畢業(yè)設(shè)計論文開題報告28734

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目 基于單片機(jī)的熱水器溫度檢測與控制專 業(yè) 名 稱 電子信息工程班 級 學(xué) 號 080413學(xué) 生 姓 名 曾瑞月指 導(dǎo) 教 師 江民竣填 表 日 期 2012 年 2 月 24 日一、選題的依據(jù)及意義：溫度是日常生活中無時不在的物理量，溫度的控制在各個領(lǐng)域都有積極的意義。很多行業(yè)中都有大量的用電加熱設(shè)備，特別是在某些工業(yè)生產(chǎn)過程中對溫度的控制精度等要求更高，采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制具有控制方便、簡單、靈活性大等特點(diǎn)，還可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，智能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。傳統(tǒng)的溫度測量方法是將溫度傳感器輸出的模擬信號放大后送至遠(yuǎn)端A

2、D轉(zhuǎn)換器，最后單片機(jī)對AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。這種方法的缺點(diǎn)是模擬信號在傳輸?shù)倪^程中存在損耗并且容易受到外界的干擾，導(dǎo)致測量的溫度精度不高。但在某些工業(yè)生產(chǎn)過程中，如恒溫爐、倉庫儲藏、花卉種植、小型溫室等領(lǐng)域都對溫度有著嚴(yán)格的要求，需要對其加以檢測和控制。所以本文依據(jù)這個指標(biāo)提出了基于單片機(jī)的溫度的檢測與控制的研究，因此希望能給溫度的控制精度的提高有所貢獻(xiàn)。文獻(xiàn)1溫度控制器80年代中末期發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一，被視為21世紀(jì)廣泛應(yīng)用的新技術(shù)。文獻(xiàn)2溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 ,傳統(tǒng)

3、的繼電器調(diào)溫電路簡單實用,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。文獻(xiàn)3提出改進(jìn)的電路 ,采用主回路無觸點(diǎn)控制 ,克服繼電器接觸不良的缺點(diǎn) ,且維修方便 ,缺點(diǎn)是溫度控制范圍小 ,精度不高。本文就最近幾年快速發(fā)展的PID溫控,模糊控制 ,以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ,遺傳算法在溫度控制中的應(yīng)用做一綜述。文獻(xiàn)4在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1。目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集（即傳感器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計算機(jī)技術(shù)）。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖

4、端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。隨著進(jìn)入21世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。根據(jù)之前傳統(tǒng)模式的溫度控制面臨的控制溫度不高和技術(shù)指標(biāo)的高要求，因此我想借用高精度的傳感器，比如：DS18B20溫度傳感器等。實現(xiàn)對溫度控制精度的提高及能在溫度控制過程中實現(xiàn)提高控制方便、簡單、靈活性。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1。而使用DS18B20溫度傳感器能夠?qū)⒎直媪μ?/p>

5、高到0.5。溫度是許多領(lǐng)域控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金?；?、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。隨著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。而且單片機(jī)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。他具有處理能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。所以利用單片機(jī)檢測和控制溫度來提高溫度精度和靈活性是勢在必行的。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：三、研究內(nèi)容及實驗方案： 本設(shè)計的內(nèi)容是溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。而以往

6、溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。本課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)其原理是利用裝置溫度傳感器DS18B20所測量的溫度信號直接通過數(shù)字溫度傳感器檢測到溫度后，送到單片機(jī)中，單片機(jī)把檢測的溫度同鍵盤設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，并顯示在顯示器上，再由單片機(jī)根據(jù)控制策略給出控制量，然后將控制量送驅(qū)動電路、去驅(qū)動電源裝置，從而構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。本設(shè)計的主要內(nèi)容分為兩部分：硬件部分和軟件部分硬件部分內(nèi)容分為：電源電路的選擇、單片機(jī)的選

7、擇是用的AT89C51單片機(jī)、數(shù)字溫度傳感器DS18B20、數(shù)碼管的顯示設(shè)計、報警電路的設(shè)計等。本設(shè)計要求溫度可以設(shè)定，并要求溫度被控制在設(shè)定的值附近，所以該系統(tǒng)應(yīng)該是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。實現(xiàn)對溫度控制的方法很多，有采用模擬電路實現(xiàn)的，也有采用計算機(jī)構(gòu)成的智能控制。模擬控制溫度的方法主要有開關(guān)式控制法、比例式控制法和連續(xù)式控制法。開關(guān)式控制是將檢測的溫度信號和設(shè)定的溫度值通過比較器比較后，驅(qū)動一開關(guān)器件（一般是繼電器）控制加熱器的通斷。如當(dāng)測量的溫度低于設(shè)定的溫度值時，驅(qū)動電路使繼電器接通加熱器的電源，使溫度上升；當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時，驅(qū)動電路使繼電器斷開加熱器的電源，停止對加熱器的加熱，溫度

8、將下降。這樣繼電器反復(fù)動作，溫度將被控制在設(shè)定值附近。數(shù)據(jù)的采集采用A/D轉(zhuǎn)換器的主要功能是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法很多，常用的有雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器等。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高、靈敏度高、抑制干擾信號的能力強(qiáng)，價格低廉，可廣泛用于數(shù)字儀表和低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。另外，這類轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)常以BCD碼或二進(jìn)制碼格式輸出，所以數(shù)字顯示方便。顯示方面采用窗體底端HD7279A是一片具有串行接口的，可驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨(dú)立LED）的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LE

9、D顯示、鍵盤接口的全部功能。報警的設(shè)計，當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過規(guī)定溫度上限時，單片機(jī)通過 P1.4 輸出控制信號驅(qū)動三極管 D1 ，使繼電器 K1 開啟降溫設(shè)備 ( 壓縮制冷設(shè)備 ) ：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時，單片機(jī)通過 P1.5 輸出控制信號驅(qū)動三極管 D2 ，使繼電器 K2 開啟升溫設(shè)備 ( 加熱器1) 。當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時候，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。軟件部分分為：基于keil編譯環(huán)境的單片機(jī)應(yīng)用軟件的編寫、調(diào)試。Prote環(huán)境下系統(tǒng)的仿真和功能驗

10、證。4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：1.目標(biāo)：將所測量的溫度信號直接通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測到溫度后，送到單片機(jī)AT89C51中，單片機(jī)把檢測的溫度的溫度進(jìn)行顯示在數(shù)碼管上，再由單片機(jī)根據(jù)控制策略給出控制量，然后將控制量送驅(qū)動電路、去驅(qū)動電源裝置，從而構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。2.技術(shù)路線：1）Protel DXP 2004電路原理圖及PCB的設(shè)計；2）keil軟件的編寫和調(diào)試；3）用prote進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真，并給出仿真結(jié)果；4）設(shè)計出溫度控制器實物，并進(jìn)行仿真調(diào)試；3.可行性分析： 首先本人通過查閱相關(guān)的資料和上課的學(xué)習(xí)對基于單片機(jī)溫控器的基礎(chǔ)知識有一定的了解，然后通過指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)

11、在學(xué)校進(jìn)行了一系列的實驗和軟件的調(diào)試，最后認(rèn)為方案還是可行了。4.工作進(jìn)度序 號設(shè)計（論文）各階段名稱日 期1熟悉課題、查閱資料2確定系統(tǒng)架構(gòu)、確定各個功能模塊的組成-3電路原理圖設(shè)計、印刷電路板設(shè)計4控制算法選擇5硬件各個功能模塊的仿真調(diào)試、算法仿真6系統(tǒng)編程、調(diào)試、測試7整理資料、撰寫論文8畢業(yè)實習(xí)五、參考文獻(xiàn)：1 孫涵芳，徐愛卿.MCS-5196系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京航空航天大學(xué)出版社,1996.4 2 秦志強(qiáng).C51單片機(jī)應(yīng)用與C語言程序設(shè)計M.電子工業(yè)出版社,20053 蘭吉昌.51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計例M.北京化學(xué)工業(yè)出版,20094 譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計M.清華大學(xué)出版社,20

12、05 5 程培青.數(shù)字信號處理教程M.清華大學(xué)電子學(xué)出版社,19996 周荷琴,吳秀清.微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)M.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2008 7 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.華中科技大學(xué)出版社,20058 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.清華大學(xué)出版社,20059 胡濤松.自動控制原理M.科學(xué)出版社,2007 10 窗體底端吳為民,王仁麗.溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展概況J.工業(yè)爐報,2002,2 11 張開生,郭國法窗體底端MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計J.微計算機(jī)信息,2005,06Z 12 M.W.Short,B.Barber. Temperature Prediction and Control During Continuous CastingJ. Proceedings