基于單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目： 基于單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專 題： 院 （系）： xx 班 級： xx 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： xx 教師職稱： 講師 黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目基于單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來源生產(chǎn)實(shí)踐1、 研究目的和意義隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展,微機(jī)測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對溫度進(jìn)行測控的技術(shù), 也便隨之而生, 并得到日益發(fā)展和完善, 越來越顯示出其優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)即用微機(jī)對溫度進(jìn)行實(shí)時檢測與控制。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度

2、密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。目前, 單片機(jī)以其高可靠性、高性能價(jià)格比, 在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公室自動化等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用得到極為廣泛的應(yīng)用。而在工業(yè)控制系統(tǒng)中, 經(jīng)常使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度等物理量的測量和控制。本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的對鍋爐內(nèi)

3、溫度監(jiān)控系統(tǒng), 使到爐內(nèi)的溫度可以按照實(shí)際的生產(chǎn)需要穩(wěn)定在某個允許的溫度范圍內(nèi)。用這種方法實(shí)現(xiàn)成本低, 效果好, 而且實(shí)現(xiàn)簡單，測量范圍廣，精度較高。2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)國際上主要是以單片機(jī)、DSP、PLC等等為核心的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，隨著傳感器以及微機(jī)技術(shù)的逐步進(jìn)步，溫度監(jiān)控系統(tǒng)正向具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器方面發(fā)展。并且多點(diǎn)溫度測量也是一個發(fā)展趨勢。例如：DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS1820 ,它可以在單片機(jī)的控制下組成多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)?，F(xiàn)如今也發(fā)展到一些通過對色譜進(jìn)行分析來了解溫度情況從而進(jìn)行監(jiān)控。而國內(nèi)在這方面也毫不遜色于國外，技術(shù)也在

4、日趨成熟。過去的溫度控制模式是以繼電器、電位器的間斷控制來實(shí)現(xiàn)的。這樣的控制精度低，超調(diào)量大，滯后嚴(yán)重?，F(xiàn)在采用單片機(jī)等微機(jī)與一些校正環(huán)節(jié)結(jié)合進(jìn)行監(jiān)控能夠較好的解決上述問題。國內(nèi)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)公司也有很多，例如：深圳宏立方公司生產(chǎn)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)擁有具有溫度數(shù)據(jù)采集,實(shí)時溫度數(shù)據(jù)監(jiān)控等特點(diǎn)；杭州盡享科技有限公司生產(chǎn)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供食品、電子生產(chǎn)車間、藥房、冰箱、冷庫、庫房、機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室、制熱、制冷設(shè)備等環(huán)境空間溫度的嚴(yán)格監(jiān)控和管理。能對大面積的多點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測記錄，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與分析，并輸出打印曲線，在設(shè)備異常情況下還以多種形式的報(bào)警通知相應(yīng)人員。相信利用單片機(jī)

5、技術(shù)以及傳感器等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合對溫度監(jiān)控的發(fā)展有重要意義和作用。3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。本設(shè)計(jì)主要是對鍋爐溫度進(jìn)行監(jiān)控，溫度檔分為029、3059、6099。，系統(tǒng)將自動進(jìn)行控制，使溫度在要求的溫度檔范圍內(nèi)。4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）： 現(xiàn)場溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設(shè)備完成溫度的控制。 主要是

6、以87C51單片機(jī)作為控制器的核心。采用的AD590是一種低溫傳感器。它與其它形式的溫度傳感器相比,不需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償, 而且它是以高阻抗恒流源形式輸出, 傳輸線上的壓降不影響輸出電流值, 可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。當(dāng)啟動單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)后根據(jù)需要選擇溫度檔，分別為029、3059、6099。然后溫度檢測系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制，還要進(jìn)行報(bào)警電路和過零檢測電路的設(shè)計(jì)，以及看門狗電路設(shè)計(jì)，從而完成整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能劃分如圖1: 87C51 單 片 機(jī)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)顯示 鍵盤控制驅(qū)動控制看門狗電路報(bào)警指示過零檢測 圖1.系統(tǒng)功能劃分圖硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：硬件電路主要包

7、括溫度檢測與變送環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)、人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì)、看門狗電路設(shè)計(jì)、過零檢測電路設(shè)計(jì)、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)以及電源電路的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)框圖如下圖，首先是通過溫度傳感器獲得溫度的值, 轉(zhuǎn)變成1- 5V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號, 經(jīng)采樣放大器, 送入A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部。將檢測的溫度值, 利用幅值檢測程序, 判斷是否超過所設(shè)定的溫度范圍。若是, 則啟動報(bào)警電路。否則經(jīng)LED驅(qū)動電路, 送給LED顯示器實(shí)時顯示。單片機(jī)將給定溫度值與測量溫度值相比較, 得出偏差量, 經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換器, 送入功率放大器, 得到一個放大的電壓信號, 通過電壓信號經(jīng)過某種算法來對燃料電子秤控制，稱出所

8、需燃料的重量，然后由傳送帶運(yùn)送該重量的燃料, 最終達(dá)到控制鍋爐溫度的目的。其中溫度檔分為029、3059、6099。根據(jù)需要來改變溫度檔。當(dāng)上電瞬時掉電以及程序跑飛時通過看門狗電路進(jìn)行復(fù)位，并能時時監(jiān)視電源故障，以便及時保存數(shù)據(jù)。為了保證晶閘管的同步觸發(fā)，需要設(shè)置過零檢測電路。 本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖2:看門狗鍵盤燃料稱重電子秤功放D/A轉(zhuǎn)換 87C51 給定溫度 電機(jī)報(bào)警電路LEDAD590放大器A/D轉(zhuǎn)換圖2. 硬件系統(tǒng)電路軟件設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)軟件包括主程序、電子開關(guān)程序、D/A 轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)顯示程序、顯示鍵盤處理程序、報(bào)警系統(tǒng)程序以及各功能鍵處理程序。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是溫

9、度的巡回測量、巡回顯示和溫度的控制以及對鍋爐中的各個參數(shù)( 溫度、水位等) 的超限報(bào)警等功能。首先, 為了能夠?qū)嶒?yàn)溫度的巡回測量, 必須有電子開關(guān)程序巡回選擇每個通道和A/D 轉(zhuǎn)換程序把模擬的電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。為了提高準(zhǔn)確性, 之后又必須有數(shù)據(jù)處理程序?qū)Σ杉M(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 若超過所需的范圍, 則啟動報(bào)警程序進(jìn)行報(bào)警, 為了能夠把測量的溫度用LED 顯示, 又必須通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。同時也要有鍵盤輸入程序才能對溫度進(jìn)行控制。5、方案的可行性分析：鍋爐溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用得非常廣泛, 其控制過程中存在著很大的時滯性和很強(qiáng)的干擾, 采用一般的控制方法都不能很好的滿足要求。而使用單片機(jī)為核心

10、的系統(tǒng)對鍋爐進(jìn)行溫度控制具有控溫精度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低，簡單靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好滿足工藝要求，并且此類溫度監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)在國內(nèi)也正逐步走向成熟。6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 該監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于鍋爐溫度監(jiān)控領(lǐng)域。利用單片機(jī)以及檢測技術(shù)建立起溫度監(jiān)控系統(tǒng)也不僅僅局限于鍋爐溫度的監(jiān)控，在其他領(lǐng)域例如：冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中,也能夠?qū)嵱谩?、時間進(jìn)程3月5日3月9日 選題 3月12日3月16日 收集相關(guān)資料，深入了解單片機(jī)8051來實(shí)現(xiàn)對其他電路元件的控制 3月19日3月23日 收集資料，學(xué)習(xí)單片機(jī)編程的相關(guān)知識 3月26日3月30日 初步形成設(shè)計(jì)

11、方案 4月2日4月6日 完成開題報(bào)告 4月9日4月13日 研究基于單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的裝置 4月16日4月27日 硬件設(shè)計(jì) 4月30日5月18日 設(shè)計(jì)控制軟件 5月21日5月25日 設(shè)計(jì)保護(hù)電路 5月28日6月1日 在老師指導(dǎo)下初步審核 6月4日6月8日 修改、查找原則性錯誤 6月11日6月22日 繪圖，裝訂 6月25日6月29日 準(zhǔn)備答辯 7月2日7月6日 答辯9、參考文獻(xiàn)：1張迎新.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，1998.2張開生,郭國法.MCS51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息,2005,7：1-53何宏.單片機(jī)原理與接口技術(shù).國防工業(yè)出版社，2006.4張道德.單片機(jī)接口技術(shù).中國水利水電出版社，2007.5張毅剛.單片機(jī)原理與應(yīng)用.高等教育出版社，2003.6胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社,2004.7常健生.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006.8張普光.曹海舟.基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).2007，11月9李曉妮.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).2005,NO.210夏大勇.周曉輝.趙增.陳博峰.虎恩典.MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng).工業(yè)儀表與自動化裝置,2007,第一期.11張道德.單片機(jī)接口技術(shù)：C51版.中國水利水電出版社.200712林健雄.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)研制.電力學(xué)報(bào),20