基于單片機的多點溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告設(shè)計題目 基于單片機的多點溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 院 (系) 機電工程系專 業(yè) 電氣工程及其自動化學(xué)生姓名 學(xué) 號 0920117127 起迄日期 2013年2月25日 2013年6月20日 設(shè)計地點 天平校區(qū)4教505室指導(dǎo)教師 職稱 教授職稱 2013年4月1日1本課題研究的背景、目的及意義 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，對于我們來說不僅僅是一個量的反映，更能直接影響作用我們的生活中，人民的生活與環(huán)境息息相關(guān)，因此研究溫度的測量方法和裝置并控制它具有重要的意義。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器。隨著技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的要求的重視溫度測量的精度越來越被看重。所以高精度溫度測量系統(tǒng)研究

2、非常有意義。隨著生活水平的提高，人們對家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當(dāng)，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運行，各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達到調(diào)節(jié)各房間的室溫的效果。使用這種控制方法，即使是有經(jīng)驗的工作人員，也難以調(diào)節(jié)得十分準確，何況各家庭成員由于年齡不同，所需舒適溫度不同，需要經(jīng)常對室溫進行調(diào)節(jié)。國外對溫度控制技術(shù)研究較早始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合

3、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(shè)施的計算機應(yīng)用在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)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)綜合控制系統(tǒng)。與發(fā)達國家相比存在較大差距。我國溫度測量

4、控制現(xiàn)狀還遠遠沒有達到智能化的程度，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們。而在今后的溫控系統(tǒng)的研究中會趨于智能化，集成化系統(tǒng)的各項性能指標將更準確更加穩(wěn)定可靠。 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，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域。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(shè)計。本文主要介紹單片機在溫度控制中的應(yīng)用，而且近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片

5、機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合以作完善。因此現(xiàn)如今微型計算機在智能化電器發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，而單片機經(jīng)濟實用、開發(fā)簡便，因而在工業(yè)控制、家電智能化等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場。這里針對目前溫度控制器現(xiàn)狀設(shè)計了一種新方案，利用單片機及新型測溫器件設(shè)計了一種多點溫控采暖控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時測量多點溫度，并根據(jù)溫度設(shè)定實時控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停止，從而提高居室的舒適性以及采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性。 要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計

6、是以單片機51為核心，配合溫度傳感器，以及相關(guān)的外圍電路組成的檢測系統(tǒng)，可以接收所測環(huán)境的溫度信號，檢測人員可以通過LCD顯示，實時監(jiān)控環(huán)境的溫度情況。相比較常見的溫度測量器，本系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計,可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)了對溫度的自動調(diào)節(jié)。在測量范圍和精準度等方面都有了一定改良。 針對以上問題，我們利用MCS51單片機及新型測溫器件設(shè)計了多點溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點溫度設(shè)定實時控制控制采暖系統(tǒng)，從而進一步提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟性。系統(tǒng)完成了對各點溫度平恒控制的功能：（1）當(dāng)某點溫度超過所設(shè)定溫度的標準區(qū)間值時，則啟動降溫設(shè)備；（2）當(dāng)某點溫度低于所設(shè)定溫度的標準區(qū)間值時

7、，則啟動升溫設(shè)備；（3）系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當(dāng)溫度到達上限依然上漲或溫度達到下限仍沒有加溫，系統(tǒng)將自動報警，提醒操作人員進行相應(yīng)操作。 附：在時間允許的情況下，想對本系統(tǒng)增加如下功能：（1）對各控制點施行靈活采樣，即可采樣溫度、濕度、光和度等（2）對各控制點施行靈活控制，即可隨意開/關(guān)某一檢測點，以達到啟/停某一傳感器工作。 這次畢業(yè)設(shè)計選題的目的主要是讓生活在信息時代的我們將所學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中。掌握溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的流程方案的論證選擇實施與完善。通過對溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作、了解信息采集測試、控制的全過程提高在電子工程設(shè)計和實際操作方面的綜合能力。初步培養(yǎng)在完成項目過程中

8、所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力通過對電子電路的設(shè)計，初步掌握在給定條件和要求的情況下如何巧妙合理地去設(shè)計系統(tǒng)中的各部分電路，并將它們有序的連接起來。提高查閱資料、語言表達能力和理論聯(lián)系實際的技能。2本課題主要研究內(nèi)容和預(yù)期目標 主要研究內(nèi)容： （1）設(shè)計一個擬用單片機為控制器完成對房間內(nèi)多點溫度控制的閉環(huán)控制器； （2）該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對房間內(nèi)多點的溫度實現(xiàn)閉環(huán)控制； （3）根據(jù)實際要求選好系統(tǒng)的硬件，并對各個硬件的功能進行分析； （4）設(shè)計出硬件原理圖、硬件PCB圖、軟件程序框圖和軟件源程序； （5）運用編程軟件對軟件部分進行應(yīng)用； （6）系統(tǒng)調(diào)試及改進； 預(yù)期目標： 系統(tǒng)總體設(shè)計思

9、想是以MCS51單片機為控制核心，整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測部分、控制執(zhí)行部分、顯示及鍵盤系統(tǒng)及最小系統(tǒng)基本電路。系統(tǒng)利用單片機獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。3本課題擬采用的研究方法、步驟本設(shè)計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，此設(shè)計以51單片機基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機、復(fù)位電路、溫度檢測、鍵盤及顯示、報警電路等部分。該儀器具有測量精度高、硬件電路簡單、并能很好的進行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點。研究目標：初步掌握基于單片機系統(tǒng)設(shè)計流程及相關(guān)技術(shù)，

10、實現(xiàn)一個基于單片機控制的濕度測控系統(tǒng)設(shè)計。研究內(nèi)容：熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解溫濕度測控系統(tǒng)的工作原理；掌握以單片機為核心的電路設(shè)計的基本方法，并通過實際程序的設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序的設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)；了解開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全過程；綜合運用所學(xué)專業(yè)知識解決問題；學(xué)會自主完成研究論文的撰寫方法和過程。研究方法：本設(shè)計需要較強的動手能力，從硬件和軟件兩方面來完成溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計。該控制系統(tǒng)能自動控制溫度的升降，并能顯示當(dāng)前值和設(shè)定值。它無需人看管，如采樣值不在標準的區(qū)間內(nèi)時，系統(tǒng)自動采取相應(yīng)的操作。系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當(dāng)溫度到達上限依然上漲或溫度達到下限仍沒有加

11、溫，系統(tǒng)將自動報警，提醒操作人員進行相應(yīng)操作。 本方案基本設(shè)計步驟：1、 進行控制系統(tǒng)電路設(shè)計和外圍硬件電路設(shè)計；2、 采用C語言進行控制軟件部分的編程；3、 利用Proteus繪制電路原理圖；4、 進行相關(guān)實驗和調(diào)試；4主要參考文獻：1 單片機原理及其應(yīng)用.張洪潤,孫悅等著.清華大學(xué)出版社.2008.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)，何立民 主編.北京航空航天大學(xué)出版社，1990.3 基于單片機的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).沈紅衛(wèi)著.電子工業(yè)出版社.2005.4 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā).馮建華等著.人民郵電出版社.2004.5 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.馮先成等編著.北京航空航天大學(xué)出版社.

12、2009.6 新編單片機原理與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2003 2 肖玲妮等編著.7 Protel 99 SE，清華大學(xué)出版社，2003 3. 8 單片機技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計.劉瑞新編著,清華大學(xué)出版社，2007 6. 9 單片機原理及應(yīng)用教程.戴佳,戴衛(wèi)恒編著，機械工業(yè)出版社，2003 7 .10 單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講.電子工業(yè)出版社，2008.1 .11 基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.李伯成.電子工業(yè)出版社.2004 2.12 多單片機系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù).宗光華,李大寨.國防工業(yè)出版社.2003 3.13 單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.胡學(xué)海. 電子工業(yè)出版社.2005 4.14ATMEL新型AT89S52系列單片機及其應(yīng)用. 孫育才,王榮興,孫華芳.清華大學(xué)出版社.2005 5.15 51系列單片機C程序設(shè)計與應(yīng)用案例.于京,張景璐.中國電力出版社.2006 6.16 Protel 99 SE 電路設(shè)計.蔡杏山.人民郵電出版社. 2007 7.17 Protel DXP 設(shè)計指導(dǎo)教程.楊小川. 清華大學(xué)出版社.2003.5畢業(yè)設(shè)計工作進度安排：（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）：（1）2013.1.112010.3.14 查閱資料，撰寫開題報告，英文翻譯；（2）2013.3.152010.4.1