智能溫度測量儀開題報告

智能溫度測量儀開題報告開題報告畢業(yè)設(shè)計題目：智能溫度測量儀一、 選題意義和可行性分析溫度測量是現(xiàn)代檢測技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。因此，能夠確?？焖?、準(zhǔn)確地測量溫度的技術(shù)及其裝置普遍受到各國的重視。近年來,利用智能化數(shù)字式溫度傳感器以實(shí)現(xiàn)溫度信息的在線檢測已成為溫度檢測技術(shù)的一種發(fā)展趨勢［1］。智能溫度測量儀自上世紀(jì)70年代初發(fā)生以來，隨著微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展及測控系統(tǒng)自動化、智能化的發(fā)展，建議傳感器準(zhǔn)確度越高、可靠性低、穩(wěn)定性不好，而且具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，并能送檢、自校、自補(bǔ)償。傳統(tǒng)的傳感器已無法滿足用戶這樣的建議。另外，為生產(chǎn)高性能的傳感器，單靠改良材料工藝也很困難，須要利用計算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合去填補(bǔ)其性能的嚴(yán)重不足，產(chǎn)生了功能強(qiáng)大的智能溫度測量儀。所謂智能溫度測量儀，就是一種具有微處理器的，兼具信息檢測、信號處理、信息記憶、邏輯思維與推論功能的測溫系統(tǒng)［2］。就目前來看來看，已有很多形式的智能測溫儀作為產(chǎn)品投入市場，如美國honeywell公司推出的dstj-3000型硅壓阻式智能測溫儀，parscientific公司的1000系列數(shù)字石英智能測溫儀。國內(nèi)近年來也著手智能測溫儀的開發(fā)與研究，許多公司也有產(chǎn)品投入到市場。智能測溫儀因在其功能、精度、可靠性上較普通測溫設(shè)備存有非常大提升，已經(jīng)淪為測溫領(lǐng)域的熱點(diǎn)。近年來，隨著傳感器技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，智能測溫儀發(fā)展很快。發(fā)展高性能的智能溫度測量儀已淪為必然。二、 國內(nèi)外測溫技術(shù)及其發(fā)展趨勢2.1國內(nèi)外測溫技術(shù)現(xiàn)狀隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測使用的溫度計種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法：(1)利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計。利用此原理制成的溫度計大致分成三大類:玻璃溫度計、雙金屬溫度計、壓力式溫度計。利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件。利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛檢測元件之一。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)，因此廣泛作為溫度傳感器的敏感元件。利用熱阻效應(yīng)技術(shù)做成的溫度計。用此技術(shù)做成的溫度計大致可以分為以下幾種:電阻測溫元件、導(dǎo)體測溫元件、陶瓷顯色元件。利用熱輻射原理制成的高溫計。熱輻射高溫計通常分為兩種:一種是單色輻射高溫計，一般稱光學(xué)高溫計；一種是全輻射高溫計，它的原理是物體吸收熱輻射后，視物體本身的性質(zhì)，能將它吸收、透過或反射［2］。2.2國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)的發(fā)展動向隨著對生產(chǎn)效率的要求的不斷提高，對溫度檢測的要求也越來越高，融合現(xiàn)代檢測技術(shù)和控制理論的智能檢測時當(dāng)今溫度檢測的一大趨勢，研究和開發(fā)適應(yīng)場合多樣化、測溫對象多樣化、檢測設(shè)備數(shù)字化以及檢測元件新型化的測溫儀表是國內(nèi)外測溫儀表研究的重點(diǎn)。根據(jù)上述建議，國內(nèi)外溫度測量儀表將向以下幾方面發(fā)展：(1)繼續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)溫度檢測元件，如：熱電偶、熱敏電阻等。(2)加強(qiáng)新原理、新材料、新工藝的開發(fā)，如近來已開發(fā)的碳化硅薄膜熱敏電阻溫度監(jiān)測器，厚膜、薄膜鉑電子溫度監(jiān)測器，硅單晶熱敏電阻溫度監(jiān)測器等。(3)向智能化、集成化方向發(fā)展，新產(chǎn)品不僅必須具備檢測功能，又必須具備推論和指令等多功能，使用微機(jī)向智能化方向發(fā)展［4］。三、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題3.1單片機(jī)和傳感器的挑選單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。選擇器件時應(yīng)考慮其性能是否滿足設(shè)計需求，是否具有良好的技術(shù)支持和文檔支持，是否具有良好的性價比等，其核心是單片機(jī)的選型。在大多情況下，理應(yīng)選擇性價比高的單片機(jī)及其它器件，但在某些特殊場合，當(dāng)性能成為決定因素時，應(yīng)以性能優(yōu)先原則選擇所需的單片機(jī)或其它器件。23.11現(xiàn)在市場上主流的單片機(jī)及他們的特點(diǎn)avr系列：avr單片機(jī)就是atmel公司面世的較為多樣的單片機(jī)，其明顯的特點(diǎn)為高性能、高速度、低功耗。它中止機(jī)器周期，以時鐘周期為指令周期，推行流水作業(yè)。avr單片機(jī)指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可以繼續(xù)執(zhí)行本指令功能，同時順利完成下一條指令的加載。通常時鐘頻率用4~8mhz，故最長指令繼續(xù)執(zhí)行時間為250?125ns［5］。通用寄存器一共32個（r0~r31），前16個寄存器（r0~r15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。avr系列沒有類似累加器a的結(jié)構(gòu)，它主要是通過r16?r31寄存器來實(shí)現(xiàn)a的功能。在avr中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針dptr，而是由x（由r26、r27組成）、y（由r28、r29組成）、z（由r30、r31組成）三個16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能（相當(dāng)于有三組dptr），而且還能作后增量或先減量等的運(yùn)行。avr可以在任兩個寄存器之間展開邏輯運(yùn)算，省卻了比51系列在a中的往復(fù)糾纏avr的片內(nèi)ram的地址區(qū)間為0060~00df（at90s2313）和0060~025f（at90s8515、at90s8535），它們擠占的就是數(shù)據(jù)空間的地址，這些片內(nèi)ram僅僅就是用以存儲數(shù)據(jù)的，通常不具備通用寄存器的功能。當(dāng)程序繁雜時，通用寄存器r0?r31就變得比較用；而51系列的通用寄存器多達(dá)128個（為avr的4倍），編程時就不能存有這種感覺［6］。avr的i/o腳類似pic，它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器，在輸出狀態(tài)下，高電平輸出的電流在10ma左右，低電平吸入電流20ma。雖不如pic，但比51系列強(qiáng)。pic系列：pic單片機(jī)系列就是美國微芯公司（microship）的產(chǎn)品，就是當(dāng)前市場份額快速增長最快的單片機(jī)之一。cpu使用risc結(jié)構(gòu)，分別存有33、35.58條指令（視單片機(jī)的級別而的定），屬于精簡指令集。使用harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，它能夠并使程序存儲器的出訪和數(shù)據(jù)存儲器的出訪并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個周期內(nèi)順利完成兩部分工作，一就是繼續(xù)執(zhí)行指令，二從程序存儲器抽出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個周期（個別除外），這也就是高效率運(yùn)轉(zhuǎn)的原因之3一。此外，它還具備高工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力弱等特點(diǎn)［7］。pic系列單片機(jī)的i/o口是雙向的，其輸出電路為cmos互補(bǔ)推挽輸出電路。i/o腳增加了用于設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器（trisn，其中n對應(yīng)各口，如a、b、c、d、e等），從而解決了51系列i/o腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態(tài)。當(dāng)置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態(tài)；置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當(dāng)?shù)尿?qū)動能力，低電平吸入電流達(dá)25ma，高電平輸出電流可達(dá)20ma。它的a/d為10位，一般能滿足精度要求。51系列：應(yīng)用領(lǐng)域最廣為的八位單片機(jī)首推intel的51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“古老”，存有先入為主的優(yōu)勢。世界存有許多知名的芯片公司都出售了51芯片的核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上展開性能上的擴(kuò)展，使芯片獲得進(jìn)一步的健全，構(gòu)成了一個巨大的體系，直到現(xiàn)在仍在不斷翻修，把單片機(jī)世界傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。有人推斷，51芯片可能將最終構(gòu)成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)mcu芯片［8］。51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。51系列的另一個優(yōu)點(diǎn)就是乘法和乘法指令，這給編程也增添了便捷。八位除以八位的乘法指令，萬雅八位，精度疑比較，用得不多。而八位乘坐八位的乘法指令，其四維十六位，精度還是能夠滿足要求的，用的較多。并作乘法時，只需一條指令就行了，即mulab（兩個乘數(shù)分別在累加器a和寄存器b中。內(nèi)積的低位字節(jié)在累加器a中，高位字節(jié)