開題報告-基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告姓名學(xué)號專業(yè)題目基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計選題意義、研究現(xiàn)狀及可行性分析一、選題意義為了節(jié)約勞動成本，減少資源浪費，提高溫度控制效率，設(shè)計一款合適的溫度控制系統(tǒng)十分重要，它可以通過改善相應(yīng)的因素來提高經(jīng)濟(jì)效益，有利于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同領(lǐng)域社會的進(jìn)一步發(fā)展，為需要溫度控制的項目工程提供一個合理的操作系統(tǒng)、以此來提高工程的操作效率。本次研究的設(shè)計主要采用的是STC89C51單片機(jī)作為主要控制來設(shè)計一款溫度控制系統(tǒng)。利用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計，一方面是比較容易進(jìn)行溫度的控制，另一方面是其操作更具有靈活性。作為一項利用單片機(jī)、傳感器、繼電器以及顯示器等部件的系統(tǒng)設(shè)計，可以很好地考驗我們的綜合實驗?zāi)芰σ约皠邮植僮髂芰?，將所學(xué)的書面知識得到一個更深層次的理解，對書本知識有進(jìn)一步的加深。二、研究現(xiàn)狀（一）國外溫度控制發(fā)展溫度控制在20世紀(jì)80年代中末期是發(fā)達(dá)國家重點發(fā)展的領(lǐng)域之一；當(dāng)時，它被認(rèn)為是一種新技術(shù)，它將被廣泛地運(yùn)用于21世紀(jì)。首先，采用模擬組合式儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄和控制；上個世紀(jì)八十年代后期，分布式控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。世界上首款使用八維數(shù)字轉(zhuǎn)換器的智能溫度傳感器出現(xiàn)在二十世紀(jì)九十年代中期，由于測量精度不高，分辨率僅為1。目前，全球各地的溫度測量與控制技術(shù)都得到了飛速的發(fā)展。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)逐步與微機(jī)、電腦等技術(shù)的融合，使溫度控制系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化程度得到了進(jìn)一步的提升。美國，德國，日本等發(fā)達(dá)國家，在自動化水平的提高下，逐步走向完全自動化和無人操作?？茖W(xué)家開發(fā)了一系列計算機(jī)軟硬件，其功能是自動控制環(huán)境的溫度和濕度。英國：高度重視溫濕度控制器并進(jìn)行開發(fā)?？茖W(xué)家利用溫濕度控制器調(diào)節(jié)環(huán)境，同時對農(nóng)作物的環(huán)境生理、室內(nèi)節(jié)能等因素進(jìn)行研究，并取得重大突破；荷蘭、美國：利用高科技為溫濕度控制器添加遙感、局域網(wǎng)控制、通訊等附加屬性，成功實現(xiàn)了PC自動溫濕度、照明、滴灌、循環(huán)營養(yǎng)液等控制功能等，讓溫濕度控制器更加驚艷。日本：KomatsuElectronics該公司開發(fā)出一種新型的模糊控制器用于溫度調(diào)節(jié)，并將它應(yīng)用于實際產(chǎn)品中。實驗證明，這種系統(tǒng)在不同環(huán)境溫度下都能保持較好的性能。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的溫度控制方法相比，溫度傳感器的使用較少，可以降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。（二）國內(nèi)溫度控制發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)的溫度測量與控制技術(shù)相比起步較晚，通過國外先進(jìn)測量和控制技術(shù)的基礎(chǔ)研究，中國工程技術(shù)人員掌握了室內(nèi)溫度微型計算機(jī)技術(shù)。近年來，在冶金、機(jī)械、化學(xué)等領(lǐng)域，溫度控制已逐漸成為工業(yè)中的一個重要環(huán)節(jié)。但由于傳統(tǒng)的控制方法難以滿足高速、高精度的需要。與接觸式溫控儀相同，其最大的缺陷是其溫度變化幅度很大，其特點是通過調(diào)節(jié)接觸器的開關(guān)比來實現(xiàn)對加熱功率的調(diào)節(jié)；由于溫度控制系統(tǒng)的誤差，儀表自身和交流接觸器的使用壽命非常短。嚴(yán)格來說，與發(fā)達(dá)國家的差距還是很大的。近年來，各種溫控技術(shù)得到了飛速發(fā)展，其中PID控制即比例、積分、微分控制等技術(shù)的發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)簡單、實用、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，但具有現(xiàn)場參數(shù)調(diào)整困難、抗干擾性差、控制延遲大等缺點。由于其控制算法需要事先建模，因此很難將其納入到模型中。模糊控制，借助模糊規(guī)則以及推理方法，由A/D轉(zhuǎn)換電路和模糊控制器組成適用于控制非線性、時變和純延遲系統(tǒng)，參數(shù)變化對控制效果的影響大大降低，抗干擾能力更強(qiáng)。常運(yùn)用與如干燥機(jī)、工業(yè)爐等溫度控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，采用數(shù)學(xué)模型方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，通過對系統(tǒng)的辨識、運(yùn)算后將簡單的處理單元連接起來，構(gòu)成了各種各樣的錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。Fuzzy-PID控制技術(shù)，利用模糊控制和PID控制相結(jié)合，解決了常規(guī)PID參數(shù)不能實時調(diào)節(jié)參數(shù)的不足，可以實現(xiàn)對不確定目標(biāo)和非線性目標(biāo)的控制。常用于人工智能調(diào)節(jié)器、溫度儀、熱電阻校驗儀等控溫裝置。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，在模糊邏輯的基礎(chǔ)上與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過在線學(xué)習(xí)算法和采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯推理網(wǎng)絡(luò)模型，具有自調(diào)整、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力在不需要任何初始信息的P、I、D參數(shù)尋優(yōu)溫控系統(tǒng)中，如陀螺溫控系統(tǒng)中常見。以我國的現(xiàn)狀，溫度測量控制離工業(yè)化還有很長的路要走?？尚行苑治鲅芯堪l(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在的社會中比較流行的溫度控制系統(tǒng)大多數(shù)的控制性能、可靠性不高，一些先進(jìn)的、操作性好的溫度控制系統(tǒng)價格比較昂貴而且操作比較繁瑣。針對于此現(xiàn)狀，我們現(xiàn)在需要的就是性價比較高而且操作簡單的溫度控制系統(tǒng)，并且在研究中我們可以了解到單片機(jī)的價格相對低廉，而且也可以實現(xiàn)范圍性的溫度控制，因此采用單片機(jī)作為主控部分來進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計可以為社會提供一些基本的范圍性溫度控制系統(tǒng)?；緝?nèi)容、目標(biāo)、擬采用的方案一、基本內(nèi)容當(dāng)今社會不斷發(fā)展，工業(yè)以及生活領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的要求日益增加。以往的設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足如今的社會需求，因此設(shè)計更加符合要求的溫度控制系統(tǒng)是大勢所趨。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計可以使溫度的調(diào)節(jié)更簡單、靈活，節(jié)約操作成本。本文將利用STC89C51單片機(jī)設(shè)計一個溫控系統(tǒng)，利用溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，LCD顯示屏顯示當(dāng)下的溫度。當(dāng)設(shè)備的溫度超過或低于預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間時，報警器發(fā)出警告且繼電器開始控制相應(yīng)的器件進(jìn)行溫度控制操作，從而將溫度控制在預(yù)設(shè)的區(qū)間內(nèi)。最終通過仿真對設(shè)計進(jìn)行調(diào)試以及改善。本系統(tǒng)可作為熱水器溫度控制系統(tǒng)、溫室溫度控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)靈活性大，便于調(diào)節(jié)。研究目標(biāo)為了使工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域能夠順利進(jìn)行，調(diào)節(jié)其中的各類參數(shù)如溫度、壓強(qiáng)、速度等是十分有必要的，其中對溫度進(jìn)行控制是非常重要的。如今社會不斷發(fā)展，我們對于溫度的要求越來越高，不同領(lǐng)域在操作的時候都或多或少的需要對溫度進(jìn)行一定的控制，所以對溫度的測量以及控制變得十分重要。工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域離不開溫度這種要素，準(zhǔn)確的測量并控制溫度不僅可以提高工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)效率，還可以對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行提升，減少人工資源的浪費。研究方案本設(shè)計研究主要是基于單片機(jī)做溫度控制系統(tǒng)，所要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備通過DS18B20溫度傳感器把目前的被控設(shè)備溫度轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能夠識別的數(shù)字溫度信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，與此同時可以在系統(tǒng)中設(shè)定一個被控設(shè)備的初始溫度范圍。設(shè)定的被控設(shè)備適應(yīng)的溫度范圍以及設(shè)備當(dāng)前的溫度會顯示在LCD1602液晶顯示器上。當(dāng)設(shè)備溫度高于或低于預(yù)設(shè)溫度范圍時，通過報警器報警并且繼電器控制系統(tǒng)會據(jù)此控制不同器件進(jìn)行設(shè)備的升降溫，以控制設(shè)備溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。進(jìn)度安排

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