多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)的

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目：多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)系 （部） 應(yīng)用電子與通信技術(shù)系專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 生 路春雨 學(xué) 號(hào) 1089212220 班 號(hào) 0892122 指導(dǎo)教師 顧偉東 開(kāi)題報(bào)告日期 2011.10.17 哈工大華德學(xué)院說(shuō) 明一、開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：1通過(guò)學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)論述和方案論證，判斷是否已充分理解畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容和要求2進(jìn)度計(jì)劃是否切實(shí)可行；3是否具備畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求的基礎(chǔ)條件。4預(yù)計(jì)研究過(guò)程中可能遇到的困難和問(wèn)題，以及解決的措施；5主要參考文獻(xiàn)。二、如學(xué)生首次開(kāi)題報(bào)告未通過(guò)，需在一周內(nèi)再進(jìn)行一次。三、開(kāi)題報(bào)告由指導(dǎo)教師填寫(xiě)意

2、見(jiàn)、簽字后，統(tǒng)一交所在系（部）保存，以備檢查。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽字： 檢查日期： 一、 綜述部分1、課題的開(kāi)發(fā)背景與需求分析溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測(cè)量需求越來(lái)越多，也越來(lái)越重要。但是在一些特定環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)環(huán)境范圍大,測(cè)點(diǎn)距離遠(yuǎn),布線很不方便。這時(shí)就要采用無(wú)線方式對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。 多路無(wú)線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量或相應(yīng)的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務(wù)

3、業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測(cè)和供電線路防盜監(jiān)視、城市居民小區(qū)供熱檢測(cè)、大型倉(cāng)庫(kù)溫度檢測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)測(cè)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測(cè)控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等?？紤]到許多工業(yè)環(huán)境中對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控，一般需要測(cè)量幾十個(gè)點(diǎn)以上。本文設(shè)計(jì)多路無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 2、調(diào)研分析在現(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(kāi)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(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和室內(nèi)中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用STC89C51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而

4、且能大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)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(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對(duì)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。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，能說(shuō)多少乎80%的工業(yè)部門(mén)都不得不考慮著溫度的因素。 二、方案論證 控制系統(tǒng)由硬件電路和軟件程序兩部分組成，其中

5、硬件部分主要有溫度采集電路、顯示模塊(數(shù)碼管顯示)、鍵盤(pán)接口、蜂鳴報(bào)警、單片機(jī)電路幾部分組成。（1）根據(jù)單片機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則提出設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建總體硬件方案和完成系統(tǒng)所需的器件的選擇。（2）根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)應(yīng)用較為廣泛的幾個(gè)測(cè)量模塊的硬件設(shè)計(jì)。（3）在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行整體系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)和功能模塊的軟件設(shè)計(jì)，利用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編譯、調(diào)試和仿真。本研究設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要特點(diǎn)是：（1）采用單片機(jī)控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸送、多路控制溫度、濕度、無(wú)線報(bào)警（2）由ST89C51控制溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成后，將實(shí)現(xiàn)以 一種基于DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案。簡(jiǎn)要闡述了溫度傳感器

6、DS18B20的性能指標(biāo)、工作原理、時(shí)序以及工作過(guò)程。利用主板STC89C52單片機(jī)控制DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)送至數(shù)碼管顯示結(jié)果。另外，采集結(jié)果可由RS-232-C接口送入計(jì)算機(jī)顯示并存儲(chǔ)。1. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖多點(diǎn)溫度濕度采集控制系統(tǒng)的硬件選用MCS51系列89C51作為主控中心。為實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的處理將溫度傳感器、濕度傳感器采集得到的值，與通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置的上限及下限值進(jìn)行比較，系統(tǒng)根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。并且選用8279芯片實(shí)現(xiàn)鍵/顯的功能，將結(jié)果送到LCD顯示。硬件框圖見(jiàn)1所示：nRF905下位機(jī)89C51按鍵溫度傳感器(1)8279濕度控制溫度控制溫度傳感器(n) 顯示n

7、RF905上位機(jī)nRF905下位機(jī)濕度傳感器(1)濕度傳感器（n）蜂鳴器圖1 多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)硬件框圖2. 元器件選擇在考慮性能/價(jià)格比的前提下,在本次設(shè)計(jì)中我選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的指標(biāo)的幾種仿真器件如下：（1）主機(jī)：一臺(tái)奔騰D PC機(jī)，偉福仿真器；（2）主控芯片：MCS-51系列中的89C51芯片；（3）溫度傳感器：多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成一個(gè)溫度檢測(cè)電路；（4）濕度傳感器：HSM-20G系列的濕度傳感器；（5）編輯鍵/顯：一片8279芯片；LCD1602顯示屏；多個(gè)按鍵；（6）報(bào)警器：1個(gè)蜂鳴報(bào)警器；（7）無(wú)線傳送模塊：nRF905。3. 系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計(jì)圖利用層次圖來(lái)表

8、示系統(tǒng)中各模塊之間的關(guān)系。層次方框圖是用樹(shù)形結(jié)構(gòu)的一系列多層次的矩形框描繪數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)。樹(shù)形結(jié)構(gòu)的頂層是一個(gè)單獨(dú)的矩形框，它代表完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面的各層矩形框代表各個(gè)數(shù)據(jù)的子集，最底層的各個(gè)矩形框代表組成這個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)元素（不能再分割的元素）。隨著結(jié)構(gòu)的精細(xì)化，層次方框圖對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也描繪得越來(lái)越詳細(xì)，這種模式非常適合于需求分析階段的需要。從對(duì)頂層信息的分類開(kāi)始，沿著圖中每條路徑反復(fù)細(xì)化，直到確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的全部細(xì)節(jié)為止。本系統(tǒng)一共分為屏幕顯示、鍵盤(pán)輸入設(shè)置、濕度采集、溫度控制、屏幕顯示、報(bào)警控制六大模塊，每個(gè)模塊之間雖然在表面上是相互獨(dú)立的，但是在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)上是緊密相連的。每個(gè)模塊

9、的功能都是按照在調(diào)研中搜集的資料進(jìn)行編排制作的圖2是系統(tǒng)的功能模圖。 多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警控制模塊鍵盤(pán)設(shè)置模塊屏幕顯示模塊濕度采集模塊數(shù)據(jù)傳送模塊溫度采集模塊圖2 系統(tǒng)功能模塊圖4、系統(tǒng)完成的功能該控制系統(tǒng)能自動(dòng)控制溫度的升降，并能顯示當(dāng)前值和設(shè)定值。它無(wú)需人看管，如采樣值不在標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采取相應(yīng)的操作。系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當(dāng)溫度到達(dá)上限依然上漲或溫度達(dá)到下限仍沒(méi)有加溫，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)操作。系統(tǒng)完成了對(duì)各點(diǎn)溫度平恒控制的功能：（1）、當(dāng)某點(diǎn)溫度超過(guò)所設(shè)定溫度的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間值時(shí)，則啟動(dòng)降溫設(shè)備；（2）、當(dāng)某點(diǎn)溫度低于所設(shè)定溫度的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間值時(shí)，則啟動(dòng)

10、升溫設(shè)備；（3）、系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當(dāng)溫度到達(dá)上限依然上漲或溫度達(dá)到下限仍沒(méi)有加溫，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)操作。附：在時(shí)間允許的情況下，想對(duì)本系統(tǒng)增加如下功能：（1）、對(duì)各控制點(diǎn)施行靈活采樣，即可采樣溫度、濕度、光和度等（2）、對(duì)各控制點(diǎn)施行靈活控制，即可隨意開(kāi)/關(guān)某一檢測(cè)點(diǎn)，以達(dá)到啟/停某一傳感器工作。5、軟件設(shè)計(jì)分析（1）軟件設(shè)計(jì)思想 根據(jù)總體設(shè)計(jì)的思想及本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，在軟件設(shè)計(jì)中完成以下功能：主程序：對(duì)LCD和8279進(jìn)行初始化。鍵盤(pán)輸入子程序：由鍵盤(pán)輸入某一檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)定值并存入指定的存儲(chǔ)單元以備與該點(diǎn)的實(shí)時(shí)值進(jìn)行比較。A/D轉(zhuǎn)換子程序：取得轉(zhuǎn)換結(jié)果，并對(duì)采

11、樣所得到的值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后存入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，為與設(shè)定值標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間比較作準(zhǔn)備。比較區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)值子程序：將采樣所得的值和輸入的區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，決定做出相應(yīng)操作。報(bào)警子程序：當(dāng)出現(xiàn)異常，如溫度到達(dá)上限依然上漲或溫度達(dá)到下限仍沒(méi)有加溫，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。（2）初步程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1初步程序流程圖三、進(jìn)度安排本課題的進(jìn)度安排如表1所示。表1 進(jìn)度安排表序號(hào)名稱周數(shù)起止時(shí)間備注1需求分析2周2011.09.262011.10.102方案論證開(kāi)題報(bào)告1周2011.10.112011.10.183軟件編碼與調(diào)試3周2011.10.192011.11.074總體聯(lián)調(diào)3周2011.11.082011.11.285撰寫(xiě)論文3周2011.11.292011.12.18設(shè)備保障已經(jīng)具備下列設(shè)備保障畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利開(kāi)展：軟件條件：arduino-0022；Protel99SE；protues；VW6000；硬件條件：電腦一臺(tái)；示波器；萬(wàn)用表；焊接工具等。附：參考文獻(xiàn)1 潘永雄編著，新編單片機(jī)原理與應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社，20032 肖玲妮等編著，Protel 99 SE，清華大學(xué)出版社，20033 字符液晶1602EB/OL百度百科(2010-1