基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院、系：專(zhuān) 業(yè)：設(shè) 計(jì) 題 目：指導(dǎo)教師:開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在系審查后生效；2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）。文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，文后“參考文獻(xiàn)”的書(shū)寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)gb 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性

2、；4學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)（如0201140102），不能只寫(xiě)最后2位或1位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)gb/t 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)和所在系意見(jiàn)用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述1.本課題研究的背景：溫度控制無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過(guò)低的溫度或過(guò)高的溫度都會(huì)使水資源失去應(yīng)

3、有的作用，從而造成水資源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來(lái)1。在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場(chǎng)合下，為了保證生產(chǎn)過(guò)程正常安全地進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源，要求對(duì)加熱爐溫度進(jìn)行測(cè)量、顯示、控制，使之達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的爐溫控制系統(tǒng)，可以同時(shí)采集多個(gè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)通訊口送至上位機(jī)進(jìn)行顯示和控制。那么無(wú)論是哪種控制，我們都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有很高的精確度（起碼是在滿(mǎn)足我們要求的范圍內(nèi)），幫助我們實(shí)現(xiàn)我們

4、想要的控制，解決身邊的問(wèn)題2。在計(jì)算機(jī)沒(méi)有發(fā)明之前，這些控制都是我們難以想象的。而當(dāng)今，隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的3。用高新技術(shù)來(lái)解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題，排除生活用水問(wèn)題實(shí)施對(duì)水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù)，以此來(lái)加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè)，提高人民的生活水平4。單片機(jī)對(duì)溫度的控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用的控制方法。自從1976年intel公司推出第一批單片機(jī)以來(lái)，80年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性

5、能方向發(fā)展5。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能6。單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、i/o接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。采用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)量電路進(jìn)行管

6、理和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線(xiàn)少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便7。目前，單片機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì),在過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用,特別是單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,標(biāo)志著計(jì)算機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)新的里程碑8。作為計(jì)算機(jī)兩大發(fā)展方向之一的單片機(jī)，以面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)控制為己任，嵌入到如家用電器、汽車(chē)、機(jī)器人、儀器儀表等設(shè)備中,使其智能化9。國(guó)內(nèi)外各大電氣公司,大的半導(dǎo)體廠(chǎng)商正在不斷的開(kāi)發(fā)、使用單片機(jī),使其無(wú)論在控制能力,減小體積,降低成本,還是開(kāi)發(fā)環(huán)境的改善等方面,都得到

7、空前迅速的發(fā)展10。 2.本課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀: 我國(guó)對(duì)于溫度控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制11。溫度控制設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距12。我國(guó)溫度控制控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠(chǎng)化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，如軟硬件資源不能共享和可靠性比較差等13。 我國(guó)溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展大致

8、經(jīng)歷了三個(gè)階段。 第一階段:基地式儀表。上世紀(jì)四十年代初，當(dāng)時(shí)由于石油、化工、電力等工業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要，出現(xiàn)了將測(cè)量、記錄、調(diào)節(jié)儀表組裝在一個(gè)表殼里的基地式儀表14。如自力式溫度調(diào)節(jié)器?；厥絻x表一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，它們的功能僅限于單回路控制且控制精度低。 第二階段:單元組合式儀表。隨著大型工業(yè)企業(yè)的出現(xiàn)，生產(chǎn)向綜合自動(dòng)化和集中控制的方向發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)基地式儀表的結(jié)構(gòu)不夠靈活，不如將儀表按功能劃分，制定若干種能獨(dú)立完成一定功能的標(biāo)準(zhǔn)單元，各單元之間 以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相互聯(lián)系，這樣儀表的精度可以提高。在使用中可根據(jù)需要，選擇一定的單元，積木式地把儀表組合起來(lái)，構(gòu)成各種復(fù)雜程度不同的自動(dòng)控制系

9、統(tǒng)，這種積木式的儀表就稱(chēng)為單元組合式儀表。以上兩個(gè)階段，無(wú)論是基地式儀表階段，還是單元組合式儀表階段，都是利用各種儀表對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制。對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，控制精度不高。第三階段:微機(jī)控制階段。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模集成電路制造的成功和微處理器的問(wèn)世、計(jì)算機(jī)性能價(jià)格比的明顯提高以及微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，使得溫度控制系統(tǒng)發(fā)展到微機(jī)控制階段。微機(jī)控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)，克服了其調(diào)節(jié)精度差、可靠性不高的缺點(diǎn)。由于計(jì)算機(jī)具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理功能和大容量存貯信息的能力，使得此類(lèi)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)，而且可以采用先進(jìn)的控制算法以進(jìn)一步提

10、高控制性能。國(guó)外現(xiàn)狀：國(guó)外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)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(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)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(guó)的溫度控制技術(shù)發(fā)展很快15。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家各種窯爐自動(dòng)化水平較高，裝備有完善的檢測(cè)儀表和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展16。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集與控制。溫度信號(hào)由模擬溫度傳感器采集輸入單片機(jī)系統(tǒng)，利用溫度傳感器采集到當(dāng)前的溫度，通過(guò)單片機(jī)

11、系統(tǒng)進(jìn)行控制，最后通過(guò)led數(shù)碼管以串行口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示?？梢酝ㄟ^(guò)按鍵任意設(shè)定一個(gè)恒定的溫度。將水環(huán)境數(shù)據(jù)與所設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)啟加熱設(shè)備，進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫高于設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制。用單片機(jī)控制水溫可以在一定范圍內(nèi)設(shè)定，并能在環(huán)境溫度變化時(shí)保持溫度17。參考文獻(xiàn)：1charies h.roth，jr. fundamentals of logic design. beijing: mechanical industry press, 2003. 2白駒珩.單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.四川：電子科技大學(xué)出版社，2003.3 yang zhenjian

12、g, male, liu yang lu etc. single chip microcomputer application and practice guidance. xi an: xi an university of electronic science and technology press, 20104譚浩強(qiáng).c程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，1997.5張開(kāi)生. mcs-51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).北京：微計(jì)算機(jī)信息出版社，20056張培仁.十六位單片機(jī)微處理器原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2005.7羅亞非.凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ).北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2

13、003.8劉建輝. 單片機(jī)智能控制技術(shù). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007 9陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材. 北京: 清華大學(xué)出版社, 200410李華,孫曉民,李紅青.mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.11胡進(jìn)德，丁如春，熊輝. 51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ). 武漢市：湖北科學(xué)技術(shù)出版社, 2009.12童詩(shī)白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，200413張毅剛，彭喜元，彭宇等單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社, 2010.14江國(guó)強(qiáng).現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路.北京：電子工業(yè)出版社，2002. 15liuyingchun.mcs-51 s

14、ingle chip microcomputer principle and application tutorial. beijing:qinghua university press,2005.16謝自美,羅杰,尹仕等.電子線(xiàn)路設(shè)計(jì).第三版.武漢：華中科技學(xué)出版社，2006. 17楊居義，楊堯，王益斌等. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京市：清華大學(xué)出版社, 2009. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：本課題主要利用單片機(jī)控制溫度傳感器對(duì)水溫調(diào)節(jié)，當(dāng)水溫低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度值時(shí)自動(dòng)停止加熱；設(shè)計(jì)內(nèi)容主要工作包括以下幾部

15、分： (1) 對(duì)水溫控制器的工作原理進(jìn)行研究分析，根據(jù)其工作原理確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案； (2) 設(shè)計(jì)并制作水溫控制系統(tǒng)的硬件電路，包括驅(qū)動(dòng)電路、接口電路，鍵盤(pán)電路，顯示電路等； (3) 編寫(xiě)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的算法程序和對(duì)水溫控制程序，并檢驗(yàn)程序的可實(shí)施性。 (4) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合并且調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修改。(5) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試運(yùn)行。關(guān)鍵問(wèn)題： (1) 硬件方面的難點(diǎn)：水溫的測(cè)量電路中的傳感器接口電路，和對(duì)水溫進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)電路及對(duì)溫度信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換處理，硬件材料采購(gòu)和制作等。 (2) 軟件方面的難點(diǎn)：對(duì)水溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理的算法程序，和溫度測(cè)試程序，電路的設(shè)計(jì)。 (3) 調(diào)試方面的難點(diǎn)：對(duì)系

16、統(tǒng)的軟硬件的不斷調(diào)試和修改。研究手段：（1）先認(rèn)清單片機(jī)的控制過(guò)程：?jiǎn)纹瑱C(jī)水溫控制系統(tǒng)的控制過(guò)程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)對(duì)水溫進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到應(yīng)有的控制量，去控制加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。 （2）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件部分和軟件部分，先進(jìn)行硬件部分的設(shè)計(jì)，再根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行軟件的程序編寫(xiě)。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，先將大的硬件系統(tǒng)分為不同功能的小硬件部分，逐個(gè)擊破。然后在將每個(gè)小硬件部分整合在一起，組成一個(gè)大的硬件系統(tǒng)。進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)硬件部分的功能要求編寫(xiě)出數(shù)據(jù)處理程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，然后再編寫(xiě)各個(gè)硬件部分的驅(qū)動(dòng)程序。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)

17、應(yīng)考慮如下問(wèn)題：水溫變化規(guī)律的控制，即水溫按預(yù)定的溫度時(shí)間關(guān)系變化，這主要在控制程序設(shè)計(jì)中考慮。溫度控制范圍：如0100，這就涉及到測(cè)溫元件、加熱原件的選擇等及控制精度、超調(diào)量等指標(biāo)，這涉及到a/d轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。 （3）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校，修改和問(wèn)題分析。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見(jiàn)： 系主任： 年 月 日附件：參考文獻(xiàn)格式學(xué)術(shù)期刊 作者論文題目期刊名稱(chēng)，出版年份，卷(期)：頁(yè)次如果作者的人數(shù)多于3人，則寫(xiě)前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號(hào)隔開(kāi)。例如：1 李峰，胡征，景蘇等. 納米粒子的控制生長(zhǎng)和自組裝研究進(jìn)展. 無(wú)機(jī)化

18、學(xué)學(xué)報(bào)， 2001, 17(3): 3153242 j.y.li, x.l.chen,h.li. fabrication of zinc oxide nanorods. journal of crystal growth, 2001,233:57學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 作者論文題目文集編者姓名學(xué)術(shù)會(huì)議文集名稱(chēng)，出版地：出版者，出版年份：頁(yè)次例如：3 司宗國(guó)，謝去病，王群重子湮沒(méi)快度關(guān)聯(lián)的研究見(jiàn)趙維勤，高崇壽編第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會(huì)文集，北京：中國(guó)高等科學(xué)技術(shù)中心，1996：105圖書(shū) 著者書(shū)名版本出版地：出版者，出版年頁(yè)次如果該書(shū)是第一版則可以略去版次。例如：4韓其智，孫洪洲群論北京：北京大學(xué)出版社，1987101預(yù)印本 作者論文題目預(yù)印本編號(hào)（出版年份）例如：5xiaofeng guo and jianwei qiuthe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998