基于单片机的温度控制系统设计-开题报告.doc

毕业生论文选题报告 学 号 100433 姓 名 XXX学 科 电气自动化指 导 老 师 日 期 2013年 电子工程系电气自动化教研室 题 目基于单片机的温度控制系统设计一、选题的目的及研究意义 这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。 当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。二、综述与本课题的国内外相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。应用领域非常的广泛，冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。三、本课题研究的主要内容和采用的研究方案。 主要内容： 本课题研究的主要内容是设计制作一个可以数字显示被测温度和控制温度的温度测量与控制器，主要工作有：电路设计，电路仿真，实际电路制作和调试。 研究方案：1：温度测量部分 方案一：采用温度传感器铂电阻PT1000，铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件且此元件线性较好。在0100摄氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。但铂热电阻输出的模拟信号需放大、滤波、A/D转换等处理后才可上传至微控制器，使硬件电路连接相对复杂。 方案二：采用集成电路温度传感器LM35。LM35为电压输出型的集成温度传感器。它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，它的输出电压与摄氏温度线性成比例。一般来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处。LM35无需外部校准，可以提供+1/4摄氏度的常用室温精度。LM35应用系统包括LM35、信号调理电路、A/D采集电路和单片机4个部分。LM35传感器负责将温度转换成模拟电压值。但是转换出的电压值通常比较小，为此需要信号调理电路对信号进行放大、限幅等处理，再通过A/D采集电路对该电压信号进行数据采集。这个过程降低了系统的工作速度，并增添了许多硬件连接，系统设计相对复杂。 方案三：采用智能温度传感器DS18B20。DS18B20是一线温度传感器。所谓“一线”是指DS18B20只用一条线进行输入输出，因而与之接口的微处理器也只需要一条口线与之通信。它不需要任何外围元件即可检测温度，并转换成数字量传给上位机（微处理器）。DS18B20测量温度范围为-55+125摄氏度。在-10+85摄氏度范围内，精度为+0.5摄氏度。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合在恶劣环境的现场进行温度测量。DS18B20具有测温系统简单，测温精度高，连续方便，占用口线少等优点。它可以使硬件开销降到最低点，并且内部包含存储器，单片机通过向DS18B20发启动命令使之进行一次温度测量，DS18B20将转换结果存在便笺式存储器中，便于单片机随时读取数据。因此，智能温度传感器DS18B20具备测温误差小，分辨力高，抗干扰能力强，能远程传输数据，用户可设定温度上、下限，具有越限自动报警功能，并且带串行总线接口，适配各种微控制器等优点。 2. 温度显示部分 方案一：采用三位八段数码管显示。可显示测量温度的数值和小数点的显示，随对向摄氏度这样的图形符号无法显示。但使用起来相对方便，程序设计和硬件连接都很简洁，且价格便宜。 方案二：采用液晶显示器件LCD。它具有：低压、微功耗，显示信息量大，易于彩色化，长寿命，无辐射、无污染等诸多优点。按显示方式可分为：正像显示，负像显示，透过型显示，反射型显示，半透过型显示等。按显示方式可分为：段型显示（只能显示数字及个别字符），点阵型显示（可显示任何字符、数字、图形）。选择液晶可以显示符号和图形，读取温度值更加直观，但价格较贵，且软件控制繁琐。综合考虑指标，采用七段数码管。 研究方法：考虑到性价比，开发工具及所学的专业知识等等，选择AT89S51作为主控制器。根据系统的技术指标，选择DS18B20作为温度传感器。该温度传感器具有多种精度测温模式，其中11位精度的测温模式可以达到0.0625的精度要求，满足系统的精度要求。采用三位LED数码管来显示温度，该显示电路采用动态显示方式，驱动简单，可以进行实时显示。为了可以设置温度标准值，外接三个按键作为键盘电路。它与单片机直接连接，受单片机控制作用。通过继电器控制空调的运行情况，从而达到调节空气温度的目的。综上所述，系统方案可行。4、 预期可以实现1.被测温度和控制温度均可数字显示；2.被测温度范围为0120，精度为0.5；3.控制温度连续可调，精度为1；4.温度超过额定值时，产生声、光报警信号。五、本课题研究的重点及难点研究重点及难点：本课题需要解决的主要问题包括硬件电路设计和软件程序编写两个问题。系统硬件部分主要包括温度检测电路、键盘控制、主控制器、电源电路、显示电路等。具体表现在以下几点：1.传感器、信号放大、信号转换、数字显示等知识的理解和应用。2.电路设计的科学性，参数计算的准确度，元器件选择的规范；3. DS18B20单总线的时序合理编写。4.数码管动态显示原理以及编程。5.继电器驱动电路的选择和调试。6. C语言的编写以及KEIL C 的使用，仿真软件的学习，仿真电路的设计和调试。7. 温度测量与控制器硬件电路的设计，原理图的绘制，温度测量与控制器电路板的焊接。六、本课题有关参考文献资料参考文献1新概念51单片机C语言教程北京：电子工业出版社,2009. P342-P3542单片机原理与应用西安：西安电子科技大学出版社,2009. P16-P503数字电子技术基础北京：高等教育出版社,1983. P178-P1824数字电子技术基础 高等教育出版社 5C语言程序设计(第三版)北京：清华大学出版社,2005. P49-P866传感器监测与技术北京：高等教育出版社,2002. P15-P507单片机原理及应用技术 北京航空航天大学出版社 19998模拟电子技术基础北京:高等教育出版社,1980.9 沈阳单片机开发网 课题名称基于单片机的温度控制系统设计课题进度安排指导老师意见： 签 字： 年 月 日6