基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計-開題報告.doc

畢業(yè)生論文選題報告 學 號 100433 姓 名 XXX學 科 電氣自動化指 導 老 師 日 期 2013年 電子工程系電氣自動化教研室 題 目基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計一、選題的目的及研究意義 這次畢業(yè)設計選題的目的主要是讓生活在信息時代的我們，將所學知識應用于生產生活當中，掌握系統(tǒng)總體設計的流程，方案的論證，選擇，實施與完善。通過對溫度控制通信系統(tǒng)的設計、制作、了解信息采集測試、控制的全過程，提高在電子工程設計和實際操作方面的綜合能力，初步培養(yǎng)在完成工程項目中所應具備的基本素質和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力，通過對電子電路的設計，初步掌握在給定條件和要求的情況下，如何達到以最經濟實用的方法、巧妙合理地去設計工程系統(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、語言表達能力和理論聯(lián)系實際的技能。 當今社會溫度的測量與控制系統(tǒng)在生產與生活的各個領域中扮著越來越重要的角色，大到工業(yè)冶煉，物質分離，環(huán)境檢測，電力機房，冷凍庫，糧倉，醫(yī)療衛(wèi)生等方面，小到家庭冰箱，空調，電飯煲，太陽能熱水器等方面都得到了廣泛的應用，溫度控制系統(tǒng)的廣泛應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外相關領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應用領域等 國外對溫度控制技術研究較早，始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、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)和研制計算機數(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發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎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的研究較晚，始于20世紀80年代。我國工程技術人員在吸收發(fā)達國家溫度測控技術的基礎上，才掌握了溫度室內微機控制技術，該技術僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。我國溫度測控設施計算機應用，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發(fā)展。在技術上，以單片機控制的單參數(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)達國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠遠沒有達到工廠化的程度，生產實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。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)的各項性能指標更準確，更加穩(wěn)定可靠。應用領域非常的廣泛，冷凍庫，糧倉，儲罐，電信機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域。軸瓦，缸體，紡機，空調等狹小空間工業(yè)設備測溫和控制。汽車空調，冰箱，冷柜以及中低溫干燥箱等。太陽能供熱，制冷管道熱量計量，中央空調分戶熱能計量等。三、本課題研究的主要內容和采用的研究方案。 主要內容： 本課題研究的主要內容是設計制作一個可以數(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：電路設計，電路仿真，實際電路制作和調試。 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性能在高溫和氧化性介質中很穩(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，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轉換等處理后才可上傳至微控制器，使硬件電路連接相對復雜。 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與用開爾文標準的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處。LM35無需外部校準，可以提供+1/4攝氏度的常用室溫精度。LM35應用系統(tǒng)包括LM35、信號調理電路、A/D采集電路和單片機4個部分。LM35傳感器負責將溫度轉換成模擬電壓值。但是轉換出的電壓值通常比較小，為此需要信號調理電路對信號進行放大、限幅等處理，再通過A/D采集電路對該電壓信號進行數(shù)據(jù)采集。這個過程降低了系統(tǒng)的工作速度，并增添了許多硬件連接，系統(tǒng)設計相對復雜。 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，并轉換成數(shù)字量傳給上位機（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，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。它可以使硬件開銷降到最低點，并且內部包含存儲器，單片機通過向DS18B20發(fā)啟動命令使之進行一次溫度測量，DS18B20將轉換結果存在便箋式存儲器中，便于單片機隨時讀取數(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，能遠程傳輸數(shù)據(jù)，用戶可設定溫度上、下限，具有越限自動報警功能，并且?guī)Т锌偩€接口，適配各種微控制器等優(yōu)點。 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，程序設計和硬件連接都很簡潔，且價格便宜。 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。按顯示方式可分為：正像顯示，負像顯示，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)字及個別字符），點陣型顯示（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，但價格較貴，且軟件控制繁瑣。綜合考慮指標，采用七段數(shù)碼管。 研究方法：考慮到性價比，開發(fā)工具及所學的專業(yè)知識等等，選擇AT89S51作為主控制器。根據(jù)系統(tǒng)的技術指標，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，驅動簡單，可以進行實時顯示。為了可以設置溫度標準值，外接三個按鍵作為鍵盤電路。它與單片機直接連接，受單片機控制作用。通過繼電器控制空調的運行情況，從而達到調節(jié)空氣溫度的目的。綜上所述，系統(tǒng)方案可行。4、 預期可以實現(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，精度為1；4.溫度超過額定值時，產生聲、光報警信號。五、本課題研究的重點及難點研究重點及難點：本課題需要解決的主要問題包括硬件電路設計和軟件程序編寫兩個問題。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：1.傳感器、信號放大、信號轉換、數(shù)字顯示等知識的理解和應用。2.電路設計的科學性，參數(shù)計算的準確度，元器件選擇的規(guī)范；3. DS18B20單總線的時序合理編寫。4.數(shù)碼管動態(tài)顯示原理以及編程。5.繼電器驅動電路的選擇和調試。6. C語言的編寫以及KEIL C 的使用，仿真軟件的學習，仿真電路的設計和調試。7. 溫度測量與控制器硬件電路的設計，原理圖的繪制，溫度測量與控制器電路板的焊接。六、本課題有關參考文獻資料參考文獻1新概念51單片機C語言教程北京：電子工業(yè)出版社,2009. P342-P3542單片機原理與應用西安：西安電子科技大學出版社,2009. P16-P503數(shù)字電子技術基礎北京：高等教育出版社,1983. P178-P1824數(shù)字電子技術基礎 高等教育出版社 5C語言程序設計(第三版)北京：清華大學出版社,2005. P49-P866傳感器監(jiān)測與技術北京：高等教育出版社,2002. P15-P507單片機原理及應用技術 北京航空航天大學出版社 19998模擬電子技術基礎北京:高等教育出版社,1980.9 沈陽單片機開發(fā)網 課題名稱基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計課題進度安排指導老師意見： 簽 字： 年 月 日6