数字温度传感器测温显示系统毕业设计报告
(报告内容包括研究意义、国内外发展、研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤和参考文献等。).)
1)项目的研究意义。
随着现代信息技术的快速发展和传统工业改造的逐步实现，可以独立工作的温度检测和显示系统在许多领域得到应用，使得温度控制在生产和生活中得到广泛应用。
温度是日常生活、工业、医学、环保、化工、石油等领域最常用的物理量。测量温度的基本方法是用温度计直接读取温度。测量温度最常用的工具是各种温度计，如水银玻璃温度计、酒精温度计等。它们往往以刻度的形式表示温度，人们必须通过读取刻度值来测量温度。由单片机和温度传感器组成的电子智能温度计可以直接测量温度，得到温度的数字值，简单方便，直观准确。与传统温度计相比，本设计中介绍的数字温度计具有读数方便、测温范围宽、测温准确等优点，其输出温度以数字显示，主要用于测温准确的场所或科研实验室。设计控制器采用单片机AT89S51，测温传感器采用DS18B20，LCD1602液晶显示能准确满足上述要求。
2)国内外的发展
目前温度计的发展非常快，从最初的玻璃温度计管温度计到现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。主要的温度仪表，如热电偶、热电阻、辐射温度计等，技术上已经成熟，但只能用于传统场合，不能满足简单、快速、准确测温的要求，特别是在高科技领域。因此，各国专家竞相开发各种新型温度传感器和特殊实用的测温技术，如利用光纤、激光和遥感或存储技术的新型温度计，并已投入实用。
2008年以来，我国数字温度计和恒温器市场发展迅速，产品产量持续扩大。国家产业政策鼓励电子体温计和温控器行业向高新技术产品方向发展，国内企业新投资项目投入逐步增加。投资者越来越关注电子体温计和温控器行业，使得电子体温计和温控器行业的发展需求增加。为了克服传统方法的缺点，本文研究了一种基于单片机的温度控制系统。
3)研究内容和方法。
采用数字温度传感器作为检测器件，进行单点温度检测。温度值由LCD1602液晶直接显示，采用单片机系统作为电子体温计的控制和显示系统。
该系统从以下三个方面考虑:
(1)探测温度范围为0℃ ~ 100℃，探测分辨率为0.5℃。
(2)使用LCD1602显示温度值。
(3)超过报警值(自定义)时，应给出报警提示。
DS18B20的感温功能主要用于检测当前温度值，当前温度值通过液晶显示。当检测到的温度值超过设定的温度范围时，会发出报警提醒，达到准确检测的目的。
该系统主要由四部分组成:
1)温度检测模块，也就是传感器数据采集部分，如果使用热敏电阻可以满足40℃到90℃的测量范围，但是热敏电阻的精度、重复性和可靠性较差，不适合检测1℃的信号，所以可以使用智能集成数字温度传感器DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装。测温范围为-55℃ ~+125℃，可编程9位~ 12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃。测得的温度以符号扩展的16位数字量模式串行输出。其工作电源可在远端引入或以寄生电源方式产生；一条线上可以连接多个DS18B20，CPU只需要一条端口线就可以和多个DS18B20进行通信，占用微处理器的端口较少，节省了大量的引线和逻辑电路。
2)温度显示部分可采用LED数码管或LCD液晶显示。该模块选用LCD1602。
3)上下报警调节模块通过按钮设定报警温度，并使用蜂鸣器报警。
4)单片机主板智能模块主要指单片机，主要完成传感器信号的接收和处理。在这个模块的设计中，首先要选择单片机，考虑到性能和成本，选择AT89S52。
整个系统在AT89S52的控制下工作。工作过程如下:首先温度按钮设定上下限温度范围，然后温度传感器DS18B20采集当前温度信号，单片机接收该信号，经过处理显示在液晶LCD1602上。如果测得的温度超过设定范围，蜂鸣器将发出报警信号。
鉴于此，本次毕业设计的目标是:
(1)设计电子体温计的信号检测部分。
(2)电子体温计信号处理部分的设计。
(3)电子体温计主控制器的设计。
(4)设计了电子体温计的显示部分和报警部分。
(5)编写并调试相关软件设计。
(6)实验平台建设
(7)整机调试
4)全球传感器的未来发展趋势和四个重要领域(转)
近年来，对传感器技术新原理、新材料、新技术的研究更加深入和广泛，新品种、新结构、新应用不断涌现。其中，？五个转变？成为其发展的重要趋势。
一个是智能化，两个发展轨迹齐头并进。一个方向是各种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成。，可全部或部分实现信号检测、变换处理、逻辑判断、函数计算、双向通信，以及内部自检、自校准、自补偿、自诊断。它具有低成本、高精度信息采集、数据存储和通信、编程自动化和功能多样化的特点。比如美国LinearTechnology的智能传感器，有一个基于ARM架构的32位处理器。另一个方向是软测量技术，即智能传感器和人工智能的结合。目前已经出现了各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高智能传感器，并在智能家居等方面得到了应用。例如，NEC开发了一种新方法来简化对大量传感器的监控？不变量分析技术？，今年已投入基础设施系统使用。
二是移动化，无线传感器网络技术应用加速。无线传感器网络技术的关键是克服节点的资源约束(能量供应、计算和通信能力、存储空间等。)并满足传感器网络可扩展性和容错性的要求。这项技术被麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为未来对人类生活产生深远影响的十大新兴技术之首。目前，研发重点集中在路由协议设计、定位技术、时间同步技术、数据融合技术、嵌入式操作系统技术、网络安全技术、能量采集技术等方面。到目前为止，一些发达国家和城市已经在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域应用了技术。例如，来自麻省理工学院的独立公司VoltreePowerLLC受美国农业部委托，在加州的山区等地设置了温度传感器，并构建了一个传感器网络来检测森林火灾，减少火灾损失。
第三是小型化，MEMS传感器的研发异军突起。随着集成微机电加工技术的成熟，MEMS传感器将半导体加工技术(如氧化、光刻、扩散、沉积和刻蚀)引入传感器的生产制造，实现了规模化生产，为传感器的小型化发展提供了重要的技术支持。近年来，日本、美国、欧盟等国家在半导体器件、微系统和微结构、速度测量、微系统加工方法/设备、麦克风/扬声器、水平/测距/陀螺仪、光刻制版技术和材料性能的测定/分析等技术领域取得了重要进展。目前MEMS传感器技术的研发主要在以下几个方向:(1)小型化的同时降低功耗；(2)提高精度；(3)实现MEMS传感器的集成化和智能化；(4)开发与光学、生物学等技术领域交叉融合的新型传感器，如MOMES传感器(结合微光学)、生化传感器(结合生物技术和电化学)、纳米传感器(结合纳米技术)。
第四，集成化和多功能集成传感器受到广泛关注。传感器集成包括两种类型:一种是多个同类型传感器的集成，即将多个功能相同的传感元件通过集成技术排列在同一平面上，形成线状传感器(如CCD图像传感器)。另一种是多功能集成，例如在同一硅片上制作几个不同的敏感元件，制成集成的多功能传感器，集成度高，体积小，易于补偿和校正，是目前传感器集成发展的主要方向。如意发半导体提出使用多个传感器组合的模块作为传感器中枢，完善产品功能。东芝开发了晶圆级组合传感器，并在今年3月发布了可以同时检测脉搏、心电、体温、身体活动等四种生命体征的传感器模块，并将数据无线发送到智能手机或平板电脑？西尔米？。
第五，多样化，新材料技术的突破加速了各种新型传感器的出现。新型敏感材料是传感器的技术基础，材料技术研发是提高性能、降低成本、提升技术的重要手段。除了传统的半导体材料，光纤等。、有机敏感材料、陶瓷材料、超导、纳米材料、生物材料成为研发热点，生物传感器、光纤传感器、气体传感器、数字传感器等新型传感器加速涌现。例如，光纤传感器是利用光纤本身的敏感功能或通过光纤传输光波的传感器，具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、绝缘好、体积小、功耗低等特点。目前应用的光纤传感器可以测量70多种物理量，具有广阔的发展前景。气体传感器可以将测得的气体浓度转换成与之有一定关系的电量输出。它具有稳定性好、重复性好、动态特性好、响应速度快、使用维护方便等特点。，并被广泛使用。据BCCResearch称，生物传感器和化学传感器有望成为增长最快的传感器领域。预计2014年至2019年复合年增长率将达到9.7%。
未来值得关注的四个领域
随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破和经济社会发展的需求，这四个领域可能成为传感器技术未来发展的重点。
首先是可穿戴应用。据美国ABI调查公司预测，2065.438+07年可穿戴传感器数量将达到654.38+0.6亿。以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜拥有超过10种传感器，包括陀螺传感器、加速度传感器、磁传感器、线加速度传感器等。，实现了一些传统终端无法实现的功能，比如用户只需眨眼就能拍照。目前，可穿戴设备的应用领域正在从外部的手表、眼镜、鞋子向更广阔的领域拓展，比如电子皮肤。日前，东京大学研发出一种可贴在皮肤上的柔性可穿戴传感器。传感器为薄膜状，单位面积重量仅为3g/m2，约为普通纸张的1/27，厚度仅为2微米。
二是无人驾驶。IHS指出，应用传感器技术推动无人驾驶的发展正在加速突破。在这一领域，谷歌无人驾驶汽车项目的发展取得了重要成果。通过安装在车内的摄像头、雷达传感器和激光测距仪，以每秒20次的间隔生成汽车周围的实时路况信息，并利用人工智能软件分析预测相关路况的未来趋势，结合谷歌地图进行道路导航。谷歌无人驾驶汽车已经获得了在内华达州、佛罗里达州和加利福尼亚州上路行驶的权利。奥迪、奔驰、宝马、福特等全球汽车巨头已经开始研发无人驾驶技术，部分车型接近量产。
第三是医疗和健康监测。国内外许多医学研究机构，包括国际知名的医学巨头，都在传感器技术在医学领域的应用方面取得了重要进展。例如，Roma公司目前正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器。其原理是近红外光LED照射后，反射光被特殊的摄像元件拍摄下来，通过改变近红外光的波长获得图像，然后通过图像处理将血管等更加生动地呈现出来。一些研究机构在用可以嵌入或吞入体内的材料制造传感器方面取得了进展。例如，佐治亚理工学院正在开发一种体内嵌入式传感器，带有压力传感器和无线通信电路。该装置由导电金属和绝缘膜组成，可根据构成的* * *振动电路的频率变化来检测压力变化，发挥作用后会溶解在体液中。
第四是工控。2012年，GE公司在《工业互联网:打破智慧与机器的边界》报告中提出，通过智能传感器连接人机，结合软件和大数据分析，可以突破物理和材料科学的限制，将改变世界的运行方式。报告还指出，通过在美国部署工业互联网，所有行业都可以实现1%的效率提升，能源行业将在15年节省1%的燃料(约660亿美元)。2013年6月，GE在纽约* *的一家电池制造商安装了10000多个传感器，用于监控生产过程中的温度、能耗、气压等数据，工厂管理者可以通过iPad获取这些数据，从而监督生产。
此外，荷兰壳牌、富士电机等跨国公司也在这一领域有所动作。
传感器产业化发展的重要趋势
近年来，随着技术研发的不断深入、成本的下降、性能和可靠性的提高，以及物联网、移动互联网和高端装备制造的快速发展，传感器典型应用市场发展迅速。根据BCCResearch的分析，2014年全球传感器市场预计将达到795亿美元，201161亿美元，年复合增长率为7.9%。
亚太地区将成为最具潜力的市场。目前，美国、日本和欧洲国家拥有先进的传感器技术和成熟的上下游产业，是高端传感器产品的主要生产商和最大的应用市场。与此同时，亚太地区已成为未来最具潜力的市场。英特诺咨询公司指出，未来几年亚太地区的市场份额将继续增长，预计2016年将增至38.1%，而北美和西欧的市场份额将略有减少。
交通、信息和通信成为市场增长最快的领域。据英特诺咨询公司预测，2016年全球汽车传感器规模将达到41.97亿欧元，占全球市场的22.8%。信息通信行业到2016年将达到421.6亿欧元，占全球市场的22.9%，可能成为最大的单一应用市场。医疗、环境监测、油气管道、智能电网等领域的创新应用将成为新热点，未来有望创造更多市场需求。
并购越来越活跃。美国、德国、日本等国家的大型传感器企业技术研发基础雄厚，各企业形成了自己的技术优势，整体市场竞争格局初步建立(附表)。需要指出的是，大公司通过并购来控制技术标准和专利。高挑，儒雅，犀利？传感器和新型传感器在市场上逐渐形成垄断地位。在大企业的竞争压力下，中小企业正在转向？小(中)而精，小而专？发展方向，开发专有技术，产品定位特定细分市场。据统计，从2010年7月到2011年9月，传感器行业共发生了20起以上的大型M&A交易。例如，美国私募股权公司VeritasCapitalIII以5亿美元现金收购了Perkin Elmer的照明和检测解决方案(IDS)业务；英国斯派克公司以4.75亿美元收购了美国欧米茄工程公司的温度和测量设备制造业务。目前，越来越多的M&A交易出现在新兴市场国家。
5)参考文献
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[6]李光地。单片机基础。北京航空航天大学出版社，1994
[7]孙焕明. 51单片机C语言程序应用实例详解。北京:北京航空航天大学出版社，2011
设计主题
摘要:(内容为宋字第4号)
随着现代信息技术的快速发展和传统工业改造的逐步实现，温度自动检测和显示系统在许多领域得到了广泛应用。人们对温度检测的准确性、方便性和快速性要求越来越高。然而，传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，逐渐被新型的温度传感器所取代。
本文设计并制作了一种简易温度计。本设计采用AT89S52单片机和DS18B20温度传感器组成自动温度测控系统，可根据实际需要任意设定温度值并进行自动控制。本设计采用AT89S52单片机作为主控器件，采用DS18B20作为温度传感器，通过LCD数码管的串口传输数据，实现温度显示。通过DS18B20可以直接读取测量的温度值并进行数据转换，还可以设置温度上下限来设定报警温度。并且达到报警温度后，系统会自动报警。
本文从测温电路、主控电路和报警电路几个方面对设计进行了分析和说明。该装置可以直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理和控制。此外，温度计还可以用测温装置直接测量温度。从而简化了数据传输和处理过程。这种设计的优点主要体现在可操作性强、结构基础简单、扩展空间大。
关键词:单片机；温度传感器；温度计；报警
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