高精度溫度測控系統(tǒng)的設計

1、本科學生畢業(yè)論文（設計）題目(中 文):高精度溫度測控系統(tǒng)的設計(英 文):Design of a High-accuracy Temperature Measurement and Control System 姓 名 學 號 院 （系）電子工程系專業(yè)、年級電子信息工程 級指導教師 湖南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設計），是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人

2、完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 本科畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 畢業(yè)論文（設計）任務書課題名稱：高精度溫度測控系統(tǒng)的設計學生姓名： 系 別：電子工程系專 業(yè)：電子信息工程指導教師： 湖南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）任務書1、主題詞、關鍵詞： 熱敏電阻；溫度采集；A/D轉換；單片機2、畢業(yè)論文（設計）內容要求：(1) 系統(tǒng)概述；(2) 總體方案設計與選擇論證(3) 主要器件介紹(4) 各功能模塊電路原理圖及工作原理分析(5) 軟件設計(6) 程序及功能說明(7) 系統(tǒng)仿真(8) 總結3、文獻查閱指引：(1) 通過學校圖書館查閱相關資料；(2) 通過互聯(lián)網(wǎng)在各論文期刊網(wǎng)上搜索相關資料；(3

3、) 指導老師提供的資料以及各權威網(wǎng)站；(4) 同學提供的資料。4、畢業(yè)論文（設計）進度安排：第一階段：2012年11月1日，選題；第二階段：2012年12月25日，開題；第三階段：2013年4月8日，畢業(yè)論文中期檢查；第四階段：2013年4月20日，寫出論文初稿；第五階段：2013年5月8日，畢業(yè)論文定稿；第六階段：2013年5月18日，完成論文答辯。教研室意見： 負責人簽名： 注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經(jīng)教研室審批后一份下達給學生，一份交指導教師，一份留系里存檔。湖南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）開題報告書論文（設計）題目高精度溫度測控系統(tǒng)的設計作 者 姓 名劉 朋所屬系、專業(yè)、年

4、級 電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2009年級指導教師姓名、職稱張新安 教授預計字數(shù)10000開題日期2012.12.25選題的根據(jù)：1）說明本選題的理論、實際意義2）綜述國內外有關本選題的研究動態(tài)和自己的見解溫度是人們在日常生活中接觸最密切的表征物體冷熱程度的物理量，它與人們的生活、動植物的繁衍生息、科學研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關，特別是在生產(chǎn)自動化、生產(chǎn)安全、醫(yī)療保健和環(huán)境保護等行業(yè)中是基本的檢測參數(shù)之一，故研究溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具有很好的現(xiàn)實意義。在傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)中，對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測溫原件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同，產(chǎn)品

5、工藝不同、溫度控制的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而對溫度的控制方法多種多樣。因此我們需要一個更加簡單、高效、穩(wěn)定、適用性好的控制系統(tǒng)。近年來，國內基于單片機的溫度控制系統(tǒng)在技術上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善，功能不斷增強，朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性等方向迅速發(fā)展。但比起國外，我們仍處于起步晚、高度低，技術創(chuàng)新能力薄弱的狀況。技術密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家，自主研發(fā)產(chǎn)品少，缺乏核心技術是硬傷。歐美和日韓的技術最為成熟，幾乎霸占整個智能市場并制定了相關行業(yè)標準，其技術革新、產(chǎn)品換代，使之功能、精度安全性都得到不斷創(chuàng)新。主要內容：(1)

6、列舉幾種典型溫控系統(tǒng)的設計方案，并對各種方案的設計原理及優(yōu)缺點進行分析。(2) 依據(jù)上述優(yōu)缺點的分析，提出一種結構簡單、成本合理的、基于AT89C51單片機的溫控系統(tǒng)的設計方案。并從理論上證明其可行性。(3) 系統(tǒng)的硬件設計：包括主控模塊、測溫模塊、A/D轉換模塊、鍵盤與顯示模塊、通信模塊、報警模塊等的設計。(4) 對各硬件電路模塊進行分析、數(shù)據(jù)計算等得出具體原理圖及各詳細參數(shù)。(5) 系統(tǒng)的軟件設計：包括主控程序部分、溫度報警程序部分、按鍵掃描程序部分等的設計。(6) 對電路進行仿真、調試并對數(shù)據(jù)進行誤差分析，從而驗證此方案的可行性。(7) 本方案的缺點和待改進之處。(8) 結束語及附錄（程

7、序清單及參考文獻）。研究方法：1. 查看相關資料并對資料進行理論分析總結，理清整個設計的思路；2. 與同學討論，向老師請教，深入對設計的理解；3. 以具體問題為中心,建立數(shù)學模型及分析方法；4. 通過實驗仿真測試，對自己提出的方案進行陳述、論證、總結完成期限和采取的主要措施：2012年12月25日開題，2013年5月8日定稿，2013年5月18日前完成答辯；1. 通過實際事情提出問題,查閱資料,找出問題所在；2. 與老師、同學交流,及時向老師匯報進度；3. 查找資料,深入思考,提出方案,解決問題4. 通過模擬仿真形式驗證方案可行性及正確性主要參考資料：1 張新榮. 基于單片機的多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)

8、設計J .工業(yè)控制計算機,2010, 23(7) : 95-98.2 楊偉偉. 淺談基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設計J . 信息與電腦: 理論版, 2010(2) : 50-51.3 馬國華. 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用M . 北京: 清華大學出版社, 2005: 235-238.4 劉衛(wèi)民. 集成溫度傳感器DS1820 原理及應用J . 黑龍江科技信息2008(21) : 52.5 張立科. 單片機典型外圍器件及應用實例M . 北京: 人民郵電出版社, 2006: 127-130.6 李虹, 溫秀梅, 高振天. 基于MSP430 單片機和DS18B20 的小型測溫系統(tǒng)J . 微計算機信息, 2006,

9、 22( 2) : 137-1387 張建波,韓崧.淺談溫度測量的發(fā)展現(xiàn)狀J.計量與測試技術, 2001 , (2) : 14-15.8 王魁漢.溫度測量技術的現(xiàn)狀及展望J .基礎自動化, 1997, (1) : 12619 王皓然, 王銳, 胡明祥. 多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計J.機電信息 2011,(18) : 185-192.10 Zharkov.I.Podolich,V.A Temperature-ControlledSystem for Optical Microscopy in the Temperature Range800KJInstruments and E

10、xperimental Techniques2005, 48(5) .686-689 11 Koechner WSolid-tate laser engineeringM. Springer Science + Business MediaInc，2006: 51.指導教師意見：指導教師簽名： 教研室意見：簽 名： 年 月 日開 題 報 告 會 紀 要時間 2012.12.25地點 3-103教室與會人員姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）張新安教 授潘海軍高級實驗師李 榮講 師唐 云講 師梁曉琳講 師張 丹碩 士會議記錄摘要：1、論題研究的意義：傳統(tǒng)的溫度檢測儀器品種很多，

11、但均存在以下兩個問題：一是在對被測物體的溫度進行讀數(shù)時，需要將測溫儀器暫時離開被測物體，人的肉眼再進行觀察讀數(shù)。因此存在測量可靠性不強，精確度低，讀數(shù)欠直觀等缺點；二是測溫范圍比較小，一般為0100，不能適用于工農(nóng)業(yè)中對較高溫度物體的檢測。而基于AT89C51的高精度溫度測量系統(tǒng)能較好的解決以上傳統(tǒng)的溫度檢測儀器在測量溫度時的不足。2、論題的國內外研究現(xiàn)狀目前, 國內十分重視溫度測量系統(tǒng)方面的研究，這使得溫度測量系統(tǒng)的研究得到進一步的發(fā)展。其方案主要有基于Linux系統(tǒng)+ARM嵌入式系統(tǒng)的方案，該方案原理簡單、體積小、易于擴展，但缺點是ARM相對復雜，且系統(tǒng)造價較高，不利于大規(guī)模推廣；又如以單

12、片機為核心，多個DS18B20在一條總線上工作的多路控制方案，設計靈活簡單，適于推廣，但不足之處是測溫范圍較小。而國外，尤其是歐美和日韓，已經(jīng)在智能領域，取得了先于我們的進展，片上系統(tǒng)已成為其新的研究方向。會議主持人：記 錄 人：年 月 日指導小組意見 負責人簽名： 年 月 日系 部 意 見 負責人簽名：年月日注：此表由學生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導老師和本人各保存一份湖南科技學院畢業(yè)論文（設計）中期檢查表畢業(yè)論文（設計）題 目高精度溫度測控系統(tǒng)的設計學生姓名劉 朋學 號2系 別電子工程系專 業(yè)電子信息工程指導教師張新安檢查日期2013.4.8指導教師檢查情況記載及修改意見：檢查

13、情況記載：1 已查閱各種相關資料，對相關知識有一定的了解和掌握。2 論文內容較為合理；3 介紹現(xiàn)有技術過多，創(chuàng)新性欠佳；4 圖紙、表格較多為復印件；5 參考文獻書寫不規(guī)范；修改意見：1 內容比較少，需要增加內容；2 注意論文格式，請參照湖南科技學院畢業(yè)論文設計模版；3 參考文獻按照學校的規(guī)范寫，同時在正文中出現(xiàn)的位置以上標的形式標出，參考文獻要求10篇以上，且其中要有2篇以上的外文參考文獻；4 盡量突出說明你自己所做的工作，突出自己的獨特之處；5 摘要內容應包括研究的目的、方法、結果和結論；6 圖用Visio繪制，復制到論文的Word文檔中；7 按照畢業(yè)論文撰寫規(guī)范排版。8 圖、表都要采用上下

14、包圍型插入；將多余的部分剪去，居中，大的圖紙壓要縮到與頁面的文字等寬。簽名： 注：此表用于指導教師在學生畢業(yè)論文（設計）初稿完成后對學生執(zhí)行任務書情況進行中期檢查時用，由指導教師填寫。湖南科技學院畢業(yè)設計（論文）指導過程記錄表畢業(yè)論文(設計)題目高精度溫度測控系統(tǒng)的設計學生姓名劉 朋學號2專業(yè)班級電信0904指導教師張新安職稱教 授系(教研室)電子工程系指 導 過 程 記 錄指 導內 容記 錄(一)選題指導：根據(jù)自己所學專業(yè)和特長，選選擇一個通過查閱資料和自己的努力，既能做得來又有一定深度，能反映出自己學術水平的題目。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內 容記 錄(二

15、)查閱資料指導：1、到圖書館查找和借閱與選題有關的文獻和資料；2、從網(wǎng)上檢索和下載與選題有關的文獻和資料；學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內 容記 錄(三)論文開題指導：1、題目應該簡短、明確、有概括性；2、摘要內容應包括研究的目的、方法、結果和結論；3、關鍵詞應采用能覆蓋論文主要內容的通用詞條；4、正文一般應包括緒論、論文主體及結論等部分。5、結論是畢業(yè)論文的總結，要求精煉、準確地概述全文的主要觀點。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內 容記 錄(四)論文寫作指導：主體的內容應包括以下幾個方面：1、畢業(yè)論文總體方案設計與選擇的論證。2、對

16、本研究內容進行較全面、客觀的理論闡述，應著重指出本研究內容中的創(chuàng)新、改進與實際應用之處。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導 過 程 記 錄指 導內 容記 錄(五)論文中期檢查指導：1、加強對選題核心思想的理解；2、參考更多的資料，豐富論文內容；3、盡量突出說明你自己所做的工作，突出自己的獨特之處。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內 容記 錄(六)論文初稿修改指導：1、將不清晰的圖紙用Visio重繪；2、圖、表都采用上下包圍型插入，將多余的部分剪去，居中，壓縮到與頁面的文字等寬；學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內

17、容記 錄(七)論文定稿修改指導：1、按照畢業(yè)論文撰寫規(guī)范排版；2、參考文獻按照學校的畢業(yè)論文撰寫規(guī)范寫，同時在正文中出現(xiàn)的位置以上標的形式標出，要有2篇以上外文參考文獻。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日指 導內 容記 錄(八)論文答辯指導：1、制作一個能反映論文主要內容，可放映510分鐘的ppt 演示文稿，作答辯陳述用。2、掌握研究內容的實際意義、創(chuàng)新、改進和特色之處，設計原理、工作過程等主要內容。學 生 簽 名： 年 月 日指導教師簽名： 年 月 日答辯小組組長意 見組長(簽名)： 年 月 日注：本表與畢業(yè)論文一起裝訂存檔。湖南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）評審表論文題目

18、高精度溫度測控系統(tǒng)的設計作者姓名劉 朋所屬系、專業(yè)、年級電子工程 系 電子信息工程 專業(yè) 2008年級指導教師姓名、職稱張新安 教授字 數(shù)10000定稿日期2013.5.8中文摘要以單片機AT89C51為核心，熱敏電阻PT100和集成運放芯片LM358構成熱電偶測溫電路系統(tǒng)。整個設計圍繞外界溫度變化的采集、顯示和控制來進行探討，闡述了高精度測溫系統(tǒng)設計的軟硬件處理技術。測試結果表明，測溫通道的溫度測量范圍為0+600，測溫誤差不超過0.1，具有顯示溫度、蜂鳴器報警，控制溫度報警門限值調節(jié)裝置等功能。與傳統(tǒng)測溫儀器和測溫系統(tǒng)相比，該電路精度更高，測溫范圍更廣，讀數(shù)直觀方便。該系統(tǒng)經(jīng)過擴展還能同時

19、對多個物體進行溫度測量以及對環(huán)境溫度進行調節(jié)。 關鍵詞（3-5個）熱電阻；溫度采集；A/D轉換；單片機英文摘要Design a single-chip AT89C51 as the core, thermal resistance PT100 and integrated op chip LM358 make up the thermocouple temperature measurement circuit system. the system discussed the collection of outside temperature variation ,display and co

20、ntrol.It also discussed the software and hardware processing technology of the high accurary measuring-temperature system.The testing result shows :the temperature that can be detected range from 0 to 600 of temperaturing channel , minimum error less than 0.1, the system have some function include t

21、emperature can be showed by LCD1602, buzzer alarming, Control temperature adjusting device ,etc. Compared with the traditional temperature measurement instruments and temperature measuring system, this design realized higher precision and higher measuring range ,convenient to read the figures. multi

22、ple objects can be measured at the same time, and it can also adjust the temperature control device through some expansion.關鍵詞(3-5個)thermal resistance；temperature collection；A/D transformation；single-chip指導教師評定成績評審基元評審要素評審內涵滿分指導教師實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到畢業(yè)論文（設計）綜合訓練的目的。10理

23、論意義或實際價值符合本學科的理論發(fā)展，有一定的學術意義；對經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規(guī)模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學科常規(guī)研究方法及相關研究手段（如計算機、實驗儀器設備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能閱讀、

24、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學術論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 指導教師評審意見： 指導教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。評閱教師評定成績評審基元評審要素評審內涵滿分評閱教師

25、實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到畢業(yè)論文（設計）綜合訓練的目的。10理論意義或實際價值符合本學科的理論發(fā)展，有一定的學術意義；對經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規(guī)模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和

26、手段的運用能力能運用本學科常規(guī)研究方法及相關研究手段（如計算機、實驗儀器設備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學術論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 評閱教師評審意見： 評閱教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為

27、優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。湖南科技學院本科畢業(yè)論文（設計）答辯記錄表論文題目高精度溫度測控系統(tǒng)的設計作者姓名劉 朋所屬系、專業(yè)、年級電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2009年級指導教師姓名、職稱張新安 教授答 辯 會 紀 要時間2013.5.18地點3-103教室答辯小組成員姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）張新安教 授潘海軍高級實驗師李 榮講 師唐 云講 師梁曉琳講 師張 丹碩 士答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：1 為什么選用PT100進行溫度采集？答：本設計初衷是設計一個精度高、測溫范圍廣、穩(wěn)定高效且

28、性價比高的系統(tǒng)，而PT100的精度能精確到0.1，測溫范圍為0 +600，其三線制設計相較于普通二線制設計的熱敏電阻具有更可靠的穩(wěn)定性，其低廉的價格和相對高效的性能使之具有較高的性價比。所以采用PT100能夠在滿足設計要求的條件下節(jié)省成本，便于推廣。2 鍵盤電路的每個鍵能實現(xiàn)什么功能？答：按鍵電路的設計可以方便的對報警溫度進行設置。通過按鍵K3，K4 可以對報警溫度進行設置，當按下K3按鍵時，將報警溫度上調1。當按下K4按鍵時，將報警溫度下調1。會議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯小組意見評語：評定等級： 負責人（簽名）： 年 月 日系學位委員會意見評語：論文（設計）最終評定等級：負責人（簽

29、名）： 系部（公章） 年月 日校學位委員會意見評語：評定等級： 負責人（簽名）： 年月 日目 錄緒論11 系統(tǒng)總體設計31.1 系統(tǒng)設計要求31.2 系統(tǒng)設計原則31.3 系統(tǒng)的組成與工作原理42 硬件電路設計52.1 主控制電路設計52.2 測溫電路設計62.3 A/D轉換電路設計72.4 液晶顯示電路設計82.5 通信電路設計92.6 溫度報警電路設計102.7 按鍵電路設計113 軟件設計123.1 主程序設計123.2 溫度報警程序設計133.3 按鍵掃描程序設計134系統(tǒng)調試與仿真14結論18參考文獻19附錄A20附錄B21致 謝28插圖索引圖1.1系統(tǒng)總體結構圖4圖2.1主控制電路

30、圖6圖2.2 測溫電路圖7圖2.3 A/D轉換電路圖8圖2.4 顯示電路圖9圖2.5 串口通信電路圖10圖2.6溫度報警電路圖10圖2.7 按鍵電路圖11圖3.1 主程序流程圖12圖3.2 溫度報警程序流程圖13圖3.3 按鍵掃描程序流程圖13圖4.1 當前溫度顯示仿真圖15圖4.2 溫度報警仿真圖16圖4.3 報警溫度調節(jié)仿真圖17高精度溫度測控系統(tǒng)的設計摘 要以單片機AT89C51為核心，熱敏電阻PT100和集成運放芯片LM358構成熱電偶測溫電路系統(tǒng)。整個設計圍繞外界溫度變化的采集、顯示和控制來進行探討，闡述了高精度測溫系統(tǒng)設計的軟硬件處理技術。測試結果表明，測溫通道的溫度測量范圍為0

31、+600，測溫誤差不超過0.1，具有顯示溫度、蜂鳴器報警，控制溫度報警門限值調節(jié)裝置等功能。與傳統(tǒng)測溫儀器和測溫系統(tǒng)相比，該電路精度更高，測溫范圍更廣，讀數(shù)直觀方便。該系統(tǒng)經(jīng)過擴展還能同時對多個物體進行溫度測量以及對環(huán)境溫度進行調節(jié)?！娟P鍵詞】熱敏電阻；溫度采集；A/D轉換；單片機Design of a High-accuracy Temperature Measurement and Control SystemAbstractDesign a single-chip AT89C51 as the core, thermal resistance PT100 and integrated o

32、p chip LM358 make up the thermocouple temperature measurement circuit system. the system discussed the collection of outside temperature variation ,display and control.It also discussed the software and hardware processing technology of the high accurary measuring-temperature system.The testing resu

33、lt shows :the temperature that can be detected range from 0 to 600 of temperaturing channel , minimum error less than 0.1, the system have some function include temperature can be showed by LCD1602, buzzer alarming, Control temperature adjusting device ,etc. Compared with the traditional temperature

34、 measurement instruments and temperature measuring system, this design realized higher precision and higher measuring range ,convenient to read the figures. multiple objects can be measured at the same time, and it can also adjust the temperature control device through some expansion.【Key words】AVS-

35、M; video coding; sub-pixel motion estimation; prediction vector緒論傳統(tǒng)的溫度檢測儀器在讀數(shù)時，需要將測溫儀器暫時離開被測物體，人的肉眼再進行觀察讀數(shù)。因此存在測量可靠性不強，精確度低，讀數(shù)欠直觀，等缺點。而基于AT89C51的高精度溫度測量系統(tǒng)能較好的解決以上傳統(tǒng)的溫度檢測儀器在測量溫度時的不足。在工農(nóng)生產(chǎn)中，許多產(chǎn)品對溫度范圍要求嚴格，不僅要求對溫度進行不斷的測量，還要能夠對溫度進行控制。在一些高精尖領域，如航天領域對溫度的檢測和控制要求更加嚴格。傳統(tǒng)的溫度檢測儀器功能簡單，可靠性不強，精確度低，讀數(shù)欠直觀，可測范圍小。普通的溫

36、度檢測儀器品種很多，但均存在以下兩個問題：一是在對被測物體的溫度進行讀數(shù)時，需要將測溫儀器暫時離開被測物體，人的肉眼再進行觀察讀數(shù)。測量可靠性不強，精確度低。二是測溫范圍比較小，一般為0100，不能適用于工農(nóng)業(yè)中對較高溫度物體的檢測1。而基于AT89C51的高精度溫度測量系統(tǒng)設計能夠很好的克服上述缺點。溫度測量方法有很多, 也有多種分類。大致可以分為兩大類：接觸式測溫方法和非接觸式測溫方法。其中接觸式測溫方法又包括膨脹式測溫、電量式測溫和接觸式光電、熱色測溫等方法。非接觸式測溫方法主要包括輻射式測溫、光譜法測溫、激光干涉式測溫以及聲波測溫方法等2。由于各種測溫原理的不同，所以使用的測溫儀器也各

37、不相同。俄羅斯利用聲速在氣體中與溫度的關系, 研制了電聲氣體溫度計, 在2 K273 K溫度范圍內測定熱力學溫度的誤差約為0.01,并可得到0.001K0.0005K的復現(xiàn)性。與傳統(tǒng)的測溫儀器相比，這類測溫儀器，具有可靠性強，精度高的優(yōu)點，但是由于此類測溫儀器對材料的要求較高，所用儀器價格較高,不能得到廣泛的使用。目前國內十分重視溫度測量系統(tǒng)方面的研究，這使得溫度測量系統(tǒng)的研究得到進一步的發(fā)展，如安徽大學的何宗虎等人提出的基于單片機的高精度溫度測量系統(tǒng)采用AT89S52芯片，DS18B20溫度傳感器，數(shù)碼管顯示溫度，整個系統(tǒng)具有結構簡單, 測量精度高, 傳輸距離遠的特點，但是數(shù)碼管顯示溫度會造

38、成溫度顯示不清晰的情況3。如江蘇大學的李丹丹等人提出的基于ARM 的多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計?；贚inux 操作系統(tǒng)在ARM 嵌入式系統(tǒng)上的通用多路工業(yè)溫度控制系統(tǒng)。以ARM9 為控制器,運用分時選通進行采溫,可控硅調節(jié)方式控溫, 并采用改進型極限環(huán)法進行PID 算法參數(shù)整定。該方案原理簡單、體積小、易于擴展。不足之處是ARM相對較復雜，整套系統(tǒng)造價較高，不適合廣泛推廣4。又如中北大學的胡皓然等人提出的多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計，以80C51 單片機為核心，多個DS18B20 在一條單總線上工作，完成對溫度的實時監(jiān)測和超限報警任務，設計簡單靈活，適于推廣，不足之處是測溫范圍較小5。 本設計基于AT

39、89C51的高精度測溫系統(tǒng)設計，溫度信號采集以PT100作為測溫探頭，可靠性高，測溫誤差不超過0.1，測溫范圍為0 +600。采集的信號經(jīng)過集成運放LM358放大后通過A/D轉換器轉換輸入到單片機，單片機對信號進行處理后將讀數(shù)和溫度顯示到LCD1602液晶屏，讀數(shù)方便直觀，還具備報警功能，通過擴展口可對溫度調節(jié)裝置進行控制。1 系統(tǒng)總體設計1.1 系統(tǒng)設計要求系統(tǒng)要完成的設計功能如下：1、實現(xiàn)對溫度參數(shù)的實時采集，測量溫度：根據(jù)測量空間或設備的實際需要，由溫度傳感器對關鍵溫度敏感點進行測量，由單片機對各路數(shù)據(jù)進行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、存儲，實現(xiàn)溫度的測量。2、實現(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時報警。測溫范圍：

40、0600測溫精度：正負0.11.2 系統(tǒng)設計原則要求單片機系統(tǒng)應具有可靠性高、操作維護方便、性價比高等特點。l、可靠性高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)，都應該將可靠性作為首要的設計準則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進行軟硬件濾波：系統(tǒng)自診斷功能等。2、操作維護方便在系統(tǒng)的軟硬件設計時，應從操作者的角度考慮操作和維護方便，盡量減少對操作人員專用知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內置或簡化的方法。同時系統(tǒng)應配有現(xiàn)場故障

41、診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。3、性價比單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關鍵因素。因此，在設計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。1.3 系統(tǒng)的組成與工作原理以單片機為控制核心，采用溫濕度測量，通信技術，誤差修正等關鍵技術，以溫度傳感器作為測量元件，構成溫度測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)，可分為溫度測量電路，A/D轉換及濾波電路，顯示電路，報警電路，見圖1.1。選用的主要器件有：溫度傳感器PT100鉑電阻，AT89C

42、51單片機，12位的A/D轉換器TLC2543，LCD1602液晶屏顯示。圖1.1主控制電路圖測溫電路采集外界溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過集成運放LM358放大后再通過12位的A/D轉換器TLC2543轉換成數(shù)字信號傳給單片機，單片機將接收到的數(shù)據(jù)轉換處理后，傳送給液晶顯示電路進行顯示，同時判斷當前所測得的溫度是否超過溫度門限值，若超過則溫度報警電路工作，否則溫度報警電路不工作。圖1.1系統(tǒng)總體結構圖本系統(tǒng)以單片機AT89C51為核心，數(shù)據(jù)采集、顯示、報警以及上傳至計算機進行數(shù)據(jù)處理都要通過單片機。數(shù)據(jù)采集通過鉑電阻溫度傳感器PT100完成；將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大及A/D轉換后通過單片機進行處

43、理；由LCD1602液晶顯示實時接收的數(shù)值；當測量的溫度超出預警值時，溫度報警電路將發(fā)出相應的報警指示。在這個系統(tǒng)中單片機部分采用語言為匯編和C語言混合編程，計算機部分采用VC+。2 硬件電路設計本系統(tǒng)由溫度采集電路、A/D轉換電路、主控電路、溫度報警電路、液晶顯示電路，串口通信電路，按鍵電路七個部分組成。其中溫度采集電路，將采集所測量環(huán)境溫度信號，同時通過集成運放將采集的信號放大，A/D轉換電路將采集的模擬信號轉換為數(shù)字信號，再輸入到單片機進行相應的處理。液晶顯示電路顯示溫度測量儀器當前所測得的溫度，溫度報警電路提供報警信息，預示當前溫度已經(jīng)超過設定溫度的門限值。串口通信電路為單片機程序的燒

44、錄和修改提供了方便。按鍵電路為特定的觀察需要提供了方便，通過按鍵可以設置溫度報警的門限值。系統(tǒng)總電路圖見附錄A。2.1 主控制電路設計單片機作為主控制電路的核心，全部的控制都靠它來完成。從功能和價位以及本題目要求來看，我們選擇的AT89C51是一帶有2K字節(jié)快閃可編程可擦除存儲體(EEPROM)的低電壓、高性能8位CMOS微型計算機。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術制造并和工業(yè)標準MCS51指令集和引腳結構兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和快閃存儲器，ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51是一強勁的微型計算機，它對許多嵌入式控制的應用，提供了一種高度靈活和成本低的解決辦法。ISP在系統(tǒng)

45、可編程，無需專用編程器，可通過串口直接下載程序，內置看門狗，通用IO口最多可達36個，共有4個16位的定時器，外部晶體和內部RC振蕩源可以進行選擇，在ISP下載程序時可以進行設置6。在AT89C51的引腳端XTAL1和XTAL2跨接晶振CRY1（11.0592MHz或12MHz）和電容C1、C2（30pF）構成單片機時鐘電路。主控制電路圖如圖2.1所示。圖2.1 主控制電路圖2.2 測溫電路設計 本設計采用鉑電阻測溫，故需設計高精度的測溫電路。考慮溫度測量數(shù)據(jù)的可靠性和精確性以及測溫范圍廣（0+600）的要求，故選用鉑電阻PT100和放大器LM358組成熱電偶測溫電路，其中熱電阻的測溫范圍為（

46、0+600）。放大器LM358是一款低成本，高精度儀表放大器。它具有低功耗(最大工作電流為1.3mA),低輸入偏置電流（最大值為1.0nA）的特點7。綜上本設計可靠性強，測量精度高，使測量的理論溫度達到了設計要求。測溫電路圖如圖2.2所示。圖2.2 測溫電路圖2.3 A/D轉換電路設計在單片機控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量。但是大多數(shù)單片機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉換(A/D轉換)，才能夠實現(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。完成A/D轉換的器件即為A/D轉換器。A/D轉換器的主要性能參數(shù)有：(

47、1) 分辨率表示A/D轉換器對輸入信號的分辨能力。A/D轉換器的分辨率以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示；(2) 轉換時間指A/D轉換器從轉換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。不同類型的轉換器轉換速度相差甚遠；(3) 轉換誤差表示A/D轉換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示；(4) 線性度 線性度指實際轉換器的轉移函數(shù)與理想直線的最大偏移。目前有很多類型的A/D轉換芯片，它們在轉換速度、轉換精度、分辨率以及使用價值上都各具特色，其中大多數(shù)積分型或逐次比較型的A/D轉換器對于高精度測量，其轉換效果不夠理想8。溫度控制中A/D轉換是非常重要的一

48、個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的電路設計方法是在A/D轉換前增加一級高精度的測量放大器，這樣就增加了成本，電路也較為復雜。綜合考慮，本系統(tǒng)選用12位AD轉換芯片TLC2543作為本溫控系統(tǒng)的A/D轉換器。A/D轉換電路圖如圖2.3所示。圖2.3 A/D轉換電路圖2.4 液晶顯示電路設計 顯示的方式很多，主要分為兩類：LED 顯示，LCD顯示。前者顯示亮度高，制作成本低，適合做遠距離顯示，但由于其耗電較大，所用端口隨顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的時間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費硬件制作時間，就該題目要求來說，需要顯示兩路不同的溫度和工作狀態(tài)，以及溫度變化曲線，若采用L

49、ED顯示則電路結構較復雜，且不容易顯示溫度變化曲線，從上面諸多不利因數(shù)來看，采用LCD顯示比較理想。LCD最常用的有1602液晶模塊和12864模塊。雖然由于1602只能顯示字母和阿拉伯數(shù)字，但是價格便宜，當今完全可以實現(xiàn)顯示功能。而12864是圖形點陣,能夠顯示圖形和漢字,當然也可以顯示字母和阿拉伯數(shù)字,但是價格昂貴。綜合上述因素，液晶顯示電路選用型號為LCD1602的顯示器件。顯示電路圖如圖2.4所示。圖2.4 顯示電路圖2.5 通信電路設計 串口通信電路主要由MAX232芯片和母頭臥式的DB9直插座構成，MAX232芯片實現(xiàn)了單片機TTL電平到電腦RS232電平之間的轉換，即把TTL電平從0V和5V轉換到3V-15V或-3V- -15V之間。從而可以方便的對單片機進行程序燒錄。串口通信電路如圖2.5所示。上半部分電容C34，C37，C35，C38 ，及V+,V- 是電源變換部分。由于器件對電源噪聲很敏感，因此VCC必須要對地加去耦電容C36， 其值為0.1uF(104P),電容C34，C37，C35，C38 應取1.0uf/16V的電解電容，經(jīng)大量實驗及實際應用，這4個電容都可以選用0.1ufde 非極性瓷片電容代替1.0uf/16V的電解電容，且四個電容設計時應靠近MAX232芯片，以提高抗干擾能力。其數(shù)據(jù)傳輸過程如下：MAX232的11腳T1IN 接單片機TXD端P