随着单片机由于其较小的体积和很高的性价比,而在各种电子产品中受到广泛的应用和发展,单片机的研发人员也在不断的进行技术上的革新。下面是小编为大家整理的单片机开题报告范文，欢迎阅读。
基于单片机数字频率计设计开题报告
一、选题的依据及意义：
本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时，都趋向于用竟可能少的硬件来实现，并且尽力把以前由硬件实现的功能部分，通过软件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的特点，如简单的修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易的多，故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。
因为数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域必不可少的测量仪器，所以频率的测量就显得更为重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。本课题采用的是直接测频式的频率计，设计原理简单、电路稳定、测量精度高，大大的缩短了生产周期。
二、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述)：
由于当今社会的需要，对信息传输和处理的要求不断提高，对频率的测量的精度也需要更高更准确的时频基准和更精密的测量技术。而频率测量所能达到的精度，主要取决于作为标准频率源的精度以及所使用的测量设备和测量方法。目前，测量频频的方法有直接测频法、内插法、游标法、频差倍增法等等。直接测频的方法较简单，但精度不高。频差倍增多法和周期法是一种频差倍增法和差拍法相结合的测量方法，这种方法是将被测信号和参考信号经频差倍增使被测信号
的相位起伏扩大，再通过混频器获得差拍信号，用电子计数器在低频下进行多周期测量，能在较少的倍增次数和同样的取样时间情况下，得到比测频法更高的系统分辨率和测量精度，但是仍然存在着时标不稳而引入的误差和一定的触发误差。
在电子系统广泛的应用领域中，到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰箱和电视、航空通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中都用到数字技术。 数字频率计是现代通信测量设备系统中必不可少的测量仪器，不但要求电路产生频率的准确度和稳定度都高的信号，也要能方便的改变频率。
数字频率计的实现方法主要有：直接式、锁相式、直接数字式和混合式
(1)直接式
优点：速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。
(2)锁相式
优点：相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模
块化和工程化。
(3)直接数字式
优点：电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。
三、研究内容及实验方案：
研究内容：本课题设计以单片机为核心，设计一种数字频率计，应用单片机中的定时器/计数器和中断系统等完成频率的测量。
实验方案：
图1 频率计总体设计框图
四、目标、主要特色及工作进度
目标：
基于单片机的数字频率计，画出电路图并用软件仿真
工作特色：
(1)运用了单片机技术;
(2)运用了C语言、电路等知识;
(3)采用电脑等工具;
(4)采用显示模块、分频模块、单片机模块等;
(5)简单易理解，十分实用。
工作进度：
1、查阅文献，翻译英文资料，书写开题报告; 第1---4周
2、相关资料的获取和必要知识的学习 ; 第5---9周
3、设计系统的硬件和软件模块并调试 第10--14周
4、撰写论文; 第15--16周
5、总结，准备答辩; 第17周
五、参考文献
[1]李学海著.标准80C51单片机基础教程.北京航空航天大学出版社,2006
[2] 戴仙金主编.51单片机及其C语言程序开发实例.清华大学出版社,2008
[3] 李诚人.高宏洋等.嵌入式系统及单片机应用,清华大学出版社,2005
[4] 龚运新编著.单片机C语言开发技术.清华大学出版社,2006
[5] 张天凡等编著.51单片机C语言开发详解.电子工业出版社,2008
[6] 张义和.王敏男等.例说51单片机(C语言版).人民邮电出版社,2008
[7] 张洪润、刘秀英、张亚凡等.单片机应用设计200例 .北京航空航天大学出版社,2006
[8] 彭为、黄科、雷道仲等.单片机典型系统设计实例精讲.电子工业出版社, 2006
[9] 李学海著.标准80C51单片机基础教程.北京航空航天大学出版社,2006
[10] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京航天航空大学出版社，1998.
[11] 余发山，王福忠.单片机原理应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社，2003.
[12]V.Yu.Teplov,A.V. Anisimov.Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002
[13] Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scale[J]. Powder and Bulk Engineering. 1995
[14]WeiXiaoRu,JuJianZhi.Design of a CCD&39;s driving circuit based on ATmega16.Microcomputer&Its Applications,2010,(16).
[15]HeLianYun,The Traffic Signal Lamp System Controlled with Single Chip Microcomputer.Computer Study,2008,(01).
基于单片机的火灾报警器
一、毕业设计(论文)课题来源、类型
课题来源：生产(社会)实践
课题类型：毕业设计
二、选题的目的及意义
对于广大居民，尤其是单独居住的老人，无人看护的病人、婴幼儿童等弱势群体在遇到火灾时，行动不便，逃生能力不强，逃生所需时间相对较长，对他们来说火灾的早期报警，争取更多的逃生时间或者及时通知救援人员，避免造成人员伤亡，显得更为重要。
火灾报警器可以让百姓的家居生活更加安全，本报警器是一个由单片机控制的火灾烟雾浓度、温度检测系统，它将传感器输出地电压信号进行A/D转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为气体浓度和温度送LCD1602液晶显示，并判断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警[1]，并将报警情况通过GSM模块发出，同时可以实现消防局对火灾报警的集中接警，专业化处警，以最少的投资实现最快的接警和处警。同时还为接处警人员提供方便快捷的辅助决策手段，提高消防队伍快速反应的能力，密切警民关系。高效的工作，还可以减少火灾给居民带来的人生安全的危害和财产的损失。
三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势
以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展。但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。
(1)适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术比美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》规定的场所和部位，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位。
(2)智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器探测的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。
(3)网络化程度低。我国应用的火灾119动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。
(4)组件连接方式有待改善。火灾自动报警系统以多线制和总线制连接方式为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时，铜导线耐高温性能差、易磨损，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。
(5)火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。由于火灾探测器的安装环境极其复杂，加之各种传感器在探测火灾方面存在着某些先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面发生的微妙变化，对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟存在探测“盲区”，误报、漏报现象时有发生。
(6)超早期火灾探测器技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计
数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段，有待进一步研究开发使用[2]。
针对上述问题，火灾自动报警应用技术进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为网络化、智能化、多样化、小型化、社区化、蓝牙化、高灵敏化等。这也是火灾自动报警应用技术的研究发展趋势。
四、本课题主要的研究内容
设计一种以STC89C52单片机为核心的火灾检测与报警系统，可以通过气体传感器实时获取可燃气体浓度、温度传感器获得火灾现场温度，并通过LCD1602液晶显示，当浓度或温度超过限定值时则报警并且把报警情况发送到报警器所设定的终端上。以方便人们更好的掌握安全状况，提高生活质量。
五、拟采取的方法、技术或设计(开发)工具
本设计主要以MCS-51系列单片机STC89C52为控制核心，它自带8K的FLASH程序存储器，它的核心处理单元为8位。数据处理主要是对数字温度传感器18B20采集温度数据和对MQ-2烟物传感器进行AD采集，并进行逻辑判断，根据数据的具体情况输出到数码管显示和使蜂鸣器动作[3]。整个单片机应用系统的设计分为硬件电路设计和软件编程设计两大部分;其中硬件电路设计包括温度采集电路，MQ-2烟物传感器电路，单片机控制电路，显示电路，报警与控制电路和GSM模块。软件设计部分包括系统主程序，温度采集子程序，数码管显示子程序，GSM模块子程序和输出驱动子程序，均采用51系列C语言编程实现。
六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目标
进度计划：
.12.15 - .3.1： 查找资料、搜集相关素材
.3.2 - .3.6：完成需求分析
.3.7 - .3.12： 完成概要设计
.3.13 - .4.1：完成详细设计
.4.2 - .4.10完成编码
.4.11 - .4.13： 完成软件测试
.4.14 - .4.25：整理资料、撰写设计报告
.4.26 - .4.30：根据导师要求，完善毕业设计和设计报告p副标题e
预期成果：
报警器能随意设定温度和烟雾浓度的报警值，并且可以实时监控当前温度值和烟雾浓度值，当温度或烟雾浓度值超过设定值时报警器产生报警，并将报警情况通过GSM模块发送至预先设定好的手机终端上，报警器可以手动产生报警和解除报警。报警器能够设定两个接收信息的号码。
七、参考文献：
[1] 于潇浅谈我国火灾自动报警系统生产行业的发展概况 [J]科技咨讯，2005，(23) [2] 李卓 蓝牙技术在火灾自动报警系统中的应用探讨 [J]消防科学与技术，2005.(3)
[3]吴朝晖，《火灾自动报警系统的可靠性分析》[J].上海消防，2007，
[4] 张迎辉,栾良龙,王远飞.单片机的火灾报警系统设计[J].科技创新导报,2008,(25).
[5] 李丽敏,玄子玉,张玲玉.单片机控制的火灾报警控制器[J].自动化技术与应用，2008，
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[6] 单夫来.火灾报警控制器的可靠性设计[J].消防技术与产品信息,2008,(9).
[7] 陈倬.浅析火灾自动报警控制系统的组成及发展[J].科技资讯,2009,(21).
[8] 李俭秋.人因工程与控制室[J].核工程研究与设计,2006(4):40-44.
[9] 杨孟琢. 核电人因工程领域的发展[J]. 中国工程科学,2002,4(8):12-19.
[10] U.S. Nuclear Regulatory Commission.NUREG-0700, Rev.2, Human-System Interface Design Review Guidelines [S].2002.
[11] [美]C.D.威肯斯,J.D.李,刘乙力,S.G.贝克.人因工程学导论[M].张侃,等.译.上海:华东师范大学出版社,2007:2.
[12] International Ergonomics Association. Definition of Ergonomics[EB/OL].2000.
[13] 张言滨.核电站人因失误的产生机理及其预防措施[J].电网与清洁能源，.27(1)：76-78
1. 国内外研究现状及课题意义
1.1 研究现状
20世纪前期，我国的衡器制造业主要以杠杆原理的机械式为主，20世纪后期，我国的衡器不断的发展，由过去的全机械式进入机电结合式，在几十年的发展和完善中，发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点已从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。
众所周知，传统的量具是杆秤或盘秤，20世纪70年代开始出现了电子称。早期的电子秤多通过模拟电路实现，随着电子技术的不断发展.数字芯片的价格逐渐下降，模拟控制已逐步被数字控制所替代，电子秤的设计模式也大都以微处理器为核心，使精度和可靠性都有了明显提高。因为小型商用电子秤运算不太复杂，所以用8位微处理器足可满足要求。
电子称重系统必须将多只传感器的输出进行和算，才能得到完整准确的称重结果。从20世纪70年代的模拟串联和算到80年代的模拟并联和算，和算技术的发展大幅度降低了电子秤的成本，提高了可靠性和稳定性。但是，模拟并联和算也存在不足：如对传感器的一致性要求较高、无法对单个传感器进行检测、电子秤四角偏差调试复杂等。目前，解决上述问题的最好方法是采用数字和算或数模混合和算。由于信号放大器成本的不断下降以及A/D转换器性能的大幅度提高，数字和算无论在技术上还是在经济上都进入了实用阶段。
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向于综合性和组合性。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大,成果举例如下:美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度
可达5000d;德国HBM公司研制成功C2A、 C16A两种不同结构的1-100t具有耐压外壳保护的防爆称重传感器,其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018d级标准;美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F6Ox系列5-5000kg称重传感器,准确度6000d。用于湿度大,腐蚀性强的环境中,而且防水。
面对与国际先进水平的差距和我国国民经济持续发展的大好形势，我们的态度应该是明确的，就是要从观念上、技术上和管理上迅速赶上，瞄准先进、与时俱进、迎接挑战、开拓创新、以提高制造技术与制造工艺水平为突破口，主要解决电子秤中的工程化产品的定型设计。生产工艺，质量保证，可靠性考核等规模生产中的关键技术与工艺，提高批量生产能力，使我国的电子秤产业走上健康持续发展的轨道。
1.2课题意义
电子秤是科学研究、工业生产和人民生活必需的计量器具，设计智能化、高精度的电子秤具有较高的现实意义。
随着经济的发展，出售商品品种的增加，需要称量物品的设备也需要更新换代，多功能电子秤就是现代生活中应运而生的一种精确、智能、方便、可靠的称量仪器。它克服了传统的杆秤、盘秤不精确、速度慢、不能计价、易作弊等缺点，在商业领域应用越来越多。
电子秤是日常生活中的电子衡器，取代了应用杠杆原理而造的普通衡器。它广泛应用于超市、商场、物流配送中心及我们生活的方方面面。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、体积小、应用范围广、易于操作及便于计价等优点，克服了传统的杆秤、磅秤及盘秤的不精确、速度慢还需人为计价的缺点。电子秤的设计首先是要通过传感器采集被测物体的重量并将其转化为电信号。输出的电压一般比较小，经过放大器放大后将其模拟信号转化为数字信号。然后将数字信号传入单片机进行处理后经译码显示，从而准确的进行称重。
目前使用的称量工具大都存在着这样或那样的问题，给使用带来不便。如有的结构复杂从而造成成本提高，大部分运行不可靠、精度低、易损件多、装机大、能耗不节省，从而给使用带来了许多问题。因此，有针对性的开发设计一套测量精度高、使用方便可靠的电子秤势在必行。
2.主要研究内容
多功能电子计价秤设计的主要工作内容包括：熟悉单片机及接口的设计方法;了解
称重传感器的原理及应用并选型;设计称重传感器输入电路;设计显示、键盘、打印、通讯电路;设计程序流程;编写C语言程序;软件调试、仿真以及写出毕业设计说明书。
本设计系统以单片机为核心设计电子秤，要求能够用键盘设计单价，称重后能同时显示重量、单价和总额，具有去皮功能和总额累加功能，可以预存多种商品单价并随意调出使用，以及测量并显示温度的功能。
根据设计内容的要求，本设计采用AT89S单片机为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。其他的传感器和A/D转换器件、键盘输入及显示部件没有严格的限制，使设计性达到高价比是目的之一，因此就缩小了选材选型的范围。最终使设计符合精度高、体积小、便于计价等特点。
设计大体分为三个部分，第一，如何正确的选择硬件，这是设计的主体;第二，正确的设计C程序，把所需的控制功能通过单片机的运行而表示出来，这是设计的核心;最后，正确的连接线路，才能实现单片机的有效的运行，保证系统的正确性，是设计的交通枢纽。
3.拟采用的研究思路(方法、技术路线、可行性论证等)
本次设计是基于单片机的电子秤设计，可大致分为：数据采集部分、信号放大部分、模数转换部分、单片机控制部分、人机接口部分。
信号采集：利用称重传感器获取重量信息;信号放大：将采集到的信息进行放大;模数转换：利用A/D转换器把输入的模拟信号转换成数字信号送入单片机进行处理;单片机控制：中央控制部分，接受外部送入的信息，通过运算和处理，进行相应的控制;人机接口：人机联系部分有键盘、显示器等。
关于称重传感器，选用电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片是电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应。由于电阻应变式传感器应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器，而且分辨力和灵敏度高，精度较高，结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。因此选用电阻应变式传感器。其测重范围和精度完全可以符合要求。
针对显示部分，有以下两种参考方案：其一是数码管显示，其二是LCD显示。由于液晶显示器的主要材料是液态晶体。它在特定的温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些光学特性，其透明度和颜色随电场、磁场、光照度等外界条件变化而变化。因此，用液晶做成显示器件，就可以把上诉外界条件的变化反映出来从而形成现实的效果。对于数码管显示，此种方案显示直观，编程简单，但由于设计需要同时显示单价、重量、金额等诸多信息，这就需要大量的数码管。由此增加了电路的复杂程度，也增加了成本，故拟放弃此方案。
键盘输入是人机交互界面中重要的组成部分，它是系统接受用户指令的直接途径。操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。因此键盘模块设计的好坏，直接关系到系统的可靠性和稳定性。键盘是由若干个按键开关组成，键的多少根据单片机应用系统的用途而定。键盘由许多键组成，每一个键相当于一个机械开关触点，当按下键时，触点闭合，当松开时，触点断开。单片机接收到按键的触点信号后作相应的功能处理。因此，相对于单片机系统来说键盘接口信号是输入信号。键盘设计方有两种选择：矩阵式键盘;专用芯片式键盘。在输入模块中，只有硬件是远远不够的，还缺少一个系统的‘大脑’，将外界接受的信息进行统一处理，这就需要软件的配合，即程序。通过程序将输入的信息处理转化为系统需要的信息，如：根据手动输入的单价算出总价格。
模数转换模块，把传感器所测的模拟信号转化为数字信号，从而使单片机对数字信号的进行有效处理。用到的器件就是A/D转换器，然而在转换之前，还需对微弱的电信号进行放大、滤波等，故需选择仪表放大器。在A/D转换中，考虑到转换速率、抗干扰等方面，拟采用高精度高增益24位A/D芯片HX711，与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整体成本，提高了整体性能和可靠性。
另外，关于扩展模块(温度模块)的设计有以下思路：采用DS18B12温度传感器。 DS18B12测温范围是-55℃—125℃，固有测温分辨率为0.5℃，满足设计要求。
4.设计工作安排及进度
毕业设计计划整体设计时间为十六周，时间分配如下：
5.参考文献
[1] 徐科军 传感器与检测技术 北京：电子工业出版社，2008.2
[2] 周杏鹏 传感器与检测技术 北京：清华大学出版社，2010.9
[3] 牛昱光 单片机原理与接口技术 北京：电子工业出版社，2008.2
[4] 李晓林 单片机原理与接口技术 北京：电子工业出版社，2010.1
[5] 马春燕 微机原理及接口技术 北京：电子工业出版社，2007.1
[6] 潘新民，王燕芳 微型计算机控制技术 北京：高等教育出版社，2001.7
[7] 赵茂泰 智能仪器原理及应用 北京：电子工业出版社，2009.3
[8] 谭浩强 C程序设计 北京：清华大学出版社，2005.7
[9] 阎石 数字电子技术基础 北京：高等教育出版社，1997.12
[10] CSDN.NET
[11] 华成英，童诗白 模拟电子技术基础 北京：高等教育出版社 ，2006.5
[12] 中国工控网
[13] 称重传感器选型手册
[14] DS18B20
[15 ] 自动化网
看了单片机开题报告范文