基于單片機水溫智能控制系統(tǒng)的設計開題報告

1、黑龍江科技大學本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 基于單片機水溫智能控制系統(tǒng)的設計 專 題： 院 （系）： 電氣與信息工程學院 班 級： 電氣09-12 姓 名： 楊雪婷 學 號： 2009021751 指導教師： 朱顯輝 教師職稱： 講師 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告題 目基于單片機對水溫智能控制系統(tǒng)的設計 來源工程應用1、 研究目的和意義隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智

2、能化控制方向發(fā)展。單片微型計算機是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的，由于它具有體積小、功能強、性價比高等特點，所以，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設計。在溫度控制中，由于受到溫度被控對象特性（如慣性大、滯后大、非線性等）的影響，使得控制性能難以提高，有些工藝過程其溫度控制的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。溫度測控在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應用，隨著傳感器技術(shù)等一系列相關(guān)技術(shù)的不斷地發(fā)展，為智能溫度測控系統(tǒng)功能、精度的提高和抗干擾能力的增強提供了條件。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有價格低廉，精度高、微型化、抗干擾能力強、易擴展等一

3、系列優(yōu)點。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和室內(nèi)中的溫度進行檢測和控制。采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且能大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。 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反應過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)

4、自動化的重要任務。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、燃料、控制方案也有所不同。無論你生活在什么地方，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀工業(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)，幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮溫度的因素。 我們國家是一個四季分明的國家，因此對溫度的需求越來越受人們的關(guān)注。大家都講究時尚、個性化的生活，對室內(nèi)溫度的需求最好要滿足自己的要求想高便能高想低便低的品質(zhì)生活，這就更需要一個完美的溫度測控系統(tǒng)。2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻綜述)國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀70年代。先是

5、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(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(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80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)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?qū)嵱没?、綜合性應用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)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

6、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(chǎn)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(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。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。水溫是常見的一種被控溫度參數(shù)，歷來是國內(nèi)外研究的重點，在電熱水器、鍋爐、家用電器等領(lǐng)域使用廣泛。當前對水溫控制系統(tǒng)的設計過于復雜、成本較高，不便于推廣使用。因此，研究出小型簡單低成本的監(jiān)控系統(tǒng)對于推廣是必要的，從而可以減少對資源的浪費等。3、 研究/設計的目標：（1） 能夠連續(xù)測量水的溫度值，用十進制數(shù)

7、碼管來顯示水的實際溫度。 （2）能夠設定水的溫度值，設定范圍是3090。 （3）能夠?qū)崿F(xiàn)水溫的自動控制，如果設定水溫為85，則能使水溫保持恒定在85的溫度下運行。 （4）用單片機控制，通過按鍵來控制水溫的設定值，數(shù)值采用數(shù)碼管顯示。4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）：將所測量的溫度信號通過溫度傳感器送到單片機中，單片機把檢測的溫度顯示在數(shù)碼管上，再由單片機根據(jù)控制策略給出控制量，然后將控制量送到驅(qū)動電路，對水溫進行控制，水位控制同理，從而構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。本溫度計屬于多功能溫度計，可以設置上下報警溫度，當溫度不在設置范圍內(nèi)時，可以報警。本設計是基于凌陽單片機SPC

8、E061A為核心的單片機溫度控制系統(tǒng),溫度傳感器檢測的水溫信號經(jīng)信號調(diào)整、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳入單片機，由單片機對數(shù)字信號進行相應的處理，從而得到溫度控制的目的，然后輸出在數(shù)碼管上進行顯示。壓力傳感器檢測到的水位信號經(jīng)信號調(diào)整、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入單片機。從而達到水位控制的目的。首先要解決的是對溫度傳感器、壓力傳感器本身的屬性，它們的用法，各個性能參數(shù)，內(nèi)部功能有一個很好的掌握，還要對單片機的用法，外圍電路（溫度檢測電路，溫度控制電路，水位控制電路，單片機串口通信的電路，復位電路，數(shù)碼管顯示電路）的設計接法進行進一步的掌握，最后就是軟件編寫部分了，溫度數(shù)據(jù)的處理模塊，溫度數(shù)據(jù)顯示模塊，

9、溫度控制模塊，串口初始化模塊。整個系統(tǒng)的設計以單片機為核心，實現(xiàn)對溫度的采樣、處理及控制。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定、工作精度高，且通過鍵盤可以方便地進行參數(shù)修改，真正達到對溫度的智能控制。系統(tǒng)框圖：5、方案的可行性分析：在設計中，對于水溫的測量和控制，采用了溫度傳感器和壓力傳感器。通過單片機處理后控制溫度，使其達到穩(wěn)定。使用單片機具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點，使系統(tǒng)能簡單的實現(xiàn)溫度的控制及顯示。系統(tǒng)電路簡單可靠，功耗小，抗干擾能力強，且單片機結(jié)構(gòu)可靠，所以此系統(tǒng)在人們?nèi)粘Ｉ?、工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中可以得到廣泛推廣和應用。6、設計產(chǎn)品的主要用途和應用領(lǐng)域：近年來溫度控制系統(tǒng)的應用日益廣泛，日常生活和工業(yè)生

10、產(chǎn)都需要溫度控制系統(tǒng)。應用領(lǐng)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(lǐng)域。軸瓦，缸體，紡機，空調(diào)等狹小空間工業(yè)設備測溫和控制。汽車空調(diào)，冰箱，冷柜以及中低溫干燥箱等。太陽能供熱，制冷管道熱量計量，中央空調(diào)分戶熱能計量等。7、時間進程1周 實習調(diào)研。2周 收集資料（包括英文資料）。3周 學生基礎(chǔ)知識學習，明確控制要求，確定控制方案。4周 學生基礎(chǔ)知識學習，主要控制元件的選型。5周 控制原理圖的繪制。6周 控制原理圖的分析論證。7周 對整體思路進行分析。8周 與指導教師討論方案的可行性。9周 劃分功能模塊。10周 畫出每個模塊的程序流程圖。11周 調(diào)試系統(tǒng)已劃分好

11、模塊的功能。12周 對不足的地方進行修改。13周 系統(tǒng)控制界面編程。14周 繼續(xù)相關(guān)接口的程序編寫，系統(tǒng)整體性能調(diào)試。15周 文檔整理。16周 圖紙整理。17周 編制畢業(yè)設計說明書（論文）。18周 準備畢業(yè)論文答辯畢業(yè)答辯。8、參考文獻：1李建忠.單片機原理與應用M. 西安：西安電子科技大學出版社,2009. P16-P50.2潘永雄.新編單片機原理與應用M. 西安：西安電子科技大學出版社，2003.3肖玲妮等.Protel 99 SEM.北京：清華大學出版社，2003.4劉瑞新.單片機原理及應用教程M. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.5靳達.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例導航M.北京：人民郵電出版

12、社，2003.6沈紅衛(wèi).單片機應用系統(tǒng)設計實例M. 北京：北京航空航天大學出版社，2003.7華成英. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社,2002.P178-P182.8譚浩強. C語言程序設計(第三版)M. 北京：清華大學出版社,2005. P49-P86.9陳杰,黃鴻.傳感器監(jiān)測與技術(shù)M. 北京：高等教育出版社,2002. P15-P50.10張紅潤,張亞凡,鄧洪.傳感器原理與應用M. 北京：清華大學出版社,2008. P35-P38.11童師白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社,1980.12朱清慧,張鳳蕊.Proteus教程M. 北京：清華大學出版社,2008.13 周潤景，張麗娜基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真M北京：北京航空航天大學出版社 ,2006.P321P326.14胡壽松自動控制原理M北京：國防工業(yè)出版社，2000.P103P124.15金發(fā)慶等編