基于單片機的溫度報警系統(tǒng)開題報告

基于單片機的溫度報警系統(tǒng)開題報告

理工學院

畢業(yè)設(shè)計開題報告

題目：基于單片機的光纖溫度報警系統(tǒng)檢測學生姓名：學號：專業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：刁彥華（副教授）

20xx年3月5日

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1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：

1.1課題研究的必要性

隨著信息時代的飛速發(fā)展，人們的生活已經(jīng)發(fā)生重大的變化，目前，在很多場合下，溫度已成為非常關(guān)鍵的因素，許多物理特性的變化都直接反映在溫度的升降上，因此對溫度的監(jiān)測的意義越來越大。隨著光纖應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，基于拉曼散射原理的分布式光纖測溫系統(tǒng)是目前世界上最先進、最有效的連續(xù)分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計事故過程分析，全國每年發(fā)生的電纜故障和電纜隧道的火災(zāi)事故大多數(shù)是引文電纜中間頭制作質(zhì)量不良，壓接頭不緊，長期運行過熱而燒穿絕緣引起的，因此該光纖溫度報警系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的溫度，并作出溫度分析，異常時可報警提示。

隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，微機測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。單片機具有處理能強、運行速度快、功耗低等優(yōu)點，應(yīng)用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見并且十分重要的參數(shù)之一，特別是在冶金、石油、食品、印染等工廠中。光纖感溫技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種實時、在線、多點的溫度傳感技術(shù)，可用于實時測量溫度場。在分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)中，光纖既是傳感器又是信號傳輸通道，系統(tǒng)利用光纖所處空間溫度場對光纖中的向后散射光信號進行調(diào)研，再經(jīng)過信號調(diào)解、采集和處理將溫度信息實時顯示出來。在時間上，利用光纖中光波的傳輸速度和后向光回波的時間差，結(jié)合OTDR技術(shù)對所測溫度點進行準確定位。分布式光纖感溫系統(tǒng)中的檢測光纖不帶電、抗射頻和電磁干擾，防燃、防爆、抗腐蝕、耐高壓和強電磁場、耐電離輻射，能在有害的環(huán)境中安全運行，在很多高溫、高熱等惡劣環(huán)境下具有特殊優(yōu)勢，近年來已廣泛應(yīng)用于煤礦、隧道的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，也可用于油庫、危險品庫、軍火庫、工礦企業(yè)的生產(chǎn)車間、智能大廈、民用建筑屋內(nèi)的溫度檢測和火災(zāi)報警系統(tǒng)。

1.2發(fā)展狀況

近些年來隨著工業(yè)生產(chǎn)及人民生活水平的提高，高效與安全越來越倍人們所重視，為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高效與安全，對生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)進行檢測是必不可少的手段，目前各種傳感器技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程檢測中，幾十載民用的場合，也可以看到各個傳感器技術(shù)的應(yīng)用，如防盜報警中的紅外傳感器，光纖報警系統(tǒng)等。在各個傳感

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器技術(shù)中。光纖傳感器是近幾年得到的迅速發(fā)展的技術(shù)，目前已經(jīng)能夠用光纖傳感器實現(xiàn)了壓力、溫度、震動。電流、電影、磁場等物理量檢測，這些應(yīng)用都歸功一光纖固有的特點，這就是體積小質(zhì)量輕帶來的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，耐高壓，耐高溫和扛電子干擾帶來的安全可靠，長的作用距離帶來的高靈敏度。

光纖溫度系統(tǒng)就是這樣一種實時測量空間溫度場分布的高新技術(shù)產(chǎn)品，它不僅具有普通光纖傳感器的優(yōu)點，還具有對光纖沿線個點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以聯(lián)系實時測量光纖沿線幾公里內(nèi)各點的溫度，定位精度可達迷的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測量的應(yīng)用場合，因此這種光纖傳感器在高壓電力電纜，大型發(fā)電機定子，大型變壓器、鍋爐等設(shè)施的溫度定點傳感場合具有廣泛的應(yīng)用，因為在這些場合如果采用傳統(tǒng)額分散式傳感器逐點檢測，不僅安裝困難，而且整個系統(tǒng)會結(jié)構(gòu)龐大，使用不便，電力設(shè)施的強電磁干擾也會影響到測量的可靠性。

1.3光纖溫度系統(tǒng)應(yīng)用范圍

1.3.1電力電纜溫度監(jiān)測

電力電纜的在線實時溫度監(jiān)測，具有重大現(xiàn)實意義:

運行狀態(tài)監(jiān)測，有效監(jiān)測電纜在不同負載下的發(fā)熱狀態(tài)，積累歷史數(shù)據(jù)；載流量分析，可以保證在不超過電纜的允許運行溫度的情況下，最大地發(fā)揮電纜的傳輸能力，降低運行成本；

老化監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)電纜上的局部過熱點。及時采取降溫措施，延緩電纜老化速度；實時故障監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中的外力破壞；

電纜溝內(nèi)火情監(jiān)測與報警；

1.3.2高壓架空線的增容

在歐洲還廣泛應(yīng)用于高壓架空線的增容監(jiān)測。通過對關(guān)鍵跨的導(dǎo)線溫度監(jiān)測，提高整條架空線路的輸送容量。在法國里昂，巴黎等地具有成功實例。

1.3.3發(fā)電廠，大型冶金企業(yè)電纜溝防火及火情監(jiān)測

電纜溝防火直接關(guān)系到發(fā)電機組的安全運行。根據(jù)電力事故分析，由于電纜故障引起的火災(zāi)事故占相當大比例?；馂?zāi)一旦發(fā)生，會導(dǎo)致大面積電纜燒毀，機組被迫停機，造成重大直接經(jīng)濟損失。實時溫度監(jiān)測可以提前預(yù)警，以便及時采取措施。傳統(tǒng)的測溫方法是將某些點式溫度傳感器安裝在電纜溝的重要部位，用光纜進行溫度數(shù)據(jù)傳送，其優(yōu)點是比較經(jīng)濟，但存在安裝繁瑣，抗電磁干擾能力低，監(jiān)測不完整等缺點。

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1.3.4交通運輸領(lǐng)域的溫度監(jiān)測和火情監(jiān)測

如：高速公路隧道、過江隧道，地鐵、鐵路、機場、船艙等防火，火情監(jiān)測。10個報警輸出，可同時啟動強制通風，關(guān)閉火災(zāi)通道，通知醫(yī)療救援和指揮中心等。

1.3.5重要區(qū)域的溫度測量和監(jiān)控

如：發(fā)電廠電纜溝/橋架、電廠鍋爐、變電站設(shè)備、輸煤系統(tǒng)傳輸帶、計算機房、電視臺、通信機房、移動基站、控制機房、電線電纜通道等。

1.3.6危險區(qū)域的溫度測量和監(jiān)控（設(shè)備簡單、無外加電源，受監(jiān)控的區(qū)域不帶電）如：油罐、氣罐、煤倉、危險品倉庫等。

1.3.7大面積、大范圍的溫度測溫和監(jiān)控

如：糧倉、冷庫、貨倉、造紙廠、酒廠、制藥廠、飲料廠、煙廠等。

1.3.8壓力容器表面溫度測量和監(jiān)控

如：氣化爐、反應(yīng)罐等。

1.3.9大型電力變壓器內(nèi)部溫度監(jiān)測

根據(jù)變壓器的溫度監(jiān)測要求布置光纜，光纜所到之處，溫度實時顯示。

1.4課題研究的優(yōu)勢

1.4.1檢測點連續(xù)，可以全面檢測被監(jiān)視對象的各點的情況。檢測范圍大。可綜合利用設(shè)置多級溫度報警/溫升速率/溫升趨勢來進行連續(xù)監(jiān)測，可在任何時間準確顯示任何一點的溫度狀態(tài)，在火災(zāi)發(fā)生前早期預(yù)警

1.4.2光纖，不怕干擾，不怕高壓，沒有擊穿、燒毀等擔心。

1.4.3光信號，不受電力設(shè)備的電磁干擾。不受電磁干擾，綜合智能判斷，無誤報。因其不帶電，故使用于特殊危險場合

1.4.4光纖，探頭與信號通道一體，不怕干擾，不怕高壓，系統(tǒng)簡單安全。智能化的系統(tǒng)，準確及時判斷溫度變化的類型，顯示事故點溫度讀數(shù)及位置。（精度：±0.5℃-±2℃，1m-4m）

1.4.5信號處理技術(shù)檢測：光電技術(shù)；傳輸：光信號處理：高速數(shù)字技術(shù)

1.4.6系統(tǒng)可靠性高，取決于主機。長距離監(jiān)測（10公里或更長）用一根光纜即可完成，利用軟件分區(qū)，系統(tǒng)非常簡單可靠，免維護

1.4.7不帶電，抗射頻和電磁干擾、防燃、防爆、抗腐蝕、耐高壓和強電磁場、耐輻射，能在各種有害的環(huán)境中工作。

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1.5課題研究的關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)資料顯示，智能光纖報警系統(tǒng)項目，由多名在美國高科技領(lǐng)域工作十多年的留美博士、碩士，歷時三年，投入資金300萬元進行研究。與傳統(tǒng)安防產(chǎn)品相比，智能光纖報警系統(tǒng)僅用一根普通光纜，就可對超大范圍內(nèi)的入侵信號進行有效監(jiān)控，在100公里的監(jiān)控范圍內(nèi)對入侵地點進行實時精確定位，精度可以達到3米左右，具有非常可靠的高靈敏度以及低誤報率。同時該系統(tǒng)還具有很強的抗破壞能力，即使傳感光纜遭到入侵者惡意剪斷，系統(tǒng)仍然能夠繼續(xù)提供有效的定位報警能力而不會陷入癱瘓狀態(tài)。這種智能光纖報警系統(tǒng)可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域：如政府設(shè)施、軍事基地、機場、銀行、監(jiān)獄、學校、住宅小區(qū)、化工廠、核電站、水庫等閉合圍界的入侵報警，以及鐵路、石油、燃氣輸油管道、通訊線路等長距離線纜的監(jiān)測和維護。

據(jù)悉，目前適用于家庭、小商店、住宅小區(qū)、養(yǎng)殖場、果林的低成本報警系統(tǒng)，已經(jīng)研發(fā)完成并進入了用戶試用階段，今年夏季即可投入市場銷售。由于該系統(tǒng)采用多項專利技術(shù)，使原本昂貴的光纖傳感入侵報警系統(tǒng)的制造成本大幅降低，預(yù)計一套3000元左右就可實現(xiàn)。

另外，該系統(tǒng)正在研發(fā)中的用于長距離報警的高端系統(tǒng)，具有準確報警和精準定位雙重功能，可適用于大型重點工程的防護，如對埋于地下的長距離石油管道等進行漏油、防盜、維護等方面的精準定位報警。該高端系統(tǒng)，綜合性能指標處于國際領(lǐng)先水平，預(yù)計20xx年后期將在一些部隊進行野外實測。

根據(jù)查詢資料得知，由單片機控制的溫度報警系統(tǒng)具有非?？煽康母哽`敏度以及低誤報率，該系統(tǒng)在設(shè)計上主要是通過光纖溫度傳感器對溫度進行采集，把溫度轉(zhuǎn)化為可變的電壓信號，然后有放大器將信號放大，通過A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬溫度電壓信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的數(shù)字溫度信號電壓。其硬件設(shè)計核心器件是89C51單片機。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，簡單可靠，操作靈活，功能強大，性價比較高。

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參考文獻

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2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑：

2.1本課題要研究或解決的問題

本設(shè)計采用以AT89C51單片機作為控制核心實現(xiàn)光纖溫度報警系統(tǒng)的研究。該系統(tǒng)由光纖溫度檢測系統(tǒng)檢測溫度，基于光纖測溫系統(tǒng)中檢測光纖不帶電，抗射頻和電磁干擾，防燃，防爆，抗腐蝕的優(yōu)點，可以實現(xiàn)在很多高溫、高熱等惡劣環(huán)境下具有特殊的優(yōu)勢，可以應(yīng)用在很多特殊的場合。當有不安全情況(如火災(zāi))發(fā)生時，報警系統(tǒng)會自動發(fā)送信號至單片機控制系統(tǒng)，單片機將輸入的溫度值進行數(shù)據(jù)處理，并將溫度值與設(shè)定的溫度值上下限進行比較。根據(jù)比較結(jié)果進行相應(yīng)的處理。由單片機控制系統(tǒng)自動發(fā)出報警信號，以便及時處理。確保報警系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2本課題擬采用的研究手段及途徑

硬件設(shè)計上采用美國DALLAS公司的智能溫度傳感器DS18B20，該傳感器具有靈敏度高，測溫范圍廣，體積小，精度高等特點，而且CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。非常適合遠距離多點溫度檢測。現(xiàn)場溫度檢測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。程序設(shè)計上采用Atmel公司生產(chǎn)的89C51作為控制器，屬于AT89系列。兼容MCS—51指令系統(tǒng)。使用匯編語言編程，增加了程序的可讀性和操作性。對于本次設(shè)計開發(fā)過程中的具體安排如下：

熟悉了解關(guān)于電子電路和單片機匯編語言的基礎(chǔ)知識；

根據(jù)系統(tǒng)的要求制定設(shè)計方案；

根據(jù)要求進行電路原理圖和PCB版圖設(shè)計；

根據(jù)要求進行控制和測溫匯編程序的編寫；

系統(tǒng)調(diào)試，最終完成整體設(shè)計。(總體思路設(shè)計如下圖)

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第二篇：張柯楠_基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計_開題報告500字

安徽建筑工業(yè)學院機械與電氣工程學院

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

課題：基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

專業(yè)：＿電氣工程及其自動化

班級：＿＿＿07電氣1班＿＿

學生姓名：＿＿＿張柯楠＿＿＿＿＿＿

學號：＿＿＿07210020109＿＿＿

指導(dǎo)教師：＿張德祥＿＿＿

填表日期：＿＿＿＿20xx年3月1日＿

安徽建筑工業(yè)學院機械與電氣工程學院

二○一一年二月制表

說

明

1.抓好畢業(yè)設(shè)計（論文