(報告內容包括研究意義、國內外發展、研究內容、研究方法、研究手段、研究步驟和參考文獻等。).)
1)項目的研究意義。
隨著現代信息技術的快速發展和傳統工業改造的逐步實現，可以獨立工作的溫度檢測和顯示系統在許多領域得到應用，使得溫度控制在生產和生活中得到廣泛應用。
溫度是日常生活、工業、醫學、環保、化工、石油等領域最常用的物理量。測量溫度的基本方法是用溫度計直接讀取溫度。測量溫度最常用的工具是各種溫度計，如水銀玻璃溫度計、酒精溫度計等。它們往往以刻度的形式表示溫度，人們必須通過讀取刻度值來測量溫度。由單片機和溫度傳感器組成的電子智能溫度計可以直接測量溫度，得到溫度的數字值，簡單方便，直觀準確。與傳統溫度計相比，本設計中介紹的數字溫度計具有讀數方便、測溫範圍寬、測溫準確等優點，其輸出溫度以數字顯示，主要用於測溫準確的場所或科研實驗室。設計控制器采用單片機AT89S51，測溫傳感器采用DS18B20，LCD1602液晶顯示能準確滿足上述要求。
2)國內外的發展
目前溫度計的發展非常快，從最初的玻璃溫度計管溫度計到現在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數字溫度計、電子溫度計等等。主要的溫度儀表，如熱電偶、熱電阻、輻射溫度計等，技術上已經成熟，但只能用於傳統場合，不能滿足簡單、快速、準確測溫的要求，特別是在高科技領域。因此，各國專家競相開發各種新型溫度傳感器和特殊實用的測溫技術，如利用光纖、激光和遙感或存儲技術的新型溫度計，並已投入實用。
2008年以來，我國數字溫度計和恒溫器市場發展迅速，產品產量持續擴大。國家產業政策鼓勵電子體溫計和溫控器行業向高新技術產品方向發展，國內企業新投資項目投入逐步增加。投資者越來越關註電子體溫計和溫控器行業，使得電子體溫計和溫控器行業的發展需求增加。為了克服傳統方法的缺點，本文研究了壹種基於單片機的溫度控制系統。
3)研究內容和方法。
采用數字溫度傳感器作為檢測器件，進行單點溫度檢測。溫度值由LCD1602液晶直接顯示，采用單片機系統作為電子體溫計的控制和顯示系統。
該系統從以下三個方面考慮:
(1)探測溫度範圍為0℃ ~ 100℃，探測分辨率為0.5℃。
(2)使用LCD1602顯示溫度值。
(3)超過報警值(自定義)時，應給出報警提示。
DS18B20的感溫功能主要用於檢測當前溫度值，當前溫度值通過液晶顯示。當檢測到的溫度值超過設定的溫度範圍時，會發出報警提醒，達到準確檢測的目的。
該系統主要由四部分組成:
1)溫度檢測模塊，也就是傳感器數據采集部分，如果使用熱敏電阻可以滿足40℃到90℃的測量範圍，但是熱敏電阻的精度、重復性和可靠性較差，不適合檢測1℃的信號，所以可以使用智能集成數字溫度傳感器DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生產的單線數字溫度傳感器，具有3引腳TO-92小體積封裝。測溫範圍為-55℃ ~+125℃，可編程9位~ 12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃。測得的溫度以符號擴展的16位數字量模式串行輸出。其工作電源可在遠端引入或以寄生電源方式產生；壹條線上可以連接多個DS18B20，CPU只需要壹條端口線就可以和多個DS18B20進行通信，占用微處理器的端口較少，節省了大量的引線和邏輯電路。
2)溫度顯示部分可采用LED數碼管或LCD液晶顯示。該模塊選用LCD1602。
3)上下報警調節模塊通過按鈕設定報警溫度，並使用蜂鳴器報警。
4)單片機主板智能模塊主要指單片機，主要完成傳感器信號的接收和處理。在這個模塊的設計中，首先要選擇單片機，考慮到性能和成本，選擇AT89S52。
整個系統在AT89S52的控制下工作。工作過程如下:首先溫度按鈕設定上下限溫度範圍，然後溫度傳感器DS18B20采集當前溫度信號，單片機接收該信號，經過處理顯示在液晶LCD1602上。如果測得的溫度超過設定範圍，蜂鳴器將發出報警信號。
鑒於此，本次畢業設計的目標是:
(1)設計電子體溫計的信號檢測部分。
(2)電子體溫計信號處理部分的設計。
(3)電子體溫計主控制器的設計。
(4)設計了電子體溫計的顯示部分和報警部分。
(5)編寫並調試相關軟件設計。
(6)實驗平臺建設
(7)整機調試
4)全球傳感器的未來發展趨勢和四個重要領域(轉)
近年來，對傳感器技術新原理、新材料、新技術的研究更加深入和廣泛，新品種、新結構、新應用不斷湧現。其中，？五個轉變？成為其發展的重要趨勢。
壹個是智能化，兩個發展軌跡齊頭並進。壹個方向是各種傳感功能與數據處理、存儲、雙向通信等的集成。，可全部或部分實現信號檢測、變換處理、邏輯判斷、函數計算、雙向通信，以及內部自檢、自校準、自補償、自診斷。它具有低成本、高精度信息采集、數據存儲和通信、編程自動化和功能多樣化的特點。比如美國LinearTechnology的智能傳感器，有壹個基於ARM架構的32位處理器。另壹個方向是軟測量技術，即智能傳感器和人工智能的結合。目前已經出現了各種基於模糊推理、人工神經網絡、專家系統等人工智能技術的高智能傳感器，並在智能家居等方面得到了應用。例如，NEC開發了壹種新方法來簡化對大量傳感器的監控？不變量分析技術？，今年已投入基礎設施系統使用。
二是移動化，無線傳感器網絡技術應用加速。無線傳感器網絡技術的關鍵是克服節點的資源約束(能量供應、計算和通信能力、存儲空間等。)並滿足傳感器網絡可擴展性和容錯性的要求。這項技術被麻省理工學院(MIT)的《技術評論》雜誌評為未來對人類生活產生深遠影響的十大新興技術之首。目前，研發重點集中在路由協議設計、定位技術、時間同步技術、數據融合技術、嵌入式操作系統技術、網絡安全技術、能量采集技術等方面。到目前為止，壹些發達國家和城市已經在智能家居、精準農業、林業監測、軍事、智能建築、智能交通等領域應用了技術。例如，來自麻省理工學院的獨立公司VoltreePowerLLC受美國農業部委托，在加州的山區等地設置了溫度傳感器，並構建了壹個傳感器網絡來檢測森林火災，減少火災損失。
第三是小型化，MEMS傳感器的研發異軍突起。隨著集成微機電加工技術的成熟，MEMS傳感器將半導體加工技術(如氧化、光刻、擴散、沈積和刻蝕)引入傳感器的生產制造，實現了規模化生產，為傳感器的小型化發展提供了重要的技術支持。近年來，日本、美國、歐盟等國家在半導體器件、微系統和微結構、速度測量、微系統加工方法/設備、麥克風/揚聲器、水平/測距/陀螺儀、光刻制版技術和材料性能的測定/分析等技術領域取得了重要進展。目前MEMS傳感器技術的研發主要在以下幾個方向:(1)小型化的同時降低功耗；(2)提高精度；(3)實現MEMS傳感器的集成化和智能化；(4)開發與光學、生物學等技術領域交叉融合的新型傳感器，如MOMES傳感器(結合微光學)、生化傳感器(結合生物技術和電化學)、納米傳感器(結合納米技術)。
第四，集成化和多功能集成傳感器受到廣泛關註。傳感器集成包括兩種類型:壹種是多個同類型傳感器的集成，即將多個功能相同的傳感元件通過集成技術排列在同壹平面上，形成線狀傳感器(如CCD圖像傳感器)。另壹種是多功能集成，例如在同壹矽片上制作幾個不同的敏感元件，制成集成的多功能傳感器，集成度高，體積小，易於補償和校正，是目前傳感器集成發展的主要方向。如意發半導體提出使用多個傳感器組合的模塊作為傳感器中樞，完善產品功能。東芝開發了晶圓級組合傳感器，並在今年3月發布了可以同時檢測脈搏、心電、體溫、身體活動等四種生命體征的傳感器模塊，並將數據無線發送到智能手機或平板電腦？西爾米？。
第五，多樣化，新材料技術的突破加速了各種新型傳感器的出現。新型敏感材料是傳感器的技術基礎，材料技術研發是提高性能、降低成本、提升技術的重要手段。除了傳統的半導體材料，光纖等。、有機敏感材料、陶瓷材料、超導、納米材料、生物材料成為研發熱點，生物傳感器、光纖傳感器、氣體傳感器、數字傳感器等新型傳感器加速湧現。例如，光纖傳感器是利用光纖本身的敏感功能或通過光纖傳輸光波的傳感器，具有靈敏度高、抗電磁幹擾能力強、耐腐蝕、絕緣好、體積小、功耗低等特點。目前應用的光纖傳感器可以測量70多種物理量，具有廣闊的發展前景。氣體傳感器可以將測得的氣體濃度轉換成與之有壹定關系的電量輸出。它具有穩定性好、重復性好、動態特性好、響應速度快、使用維護方便等特點。，並被廣泛使用。據BCCResearch稱，生物傳感器和化學傳感器有望成為增長最快的傳感器領域。預計2014年至2019年復合年增長率將達到9.7%。
未來值得關註的四個領域
隨著材料科學、納米技術、微電子等領域前沿技術的突破和經濟社會發展的需求，這四個領域可能成為傳感器技術未來發展的重點。
首先是可穿戴應用。據美國ABI調查公司預測，2065.438+07年可穿戴傳感器數量將達到654.38+0.6億。以谷歌眼鏡為代表的可穿戴設備是最受關註的硬件創新。谷歌眼鏡擁有超過10種傳感器，包括陀螺傳感器、加速度傳感器、磁傳感器、線加速度傳感器等。，實現了壹些傳統終端無法實現的功能，比如用戶只需眨眼就能拍照。目前，可穿戴設備的應用領域正在從外部的手表、眼鏡、鞋子向更廣闊的領域拓展，比如電子皮膚。日前，東京大學研發出壹種可貼在皮膚上的柔性可穿戴傳感器。傳感器為薄膜狀，單位面積重量僅為3g/m2，約為普通紙張的1/27，厚度僅為2微米。
二是無人駕駛。IHS指出，應用傳感器技術推動無人駕駛的發展正在加速突破。在這壹領域，谷歌無人駕駛汽車項目的發展取得了重要成果。通過安裝在車內的攝像頭、雷達傳感器和激光測距儀，以每秒20次的間隔生成汽車周圍的實時路況信息，並利用人工智能軟件分析預測相關路況的未來趨勢，結合谷歌地圖進行道路導航。谷歌無人駕駛汽車已經獲得了在內華達州、佛羅裏達州和加利福尼亞州上路行駛的權利。奧迪、奔馳、寶馬、福特等全球汽車巨頭已經開始研發無人駕駛技術，部分車型接近量產。
第三是醫療和健康監測。國內外許多醫學研究機構，包括國際知名的醫學巨頭，都在傳感器技術在醫學領域的應用方面取得了重要進展。例如，Roma公司目前正在開發壹種使用近紅外光(NIR)的圖像傳感器。其原理是近紅外光LED照射後，反射光被特殊的攝像元件拍攝下來，通過改變近紅外光的波長獲得圖像，然後通過圖像處理將血管等更加生動地呈現出來。壹些研究機構在用可以嵌入或吞入體內的材料制造傳感器方面取得了進展。例如，佐治亞理工學院正在開發壹種體內嵌入式傳感器，帶有壓力傳感器和無線通信電路。該裝置由導電金屬和絕緣膜組成，可根據構成的* * *振動電路的頻率變化來檢測壓力變化，發揮作用後會溶解在體液中。
第四是工控。2012年，GE公司在《工業互聯網:打破智慧與機器的邊界》報告中提出，通過智能傳感器連接人機，結合軟件和大數據分析，可以突破物理和材料科學的限制，將改變世界的運行方式。報告還指出，通過在美國部署工業互聯網，所有行業都可以實現1%的效率提升，能源行業將在15年節省1%的燃料(約660億美元)。2013年6月，GE在紐約* *的壹家電池制造商安裝了10000多個傳感器，用於監控生產過程中的溫度、能耗、氣壓等數據，工廠管理者可以通過iPad獲取這些數據，從而監督生產。
此外，荷蘭殼牌、富士電機等跨國公司也在這壹領域有所動作。
傳感器產業化發展的重要趨勢
近年來，隨著技術研發的不斷深入、成本的下降、性能和可靠性的提高，以及物聯網、移動互聯網和高端裝備制造的快速發展，傳感器典型應用市場發展迅速。根據BCCResearch的分析，2014年全球傳感器市場預計將達到795億美元，201161億美元，年復合增長率為7.9%。
亞太地區將成為最具潛力的市場。目前，美國、日本和歐洲國家擁有先進的傳感器技術和成熟的上下遊產業，是高端傳感器產品的主要生產商和最大的應用市場。與此同時，亞太地區已成為未來最具潛力的市場。英特諾咨詢公司指出，未來幾年亞太地區的市場份額將繼續增長，預計2016年將增至38.1%，而北美和西歐的市場份額將略有減少。
交通、信息和通信成為市場增長最快的領域。據英特諾咨詢公司預測，2016年全球汽車傳感器規模將達到41.97億歐元，占全球市場的22.8%。信息通信行業到2016年將達到421.6億歐元，占全球市場的22.9%，可能成為最大的單壹應用市場。醫療、環境監測、油氣管道、智能電網等領域的創新應用將成為新熱點，未來有望創造更多市場需求。
並購越來越活躍。美國、德國、日本等國家的大型傳感器企業技術研發基礎雄厚，各企業形成了自己的技術優勢，整體市場競爭格局初步建立(附表)。需要指出的是，大公司通過並購來控制技術標準和專利。高挑，儒雅，犀利？傳感器和新型傳感器在市場上逐漸形成壟斷地位。在大企業的競爭壓力下，中小企業正在轉向？小(中)而精，小而專？發展方向，開發專有技術，產品定位特定細分市場。據統計，從2010年7月到2011年9月，傳感器行業共發生了20起以上的大型M&A交易。例如，美國私募股權公司VeritasCapitalIII以5億美元現金收購了Perkin Elmer的照明和檢測解決方案(IDS)業務；英國斯派克公司以4.75億美元收購了美國歐米茄工程公司的溫度和測量設備制造業務。目前，越來越多的M&A交易出現在新興市場國家。
5)參考文獻
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設計主題
摘要:(內容為宋字第4號)
隨著現代信息技術的快速發展和傳統工業改造的逐步實現，溫度自動檢測和顯示系統在許多領域得到了廣泛應用。人們對溫度檢測的準確性、方便性和快速性要求越來越高。然而，傳統的溫度傳感器已經不能滿足人們的需求，逐漸被新型的溫度傳感器所取代。
本文設計並制作了壹種簡易溫度計。本設計采用AT89S52單片機和DS18B20溫度傳感器組成自動溫度測控系統，可根據實際需要任意設定溫度值並進行自動控制。本設計采用AT89S52單片機作為主控器件，采用DS18B20作為溫度傳感器，通過LCD數碼管的串口傳輸數據，實現溫度顯示。通過DS18B20可以直接讀取測量的溫度值並進行數據轉換，還可以設置溫度上下限來設定報警溫度。並且達到報警溫度後，系統會自動報警。
本文從測溫電路、主控電路和報警電路幾個方面對設計進行了分析和說明。該裝置可以直接向單片機傳輸數字信號，便於單片機處理和控制。此外，溫度計還可以用測溫裝置直接測量溫度。從而簡化了數據傳輸和處理過程。這種設計的優點主要體現在可操作性強、結構基礎簡單、擴展空間大。
關鍵詞:單片機；溫度傳感器；溫度計；報警
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