太原師范學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目結題報告書

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目結題報告項目名稱溫度傳感器在環(huán)保生活中的應用項目負責人姚剛所屬單位太原師范學院計算機系指導教師金礪小組成員姚剛毛江熊學琴劉微雷曉敏2013年11月3日項目名稱溫度傳感器在環(huán)保生活中的應用申請經(jīng)費研究起止時間2012年3月至2014年3月申請人或申請團隊姓名年級所在院系聯(lián)系電話E-mail姚剛四計算機系18734896092502787590@毛江四計算機系18234105310365071281@雷曉敏四計算機系18234106091331556531@劉薇四計算機系187349065821390926281@熊學琴四計算機系15635385687179874478@導師姓名院系聯(lián)系電話E-mail金礪計算機系1393511685113935116851@163.com一、項目的建設目標及主要研究內容問題的提出伴隨著科技技術的飛快發(fā)展、人們的生活條件日益提高，智能化已經(jīng)滲透到了生活的各個方面。人們對養(yǎng)生的重視程度越來越高，水作為人體的生命源泉，如果每個人能根據(jù)自己的需求喝到適溫適量的水，對身體健康大有益處。因此，我們提出了智能水杯的設想。市場上的水杯正逐步向多樣化和功能復合化的方向發(fā)展，其主要原因：一是現(xiàn)在社會進步，經(jīng)濟發(fā)展人們對生活的質量要求越來越高，每天的飲水量是衡量健康的重要指標；二是如果水杯上能隨時顯示喝水的流量、水的溫度等有效信息，這種既方便又好用的生活小物品將會受到人們的青睞。盡管現(xiàn)在市面上有各種各樣的水杯，但是我們小組設計的這種水杯具有新穎、獨特和環(huán)保的特點，是健康生活的必需品。最突出的設計就是它有水溫提示、喝水量等有效信息的實時顯示，這樣人們就不會無意中被熱水燙到，而且在冬天也可以及時知道水是不是變冷了，還可以計算并顯示你喝過的水量，知道自己每天的飲水量有沒有達到健康的水準。這將有效地解決上班族身體水鹽失衡的問題。法，增加了設計復雜度。方案二：采用專用的集成溫度傳感器（如AD590、LM35/LM45）和數(shù)字化溫度傳感器（DS18B20、DS1620）測溫，數(shù)字化溫度傳感器具有接口簡單、直接數(shù)字量輸出、精確度高等優(yōu)點。DS18B20是DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，它的測量溫度范圍為－55～＋125℃，在－10～＋85℃范圍內，精度為±0.5℃，現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等，DS18B20支持3～5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、更方便、更便宜、體積更小。DS18B20可以程序設定9～12位的分辨率，精度為±0.5℃，分辨率設定及用戶設定的報警溫度存儲在E2PROM中，掉電后依然保存。因此，本方案選用DS18B20作為溫度測量傳感器。單片機系統(tǒng)選取方案AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。顯示設備的選取方案顯示設備主要有兩種：液晶顯示屏、LED燈。液晶顯示屏可以顯示具體的水溫值，但是體積偏大，不適合安裝在杯子上，而且成本高，耗電量大。與液晶顯示屏相比，LED燈具有體積小，成本低，可以用不同顏色來區(qū)分不同范圍水溫值，讓用戶更容易識別，因此我們選用LED燈作為溫度顯示設備。確定方案基于對兩種主要設備的選取，我們采用了AT89C51單片機為核心處理器，通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集到水溫，然后根據(jù)水溫不同范圍數(shù)碼管顯示不同顏色。水溫顯示器分為：紅燈，水溫在50度以上；綠燈，水溫在20度到50度；黃燈，20度以下。三、結果、分析與結論我們準備了3杯水，開水，溫水，自來水，然后通過實驗步驟，結果如下：開水：紅燈亮；溫水：綠燈亮；自來水：黃燈亮。分析：在允許的誤差范圍內，我們的設計基本達到了預想的要求，區(qū)分出了不同的水溫。結論：通過單片機和溫度傳感器可以實現(xiàn)測溫功能，同時用LED顯示燈區(qū)分。缺點是沒有集成到芯片，也沒有將程序固化到集成電路板上，離設想的產品還有一段距離。四、是否取得立項時預期成果（若取得的研究成果未達到立項時的預期成果，需注明詳實原因）課題研究取得立項時預期成果，項目組成員的化學理論知識和實驗動手能力得到了很大提高；探索出了一種可用于水杯測溫的溫度傳感的芯片，并優(yōu)化了實驗條件。撰寫了一篇高質量的計算機類研究論文。五、項目的創(chuàng)新點創(chuàng)新水杯是一類新型的低碳環(huán)保的應用，在日常生活方面具有廣闊的應用前景。本項研究計劃目標是探尋一種新的溫度傳感器芯片并運用于水杯過程中，達到水溫提示、喝水量等有效信息顯示的實時變化過程，這樣人們就不會無意中被熱水燙到，而且在冬天也可以及時知道水是不是變冷了，還可以計算并顯示你喝過的水量，知道自己每天的飲水量有沒有達到健康的水準。這將有效地解決上族身體水鹽失衡的問題。六、項目主要成果目錄（注明成果名稱、主要完成人、完成日期、完成等級、頒發(fā)單位）項目成果：論文《溫度傳感器在環(huán)保生活中的應用》主要完成人：姚剛毛江雷曉敏劉薇熊學琴完成日期：2013年6月發(fā)表于《山西煤炭管理干部學院學報》2013年第3期。七、經(jīng)費具體使用情況科目經(jīng)費額用途說明技術資料1000（元）購置技術資料調研費用700（元）外出調研差旅費用單片機實驗箱500（元）實驗箱元器件購置300（元）實驗儀所用器件結題費用1000（元）相關材料、以及結題咨詢版面費1000（元）發(fā)表論文版面費文稿輸入、打印500（元）實驗指導書錄入、打印總計5000（元）八、開展研究工作的成功經(jīng)驗及建設性意見2012年7三月,我們參加了我院2012年山西省高等學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,申請項目為《溫度傳感器在環(huán)保生活中的應用》，本項目的實驗儀器是51單片機,主要有以下幾個實驗步驟：水杯的制作設計；編寫代碼；實驗實現(xiàn)功能。如今,將近一年的“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”已經(jīng)順利完成。過去一年里參加創(chuàng)新實驗的過程,從開始的尋找課題到申請立項撰寫項目申請書,到查閱相關參考文獻,確定實驗原理、實施方案并尋找創(chuàng)新點；從聯(lián)系并購買相關實驗材料及實驗儀器,到學習掌握實驗儀器的使用；從合理安排實驗進程到實驗的實施環(huán)節(jié)以及規(guī)范記錄實驗數(shù)據(jù)；我們團隊的每一位成員在進行這次實踐活動時，都是全身心投入進去充分的扮演好自己的角色。在老師的指導下圓滿完成了這個項目的實踐。雖然困難重重但是我們都會盡自己最大的努力與解決，學到了很多，了解了很多，感想也是頗多的。我學到的不僅僅是實驗本身所帶來的動手能力以及實踐能力的提高,更多的是學到了認真仔細、堅持不懈,善于思考總結的可貴精神,并對“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”有了更深入的體會。團隊合作意識的重要性我們團隊的成員來自不同的班級，所謂“三個臭皮匠頂個諸葛亮”，朝著共同的目標邁進。各司其職中又密切相關。我們團隊間有著不用言語的默契，不以個人主觀的意見為引導，共同協(xié)作。一個企業(yè)的真是運作中依靠的也是這些。而我們提前體驗到了。在進行實驗中，我們小組成員互相合作，分工明確，感覺到了團隊精神的重要性，我們一起去老師家請教老師的過程是最愉快的經(jīng)歷，通過觀察老師做出的成品，我們對單片機的應用產生了濃厚的興趣，老師精湛的技術和通俗的講解，搭配實驗箱的操作，能夠初步實現(xiàn)我們所要求的功能。樹立責任心你的專業(yè)水平可以不是最棒的，你的工作效率可以不是最高的，你的工作質量可以不是最好的但是希望你的責任心是最強的。完成工作是你的責任。這是我們團隊每一位成員在心中給自己的命令。無論面對什么樣的困難都要努力克服，在這個虛擬的企業(yè)里我們以完成上級的命令為天職，我們丟掉了作為學生時代的懶散和嬌慣而是全身心的投入工作。其實在這個過程中我們是充實并快樂著的。我們非常榮幸自己能有這次體驗的機會。證明自己能行。理論聯(lián)系實際，實際匯成理論我們從已經(jīng)學過模電、數(shù)電等出發(fā)結合查閱的資料，把直接的想法通過實驗，把專業(yè)的知識轉化成了實實在在的東西，再到項目完成之后，再把項目中所用到的儀器、設備，以及實驗所得出來的數(shù)據(jù)匯總、篩選總結并發(fā)表論文，這一個從理論到實踐，在從實踐到理論是我們一個質的飛越。善于利用有限的資源這次項目中我們還深切的體會到，我們手頭的資源，資料總是有限，那么我必須通過這些有限的資源去獲得最大限度的資料等，我們通過圖書館，書店，網(wǎng)絡，中國知網(wǎng)等途徑，找到了很多便于查找資料的方法，在將來也是一件受益匪淺的事情。善于思考善于總結善于運用我們在剛接觸這個項目的時候，以自己僅有的專業(yè)知識是無法滿足或者說應對的。我們需要在課余自我的充實，畢竟書本上的知識和實際還是有差距的，但同時也離不開書本。我們遇到問題的第一反應從起初的向老師求教逐步轉變成利用一切的資源自我的先思考先解決，這樣形成了獨立思考的好習慣。解決一個問題的同時也積累了一個經(jīng)驗總結下來才發(fā)現(xiàn)原來自己學到了那么多?；顚W活用才是真的學，書本上的知識是死的運用到實際是活的。我們在這種實踐中覺得自己成長了很多，回到同學中覺得自己也成熟了很多。在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題，理論知識的嚴重不足，還有keil軟件操作的不熟悉，實戰(zhàn)經(jīng)驗不夠。這些都是我們需要加強的地方，同時也為我們之后的就業(yè)要求指明了方向。我們感覺到做實驗需要沉下心仔細研究，我們剛開始完全摸不著頭緒，操作軟件失敗導致我們喪失信心，不過我們在后面的過程中，逐漸學習，相互討論，終于成功克服困難。我們在這次實驗中，鍛煉了自己，是一次不可多得的機會。會做人、會處事、會學習這些如果僅僅依靠學習書本上的知識是遠遠不夠的。新一代的大學生想與時俱進就必須學會思考、學會發(fā)現(xiàn)、學會創(chuàng)新。我們通過這次的實踐深深體會到了這一點，也為我們今后能更好的融入社會打下基礎也可以說是一個預熱。希望學校能夠多加大這種創(chuàng)新實驗的投入和重視程度，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維能力，同時平時課程里也多貫穿一些實際應用知識和技能，幫助我們提早適應社會的需要，避免理論知識和社會實踐嚴重脫軌。十分地感謝學校、老師給我們提供的這次機會。指導教師意見：小組同學通過這個創(chuàng)新項目，懂得了如何搜集和查閱相關資料，懂得了所學知識是如何與實踐相結合的。同時提高了動手能力，并對單片機和傳感器的理解和應用有了很大的提升。同意結題。簽字：2013年11月18日院系意見：（如果是跨院系團隊項目