基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-開題報(bào)告.doc

畢業(yè)生論文選題報(bào)告 學(xué) 號 100433 姓 名 XXX學(xué) 科 電氣自動化指 導(dǎo) 老 師 日 期 2013年 電子工程系電氣自動化教研室 題 目基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題的目的及研究意義 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的目的主要是讓生活在信息時(shí)代的我們，將所學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，掌握系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的流程，方案的論證，選擇，實(shí)施與完善。通過對溫度控制通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、了解信息采集測試、控制的全過程，提高在電子工程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方面的綜合能力，初步培養(yǎng)在完成工程項(xiàng)目中所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力，通過對電子電路的設(shè)計(jì)，初步掌握在給定條件和要求的情況下，如何達(dá)到以最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法、巧妙合理地去設(shè)計(jì)工程系統(tǒng)中的某一部分電路，并將其連接到系統(tǒng)中去。提高查閱資料、語言表達(dá)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的技能。 當(dāng)今社會溫度的測量與控制系統(tǒng)在生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域中扮著越來越重要的角色，大到工業(yè)冶煉，物質(zhì)分離，環(huán)境檢測，電力機(jī)房，冷凍庫，糧倉，醫(yī)療衛(wèi)生等方面，小到家庭冰箱，空調(diào)，電飯煲，太陽能熱水器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，溫度控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用也使得這方面研究意義非常的重要。二、綜述與本課題的國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等 國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。我國溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。在今后的溫控系統(tǒng)的研究中會趨于智能化，集成化，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)更準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定可靠。應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，冷凍庫，糧倉，儲罐，電信機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域。軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。汽車空調(diào)，冰箱，冷柜以及中低溫干燥箱等。太陽能供熱，制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量等。三、本課題研究的主要內(nèi)容和采用的研究方案。 主要內(nèi)容： 本課題研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)制作一個(gè)可以數(shù)字顯示被測溫度和控制溫度的溫度測量與控制器，主要工作有：電路設(shè)計(jì)，電路仿真，實(shí)際電路制作和調(diào)試。 研究方案：1：溫度測量部分 方案一：采用溫度傳感器鉑電阻PT1000，鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測溫元件且此元件線性較好。在0100攝氏度時(shí)，最大非線性偏差小于0.5攝氏度。但鉑熱電阻輸出的模擬信號需放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等處理后才可上傳至微控制器，使硬件電路連接相對復(fù)雜。 方案二：采用集成電路溫度傳感器LM35。LM35為電壓輸出型的集成溫度傳感器。它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，它的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例。一般來說，LM35與用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處。LM35無需外部校準(zhǔn)，可以提供+1/4攝氏度的常用室溫精度。LM35應(yīng)用系統(tǒng)包括LM35、信號調(diào)理電路、A/D采集電路和單片機(jī)4個(gè)部分。LM35傳感器負(fù)責(zé)將溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓值。但是轉(zhuǎn)換出的電壓值通常比較小，為此需要信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行放大、限幅等處理，再通過A/D采集電路對該電壓信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這個(gè)過程降低了系統(tǒng)的工作速度，并增添了許多硬件連接，系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對復(fù)雜。 方案三：采用智能溫度傳感器DS18B20。DS18B20是一線溫度傳感器。所謂“一線”是指DS18B20只用一條線進(jìn)行輸入輸出，因而與之接口的微處理器也只需要一條口線與之通信。它不需要任何外圍元件即可檢測溫度，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳給上位機(jī)（微處理器）。DS18B20測量溫度范圍為-55+125攝氏度。在-10+85攝氏度范圍內(nèi)，精度為+0.5攝氏度?，F(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，適合在惡劣環(huán)境的現(xiàn)場進(jìn)行溫度測量。DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高，連續(xù)方便，占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。它可以使硬件開銷降到最低點(diǎn)，并且內(nèi)部包含存儲器，單片機(jī)通過向DS18B20發(fā)啟動命令使之進(jìn)行一次溫度測量，DS18B20將轉(zhuǎn)換結(jié)果存在便箋式存儲器中，便于單片機(jī)隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)。因此，智能溫度傳感器DS18B20具備測溫誤差小，分辨力高，抗干擾能力強(qiáng)，能遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，用戶可設(shè)定溫度上、下限，具有越限自動報(bào)警功能，并且?guī)Т锌偩€接口，適配各種微控制器等優(yōu)點(diǎn)。 2. 溫度顯示部分 方案一：采用三位八段數(shù)碼管顯示?？娠@示測量溫度的數(shù)值和小數(shù)點(diǎn)的顯示，隨對向攝氏度這樣的圖形符號無法顯示。但使用起來相對方便，程序設(shè)計(jì)和硬件連接都很簡潔，且價(jià)格便宜。 方案二：采用液晶顯示器件LCD。它具有：低壓、微功耗，顯示信息量大，易于彩色化，長壽命，無輻射、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。按顯示方式可分為：正像顯示，負(fù)像顯示，透過型顯示，反射型顯示，半透過型顯示等。按顯示方式可分為：段型顯示（只能顯示數(shù)字及個(gè)別字符），點(diǎn)陣型顯示（可顯示任何字符、數(shù)字、圖形）。選擇液晶可以顯示符號和圖形，讀取溫度值更加直觀，但價(jià)格較貴，且軟件控制繁瑣。綜合考慮指標(biāo)，采用七段數(shù)碼管。 研究方法：考慮到性價(jià)比，開發(fā)工具及所學(xué)的專業(yè)知識等等，選擇AT89S51作為主控制器。根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，選擇DS18B20作為溫度傳感器。該溫度傳感器具有多種精度測溫模式，其中11位精度的測溫模式可以達(dá)到0.0625的精度要求，滿足系統(tǒng)的精度要求。采用三位LED數(shù)碼管來顯示溫度，該顯示電路采用動態(tài)顯示方式，驅(qū)動簡單，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。為了可以設(shè)置溫度標(biāo)準(zhǔn)值，外接三個(gè)按鍵作為鍵盤電路。它與單片機(jī)直接連接，受單片機(jī)控制作用。通過繼電器控制空調(diào)的運(yùn)行情況，從而達(dá)到調(diào)節(jié)空氣溫度的目的。綜上所述，系統(tǒng)方案可行。4、 預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)1.被測溫度和控制溫度均可數(shù)字顯示；2.被測溫度范圍為0120，精度為0.5；3.控制溫度連續(xù)可調(diào)，精度為1；4.溫度超過額定值時(shí)，產(chǎn)生聲、光報(bào)警信號。五、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：本課題需要解決的主要問題包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫兩個(gè)問題。系統(tǒng)硬件部分主要包括溫度檢測電路、鍵盤控制、主控制器、電源電路、顯示電路等。具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1.傳感器、信號放大、信號轉(zhuǎn)換、數(shù)字顯示等知識的理解和應(yīng)用。2.電路設(shè)計(jì)的科學(xué)性，參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度，元器件選擇的規(guī)范；3. DS18B20單總線的時(shí)序合理編寫。4.數(shù)碼管動態(tài)顯示原理以及編程。5.繼電器驅(qū)動電路的選擇和調(diào)試。6. C語言的編寫以及KEIL C 的使用，仿真軟件的學(xué)習(xí)，仿真電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。7. 溫度測量與控制器硬件電路的設(shè)計(jì)，原理圖的繪制，溫度測量與控制器電路板的焊接。六、本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料參考文獻(xiàn)1新概念51單片機(jī)C語言教程北京：電子工業(yè)出版社,2009. P342-P3542單片機(jī)原理與應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2009. P16-P503數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社,1983. P178-P1824數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 5C語言程序設(shè)計(jì)(第三版)北京：清華大學(xué)出版社,2005. P49-P866傳感器監(jiān)測與技術(shù)北京：高等教育出版社,2002. P15-P507單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 19998模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)北京:高等教育出版社,1980.9 沈陽單片機(jī)開發(fā)網(wǎng) 課題名稱基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題進(jìn)度安排指導(dǎo)老師意見： 簽 字： 年 月 日6