多功能自動供電控制器的設(shè)計(檢查表、開題報告、任務(wù)書和外文翻譯)

1、學(xué)號業(yè)設(shè)計文檔材料題 目：多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計作 者 童朋屆 別2016學(xué) 院物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子技術(shù)科學(xué)指導(dǎo)老師柳建國職 稱副教授完成時間2016.05目 錄一、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書二、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告三、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計中期檢查表四、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評價表五、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評閱教師評價表六、湖南理工學(xué)院畢業(yè)論文文字相似性檢測報告七、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計答辯申請暨資格審查表八、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計答辯記錄表九、外文文獻翻譯 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書題目名稱：多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名： 童朋學(xué) 院：物

2、理與電子學(xué)院專 業(yè)：光電子技術(shù)科學(xué)指導(dǎo)教師：柳建國 2015 年 12 月 20 日 1、 主題詞、關(guān)鍵詞光控；聲控；延時；自動供電2、 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一套多功能自動供電控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)智能化科學(xué)管理供電系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。設(shè)計要求（1）能實現(xiàn)定時供電，定時斷電。（2）晚上供電，白天斷電。（3）晚上有聲響供電，并具有延時功能。（4）該系統(tǒng)分別有LED狀態(tài)指示燈。（4）要求用電子線路或單片機技術(shù)來設(shè)計該系統(tǒng)。（5）對系統(tǒng)進行仿真或安裝、調(diào)試，確定系統(tǒng)的可行性。3、 文獻查閱指引1 謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.2 余發(fā)山，王福忠.單

3、片機原理及應(yīng)用技術(shù)M. 江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.北京：高等教育出版社，2006.4 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京：高等教育出版社，2006.5 路勇. 電子電路實驗及仿真M.北京： 清華大學(xué)出版社， 20046 楊庚辰.自動控制原理M.第三版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994.7 何希才.常用電子電路M. 北京：電子工業(yè)出版社，20068 韓兵.光電控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.9 李振聲.實驗電子技術(shù)M. 北京：北京郵電出版社，2007.10 何希才.傳感技術(shù)及應(yīng)用M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20

4、05.11 焦中平.照明燈聲光控制電路及制作M. 科教文匯，2007.12 周元興.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 機械工業(yè)出版社，2003.4、 畢業(yè)設(shè)計進度安排2015年12月20日 下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 2015年12月21日2016年3月2日 查閱資料，完成開題報告2016年3月3日2016年4月12日 電路設(shè)計、實物設(shè)計、論文撰寫2016年4月13日2016年4月20日 畢業(yè)設(shè)計中期檢查、交論文初稿2016年4月21日2016年5月9日 論文修改與完善2016年5月10日2016年5月20日 提交畢業(yè)論文和相關(guān)材料2016年5月21日2016年5月22日 畢業(yè)論文答辯教研室意見： 負(fù)責(zé)人簽名：

5、 年 月 日注：本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)教研室審批后一份下達(dá)給學(xué)生，一份交指導(dǎo)教師，一份留系里存檔。 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告課題名稱：多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名：童朋學(xué) 院：物理與電子學(xué)院專 業(yè)：光電子技術(shù)科學(xué)指導(dǎo)教師：柳建國 2016 年 3 月 3 日一、 綜述國內(nèi)外對本課題的研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義：（一） 國內(nèi)外對本課題的研究動態(tài)：我國供配電自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟建設(shè)的必然結(jié)果，長期以來供配電的建設(shè)未能得到應(yīng)有的重視，建設(shè)資金短缺，設(shè)備技術(shù)性能落后，事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，另外電力的發(fā)展和電力市場的建立，供配電技術(shù)的薄

6、弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出，形成電力需求與供配電設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。國家頒布實施電力法貫徹后，電力作為一種商品進入市場，接受用戶的監(jiān)督和選擇，由于對電力供應(yīng)中的停電影響追究電力經(jīng)營者的責(zé)任。另外，高精密的技術(shù)和裝備對電能質(zhì)量要求，供配電的可靠性已是電力經(jīng)營者必須考慮的主要問題。多功能自動供電，就是多種方法去實現(xiàn)系統(tǒng)的供電并且能夠自動供電。聲光控延時控制器是國家建設(shè)部，國家科技部在建筑節(jié)能產(chǎn)品中，定義的延時自熄開關(guān)中的一種，其在使用中的節(jié)能作用是非常明顯的。以40W電燈使用普通開關(guān)傍晚點亮六小時為例，耗電應(yīng)為0.6KW/H即0.36度電；如果使用聲光控延時開關(guān)，按 傍晚點亮一百次，每次按30秒計算，耗電

7、量為0.033KW/H即0.033度電；二者的耗電量相比差距為20倍之多。現(xiàn)在國內(nèi)外主要針對聲光供電自動化以數(shù)字電路或單片機來實現(xiàn)。使用聲，光控延時電路實現(xiàn)LED燈的自動發(fā)亮、節(jié)能、延長燈的壽命顯得特別重要，并且非常貼近我們的現(xiàn)實生活。聲光控延時電路已經(jīng)變成為我們平常生活中的不可以缺少的東西，聲音控制，光線很弱時，一旦有人經(jīng)過發(fā)出聲音震動會自動發(fā)亮，光線強時，不會發(fā)亮，還可以定時供電。聲光供電自動化一般應(yīng)用在走廊，樓道，工廠，學(xué)校顯示屏通告欄等這些場所，給我們的生活帶來了非常大的便利，并得到了廣泛的應(yīng)用。（二） 依據(jù)和意義：多功能自動供電，就是多種方式能去實現(xiàn)系統(tǒng)的供電并且能夠自動供電。眾所

8、周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能即易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送、分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)劑和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。例如在機械工業(yè)中，電費開支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。從投資額來看，一般機械工廠在供電設(shè)備上的投資，也僅占總投資的5%左右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞

9、動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。現(xiàn)代大型企業(yè)供配電系統(tǒng)的主接線及運行方式都非常復(fù)雜，各種電器設(shè)備的數(shù)量和種類繁多。系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的故障和不正常狀態(tài)也越來越隱蔽和復(fù)雜。運行人員根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗做出判斷，并采取相應(yīng)措施，因此對運行人員的技術(shù)水平要求較高。如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果，直接影響全廠安全生產(chǎn)。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。聲光控制是使用聲音和光線的改變來掌控電路實現(xiàn)一定功能的特殊光電子學(xué)控制的一種方法。當(dāng)在特殊的環(huán)境光線下使用聲音震動觸發(fā)拾音器來進行聲音和電的轉(zhuǎn)

10、換來把控用電器的開啟，然后延時一定時間后自動關(guān)閉或光控制路燈的開啟。它廣泛用于廠房、庭院、洗漱室、廁所、樓道、建筑走廊等場所，屬于現(xiàn)代特別理想的環(huán)保照明供電，而且可以使燈泡使用壽命變長。伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，公共場所照明設(shè)備必將慢慢優(yōu)化，除了如今已擁有的聲光控開關(guān)之外，還存在熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開關(guān)和微波感應(yīng)開關(guān)當(dāng)前，微波感應(yīng)開關(guān)抗干擾的性能不怎么理想，紅外感應(yīng)開關(guān)雖然性能上比較好，但它的安裝復(fù)雜，容易損壞，價格同樣很高，所以他們比較適合在這些管理很好的場所如大飯店樓道、及居家庭走廊、賓館應(yīng)用，然而在普通的住宅樓、辦公樓道等這些場所的照明設(shè)備考慮到安裝方便、管理、價格等因素，由于我國國情，可以預(yù)測

11、在相當(dāng)一段時間里，聲、光控供電一定是人們首選的產(chǎn)品，由于其節(jié)能，方便，便宜的優(yōu)點，必將受到人們的喜歡和應(yīng)用。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：（一）研究的基本內(nèi)容：實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。（二）擬解決的主要問題：1、晚上有聲響供電，并具有延時功能。2、實現(xiàn)定時晚上供電，白天斷電。三、預(yù)期成果形式及進度計劃（一）預(yù)期成果形式：設(shè)計一套多功能自動供電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動

12、工作給負(fù)載供電的功能。（二）進度安排：2015年12月20日 下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 2015年12月21日2016年3月2日 查閱資料，完成開題報告2016年3月3日2016年4月12日 電路設(shè)計、實物設(shè)計、論文撰寫2016年4月13日2016年4月20日 畢業(yè)設(shè)計中期檢查、交論文初稿2016年4月21日2016年5月9日 論文修改與完善2016年5月10日2016年5月20日 提交畢業(yè)論文和相關(guān)材料2016年5月21日2016年5月22日 畢業(yè)論文答辯四、主要參考文獻：1 謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.2 余發(fā)山，王福忠.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)M. 江蘇

13、：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.北京：高等教育出版社，2006.4 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京：高等教育出版社，2006.5 路勇. 電子電路實驗及仿真M.北京： 清華大學(xué)出版社， 20046 楊庚辰.自動控制原理M.第三版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994.7 何希才.常用電子電路M. 北京：電子工業(yè)出版社，20068 韓兵.光電控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.9 李振聲.實驗電子技術(shù)M. 北京：北京郵電出版社，2007.10 何希才.傳感技術(shù)及應(yīng)用M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.11 焦中平.照明燈聲

14、光控制電路及制作M. 科教文匯，2007.12 周元興.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 機械工業(yè)出版社，2003.五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)老師（簽名）： 年 月 日六、教研室意見： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計中期檢查表畢業(yè)設(shè)計題 目多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名童朋 學(xué) 院 物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子技術(shù)科學(xué)指導(dǎo)教師柳建國 檢查日期2016.04.14指導(dǎo)教師檢查情況記載及修改意見：自開題以來，該生根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱了大量資料和文獻，并按照開題報告中的研究進度在進行一系列的工作，現(xiàn)就目前的工作進展總結(jié)如下：一、對本課題進行的工作情況：1.學(xué)

15、習(xí)了LM358,NE555,74H143等的基本原理；2.熟練掌握proteus等軟件的使用；3.認(rèn)真分析了光控電路以及聲控電路的原理，并提出了設(shè)計方案；4.進行了整形電路、延時電路的設(shè)計；5.總結(jié)前面所做的各項工作并結(jié)合相關(guān)參考資料形成文稿，完成了畢業(yè)論文初稿的撰寫。二、下階段的工作安排：1. 針對論文初稿中的問題，對論文進行進一步的修改。2. 完善設(shè)計方案，對該提出方案作進一步的分析。3. 完善電路設(shè)計、仿真與調(diào)試。4. 整理和完善英文文獻的翻譯。5. 整理資料，為論文答辯做準(zhǔn)備。簽名： 年 月 日注：此表用于指導(dǎo)教師在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）初稿完成后對學(xué)生執(zhí)行任務(wù)書情況進行中期檢查時用，由

16、指導(dǎo)教師填寫。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評價表（一）畢業(yè)設(shè)計題 目多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名童朋學(xué) 院物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子技術(shù)科學(xué)指導(dǎo)教師柳建國 評 價 項 目ABCD選題質(zhì)量01選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求02題目難易度03題目工作量04題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量05綜合運用知識的能力（涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）06應(yīng)用文獻資料的能力07實驗（設(shè)計）能力08計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力等）09外文應(yīng)用能力10計算機應(yīng)用能力11對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）12插圖（或圖紙）質(zhì)量13論文（或設(shè)計說明書）

17、撰寫水平14論文（或設(shè)計）的實用性與科學(xué)性15論文（或設(shè)計）規(guī)范化程度（論文（或設(shè)計）欄目齊全合理、SI制的使用等）16創(chuàng)見性綜合評價優(yōu) 良 中 及格 不及格 評語該論文設(shè)計了多功能自動供電控制器，主要以聲控電路，光控電路，整形電路，延時電路以及照明供電電路等組成。實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。題目難易程度適中，文章格式較規(guī)范，條理較清楚。論文選題切合實際應(yīng)用，具有一定的實用價值。同意參加答辯。 簽名： 年 月 日注：此表為指導(dǎo)教師對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的定稿分別進行評閱時用。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)

18、計評價表（二）畢業(yè)設(shè)計題 目多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名童朋學(xué) 院物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子科學(xué)技術(shù)評閱教師 李春來評 價 項 目ABCD選題質(zhì)量01選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求02題目難易度03題目工作量04題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量05綜合運用知識的能力（涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）06應(yīng)用文獻資料的能力07實驗（設(shè)計）能力08計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力等）09外文應(yīng)用能力10計算機應(yīng)用能力11對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）12插圖（或圖紙）質(zhì)量13論文（或設(shè)計說明書）撰寫水平14論文（或設(shè)計）的實用

19、性與科學(xué)性15論文（或設(shè)計）規(guī)范化程度（論文（或設(shè)計）欄目齊全合理、SI制的使用等）16創(chuàng)見性綜合評價優(yōu) 良 中 及格 不及格 評語該論文主要設(shè)計了一款多功能自動供電控制器，實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。題目難易程度適中，文章格式較規(guī)范，條理較清楚。論文選題切合實際應(yīng)用，具有一定的實用價值。同意參加答辯。簽名： 年 月 日注：此表為指導(dǎo)教師對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的定稿分別進行評閱湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計答辯申請暨資格審查表學(xué)生姓名童朋學(xué) 院物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子科

20、學(xué)技術(shù)班 級光電12-1BF班指導(dǎo)教師 柳建國畢業(yè)設(shè)計題 目多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容綜述（對畢業(yè)設(shè)計的具體步驟和方法、主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處進行綜述，提出答辯申請）：設(shè)計了一套多功能自動供電控制器，由聲控電路，光控電路，整形電路，延時電路以及照明供電電路等組成。實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。 申請人：資 格 審 查 項 目是否01工作量是否達(dá)到所規(guī)定要求02文檔資料是否齊全（任務(wù)書、開題報告、答辯申請、定稿論文及其相關(guān)附件資料等）03文檔是否符合規(guī)范化要求04是否按時向指導(dǎo)教師提

21、交全部正式材料05是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設(shè)計（論文）06是否為已公開發(fā)表的個人論著備選是否多人設(shè)計一個系統(tǒng)或者合作一個課題(多人設(shè)計一個系統(tǒng)或者合作一個課題)內(nèi)容是否雷同院畢業(yè)設(shè)計（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見：符合答辯資格，同意答辯 不符合答辯資格，不同意答辯 （公章） 年 月 日注：此表為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）定稿后申請答辯，及系領(lǐng)導(dǎo)小組對申請答辯學(xué)生進行資格審查時用；資格審查項目由指導(dǎo)教師填寫。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計答辯記錄表畢業(yè)設(shè)計題 目多功能自動供電控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué) 院物理與電子學(xué)院專 業(yè)光電子技術(shù)科學(xué)學(xué)生姓名童朋學(xué) 導(dǎo)教師柳建國 答辯時間 2016.5.2

22、2記 錄 人 王繼飛答辯地點6102答成辯員小名組單姓 名職 稱姓 名職 稱柳建國副教授王繼飛講師田芳講師答辯過程記錄：一、 答辯人陳述：本文主要設(shè)計了一套多功能自動供電控制器，由聲控電路，光控電路，整形電路，延時電路以及照明供電電路等組成。實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。該電路設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能效果顯著、體積小、成本低。二、 問題記錄：柳建國老師提問：該系統(tǒng)的多功能指那些功能？答：主要設(shè)計了以聲控電路處理聲音，光控電路處理光線，整形電路進行整形，延時電路進行延時以及照明電路進行照明。

23、實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅，同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。王繼飛老師提問：簡單介紹一下光控電路的原理答：光控模塊電路由LM358接成電壓跟隨器，當(dāng)白天有光線時，光感電阻R3阻值減小運算放大器的3腳電壓小于2腳電壓，1腳輸出低電平；當(dāng)晚上無光線時，光感電阻R3阻值增大運算放大器的3腳電壓大于2腳電壓，1腳電壓輸出高電平。田芳老師提問：描述此次畢業(yè)設(shè)計的不足之處？答：（1）.電路復(fù)雜，使用的電子線路以及芯片過多，如果采用單片機將變得更加簡單明了；（2） .使用的芯片很難找，所以沒有選擇做出實物； （3）.聲光控延時

24、開關(guān)如今已經(jīng)應(yīng)用廣泛，本次設(shè)計創(chuàng)見性不足。答辯小組評語：本文主要設(shè)計了一套多功能自動供電控制器，由聲控電路，光控電路，整形電路，延時電路以及照明供電電路等組成。實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時一分鐘后自動熄滅。同時通過鍵盤可設(shè)定白天控制器不工作，晚上自動工作給負(fù)載供電的功能。該電路設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，文章格式較規(guī)范，條理較清楚。論文選題切合實際應(yīng)用。答辯時陳述較清楚，對提出的主要問題一般能回答，無原則錯誤。答辯評定等級：優(yōu) 良 中 及格 不及格答辯小組全體成員簽名：院畢業(yè)設(shè)計（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見：綜合畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量、答辯情況及指導(dǎo)教師和評閱教師的意見 ，該畢業(yè)設(shè)

25、計（論文）的最終成績評定為優(yōu) 良 中 及格 不及格負(fù)責(zé)人簽名（加蓋公章）： 注：此表由答辯小組組織填寫。 學(xué)號理與電子學(xué)院2016屆畢業(yè)設(shè)計外文文獻翻譯文獻名稱Temperature Control Using a Microcontroller單片機溫度控制學(xué)生姓名： 童朋 專 業(yè)： 光電子技術(shù)科學(xué) 指導(dǎo)教師： 柳建國 完成時間： 2016.05 Temperature Control Using a Microcontroller:James S. McDonaldDepartment of Engineering ScienceTrinity Universit

26、ySan Antonio, TX 78212AbstractThis paper describes an interdisciplinary design project which was done under the authors supervision by a group of four senior students in the Department of Engineering Science at Trinity University. The objective of the project was to develop a temperature control sys

27、tem for an air-filled chamber. The system was to allow entry of a desired chamber temperature in a prescribed range and to exhibit overshoot and steady-state temperature error of less than 1 degree Kelvin in the actual chamber temperature step response. The details of the design developed by this gr

28、oup of students, based on a Motorola MC68HC05 family microcontroller, are described. The pedagogical value of the problem is also discussed through a description of some of the key steps in the design process. It is shown that the solution requires broad knowledge drawn from several engineering disc

29、iplines including electrical, mechanical, and control systems engineering.1 IntroductionThe design project which is the subject of this paper originated from a real-world application. A prototype of a microscope slide dryer had been developed around an OmegaTM model CN-390 temperature controller, an

30、d the objective was to develop a custom temperature control system to replace the Omega system. The motivation was that a custom controller targeted specifically for the application should be able to achieve the same functionality at a much lower cost, as the Omega system is unnecessarily versatile

31、and equipped to handle a wide variety of applications.The mechanical layout of the slide dryer prototype is shown in Figure 1. The main element of the dryer is a large, insulated, air-filled chamber in which microscope slides, each with a tissue sample encased in paraffin, can be set on caddies. In

32、order that the paraffin maintain the proper consistency, the temperature in the slide chamber must be maintained at a desired (constant) temperature. A second chamber (the electronics enclosure) houses a resistive heater and the temperature controller, and a fan mounted on the end of the dryer blows

33、 air across the heater, carrying heat into the slide chamber. The purpose of this paper isto describe the problem and the students solution in some detail, and to discuss some of the pedagogical opportunities offered by an interdisciplinary design project of this type. The students own report was pr

34、esented at the 1997 National Conference on Undergraduate Research. Section 2 gives a more detailed statement of the problem, including performance specifications, and Section 3 describes the students design. Section 4 makes up the bulk of the paper. Finally, Section 5 offers some conclusions.2 Probl

35、em StatementThe basic idea of the project is to replace the relevant parts of the functionality of an Omega CN-390 temperature controller using a custom-designed system. The application dictates that temperature settings are usually kept constant for long periods of time, but its nonetheless importa

36、nt that step changes be tracked in a “reasonable” manner. Thus the main requirements boil down to·allowing a chamber temperature set-point to be entered·displaying both set-point and actual temperatures·tracking step changes in set-point temperature with acceptable rise time, steady-s

37、tate error, and overshoot.Although not explicitly a part of the specifications in Table 1, it was clear that the customer desired digital displays of set-point and actual temperatures, and that set-point temperature entry should be digital as well (as opposed to, say, through a potentiometer setting

38、).3 System DesignThe requirements for digital temperature displays and setpoint entry alone are enough to dictate that a microcontroller based design is likely the most appropriate. Figure 2 shows a block diagram of the students design. The microcontroller, a MotorolaMC68HC705B16 (6805 for short), i

39、s the heart of the system. It accepts inputs from a simple four-key keypad which allow specification of the set-point temperature, and it displays both set-point and measured chamber temperatures using two-digit seven-segment LED displays controlled by a display driver. All these inputs and outputs

40、are accommodated by parallel ports on the 6805. Chamber temperature is sensed using a pre-calibrated thermistor and input via one of the 6805s analog-to-digital inputs. Finally, a pulse-width modulation (PWM) output on the 6805 is used to drive a relay which switches line power to the resistive heat

41、er off and on.Figure 3 shows a more detailed schematic of the electronics and their interfacing to the 6805. The keypad, a Storm 3K041103, has four keys which are interfaced to pins PA0 PA3 of Port A, configured as inputs. One key functions as a mode switch. Two modes are supported: set mode and run

42、 mode. In set mode two of the other keys are used to specify the set-point temperature: one increments it and one decrements. The fourth key is unused at present. The LED displays are driven by a Harris Semiconductor ICM7212 display driver interfaced to pins PB0PB6 of Port B, configured as outputs.

43、The temperature-sensing thermistor drives, through a voltage divider, pin AN0 (one of eight analog inputs). Finally, pin PLMA (one of two PWM outputs) drives the heater relay.Software on the 6805 implements the temperature control algorithm, maintains the temperature displays, and alters the set-poi

44、nt in response to keypad inputs. Because it is not complete at this writing, software will not be discussed in detail in this paper. The control algorithm in particular has not been determined, but it is likely to be a simple proportional controller and certainly not more complex than a PID. Some co

45、ntrol design issues will be discussed in Section 4, however.4 The Design ProcessAlthough essentially the project is just to build a thermostat, it presents many nice pedagogical opportunities. The knowledge and experience base of a senior engineering undergraduate are just enough to bring him or her

46、 to the brink of a solution to various aspects of the problem. Yet, in each case, real world considerations complicate the situation significantly.Fortunately these complications are not insurmountable, and the result is a very beneficial design experience. The remainder of this section looks at a f

47、ew aspects of the problem which present the type of learning opportunity just described. Section 4.1 discusses some of the features of a simplified mathematical model of the thermal properties of the system and how it can be easily validated experimentally. Section 4.2 describes how realistic contro

48、l algorithm designs can be arrived at using introductory concepts in control design. Section 4.3 points out some important deficiencies of such a simplified modeling/control design process and how they can be overcome through simulation. Finally, Section 4.4 gives an overview of some of the microcon

49、troller-related design issues which arise and learning opportunities offered.4.1 Mathematical ModelLumped-element thermal systems are described in almost any introductory linear control systems text, and just this sort of model is applicable to the slide dryer problem. Figure 4 shows asecond-order l

50、umped-element thermal model of the slide dryer. The state variables are the temperatures Ta of the air in the box and Tb of the box itself. The inputs to the system are the power output q(t) of the heater and the ambient temperature T. ma and mb are the masses of the air and the box, respectively, a

51、nd Ca and Cb their specific heats. 1 and 2 are heat transfer coefficients from the air to the box and from the box to the external world, respectively.Its not hard to show that the (linearized) state equations corresponding to Figure 4 Taking Laplace transforms of (1) and (2) and solving for Ta(s),

52、which is the output of interest, gives the following open-loop model of the thermal system:where K is a constant and D(s) is a second-order polynomial.K, z, and the coefficients of D(s) are functions of the various parameters appearing in (1) and (2).Of course the various parameters in (1) and (2) are completely unknown, but its not hard to show that, regardless of their values, D(s) has two real zeros. Therefore the main transfer function of interest (which is the one from Q(s), since well assume constant ambien