核就可以非常容易地實現(xiàn)很高的吞吐量和實時的中斷響應(yīng)。 LPC2142：LPC2142是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的3216位ARM7TDMI-s CPU的微控制器，內(nèi)嵌有64 kB的高速FLASH存儲器和16 kB的片內(nèi)SRAM。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速器接口使32位代碼能夠在最高時鐘頻率下運行，對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30，而其性能的損失

10、卻很小。 LPC2142內(nèi)部帶有一個10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其主要特性為： (1)6個引腳復(fù)用為輸入腳； (2)掉電模式； (3)測量范圍O VVref通常為3 V，不超過VDDA電壓)； (4)每個轉(zhuǎn)換器包含一個可編程分頻器，可將時鐘調(diào)整至逐次逼近轉(zhuǎn)換所需的45 MHz(最大)。這樣，10位轉(zhuǎn)換時間大于或等于455s； (5)一個或多個輸入的突發(fā)轉(zhuǎn)換模式； (6)可選擇由直接啟動、輸入跳變或定時器匹配信號觸發(fā)轉(zhuǎn)換； LPC2142內(nèi)部還擁有一個硬件SPI(Serial Peripheral Interface)接口。他是一個同步、全雙工串行接口，最大數(shù)據(jù)位速率為時鐘速率的1/8，可配置

11、為主機(jī)或者從機(jī)。LPC2142引腳接線圖LED顯示驅(qū)動管理芯片MC14489MCl4489是美國MOTOROLA公司生產(chǎn)的串行接口LED顯示驅(qū)動管理芯片。其輸入端與系統(tǒng)主CPU之間只有3條I/0口線相聯(lián)，用來接收待顯示的串行數(shù)據(jù)。輸出端既可以直接驅(qū)動七段LED顯示器，也可以驅(qū)動指示燈。 MCl4489內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)接收/譯碼/掃描輸出/驅(qū)動顯示所需的全部電路，僅需要外接一具電流設(shè)定電阻就可以對LED的顯示高亮度進(jìn)行控制。每個MC14489芯片可以用以下任意一種顯示方式進(jìn)行顯示：5位LED數(shù)字加小數(shù)點顯示； 4位半數(shù)字加小數(shù)點帶符號顯示；25支指示燈顯示；5位半數(shù)字顯示。該芯片內(nèi)含的譯碼器電路可

12、輸出七段格式的數(shù)字09，16進(jìn)制的字母AF以及15個字母和符號。 用MC14489構(gòu)成顯示電路既不用加任何限流電阻，也不用附加反相或驅(qū)動電路，電路設(shè)計非常簡捷。 MC14489芯片采用特殊的設(shè)計技術(shù)，使其電源引腳在大電流工作的情況下仍具有最低的尖峰和較小的EMI(電磁交互干擾)。 四、研究進(jìn)度計劃本課題的進(jìn)度安排如表1所示序號名稱周數(shù)起止時間備注1需求分析1周2010.09.262010.10.072方案論證1周2010.10.072010.10.103硬件設(shè)計2周2010.10.102010.10.224軟件編碼與調(diào)試4周2010.10.232010.11.195總體聯(lián)調(diào)2周2010.11.202010.11.306撰寫論文3周2010.11.302010.12.10五、主要參考文獻(xiàn)1 孫立紅.多路溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計J .沈陽建筑大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)