基于單片機的多點溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、 畢業(yè)設計(論文)開題報告設計題目 基于單片機的多點溫度控制系統(tǒng)設計 院 (系) 機電工程系專 業(yè) 電氣工程及其自動化學生姓名 學 號 0920117127 起迄日期 2013年2月25日 2013年6月20日 設計地點 天平校區(qū)4教505室指導教師 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，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。測量溫度的關鍵是溫度傳感器。隨著技術的發(fā)展技術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，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發(fā)展很快。一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎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的研究較晚，始于20世紀80年代。我國工程技術人員在吸收發(fā)達國家溫度測控技術的基礎上才掌握了溫度室內(nèi)微機控制技術。該技術僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。我國溫度測控設施的計算機應用在總體上正從消化吸收、簡單應用階段過渡和發(fā)展。在技術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，簡化了設計。本文主要介紹單片機在溫度控制中的應用，而且近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應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，還應根據(jù)具體硬件結構，以及具體應用對象特點的軟件結合以作完善。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)狀設計了一種新方案，利用單片機及新型測溫器件設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施就需要從單片機技術入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設計

6、是以單片機51為核心，配合溫度傳感器，以及相關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)硬件和軟件設計,可靠性高，結構簡單，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計了多點溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點溫度設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）當某點溫度超過所設定溫度的標準區(qū)間值時，則啟動降溫設備；（2）當某點溫度低于所設定溫度的標準區(qū)間值時

7、，則啟動升溫設備；（3）系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當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/關某一檢測點，以達到啟/停某一傳感器工作。 這次畢業(yè)設計選題的目的主要是讓生活在信息時代的我們將所學知識應用于生產(chǎn)生活當中。掌握溫度控制系統(tǒng)設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)容和預期目標 主要研究內(nèi)容： （1）設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）該控制器能夠實現(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用； （6）系統(tǒng)調(diào)試及改進； 預期目標： 系統(tǒng)總體設計思

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)設計值進行比較，根據(jù)比較結果分別控制執(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)字轉換芯片的性能，此設計以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轉換、單片機、復位電路、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)設計流程及相關技術，

10、實現(xiàn)一個基于單片機控制的濕度測控系統(tǒng)設計。研究內(nèi)容：熟悉和掌握單片機的結構和工作原理，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計的基本方法，并通過實際程序的設計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序的設計方法和調(diào)試技術；了解開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的全過程；綜合運用所學專業(yè)知識解決問題；學會自主完成研究論文的撰寫方法和過程。研究方法：本設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)的設計。該控制系統(tǒng)能自動控制溫度的升降，并能顯示當前值和設定值。它無需人看管，如采樣值不在標準的區(qū)間內(nèi)時，系統(tǒng)自動采取相應的操作。系統(tǒng)還追加了處理異常的措施，如當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操作。 本方案基本設計步驟：1、 進行控制系統(tǒng)電路設計和外圍硬件電路設計；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、 進行相關實驗和調(diào)試；4主要參考文獻：1 單片機原理及其應用.張洪潤,孫悅等著.清華大學出版社.2008.2 單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術，何立民 主編.北京航空航天大學出版社，1990.3 基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn).沈紅衛(wèi)著.電子工業(yè)出版社.2005.4 單片機應用系統(tǒng)設計與產(chǎn)品開發(fā).馮建華等著.人民郵電出版社.2004.5 單片機應用系統(tǒng)設計.馮先成等編著.北京航空航天大學出版社.

12、2009.6 新編單片機原理與應用.西安電子科技大學出版社，2003 2 肖玲妮等編著.7 Protel 99 SE，清華大學出版社，2003 3. 8 單片機技術及系統(tǒng)設計.劉瑞新編著,清華大學出版社，2007 6. 9 單片機原理及應用教程.戴佳,戴衛(wèi)恒編著，機械工業(yè)出版社，2003 7 .10 單片機C語言應用程序設計實例精講.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)設計.李伯成.電子工業(yè)出版社.2004 2.12 多單片機系統(tǒng)應用技術.宗光華,李大寨.國防工業(yè)出版社.2003 3.13 單片機原理及應用系統(tǒng)設計.胡學海. 電子工業(yè)出版社.2005 4.14ATMEL新型AT89S52系列單片機及其應用. 孫育才,王榮興,孫華芳.清華大學出版社.2005 5.15 51系列單片機C程序設計與應用案例.于京,張景璐.中國電力出版社.2006 6.16 Protel 99 SE 電路設計.蔡杏山.人民郵電出版社. 2007 7.17 Protel DXP 設計指導教程.楊小川. 清華大學出版社.2003.5畢業(yè)設計工作進度安排：（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