基于單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計開題報告

1、本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 基于單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計 專 題： 院 （系）： xx 班 級： xx 姓 名： 學 號： 指導教師： xx 教師職稱： 講師 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告題 目基于單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計來源生產實踐1、 研究目的和意義隨著電子技術和微型計算機的迅速發(fā)展,微機測量和控制技術也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。利用微機對溫度進行測控的技術, 也便隨之而生, 并得到日益發(fā)展和完善, 越來越顯示出其優(yōu)越性。本設計即用微機對溫度進行實時檢測與控制。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產中常見的工藝參數之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度

2、密切相關，因此溫度控制是生產自動化的重要任務。對于不同生產情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。目前, 單片機以其高可靠性、高性能價格比, 在工業(yè)控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公室自動化等諸多領域的應用得到極為廣泛的應用。而在工業(yè)控制系統(tǒng)中, 經常使用單片機實現對溫度、壓力、速度等物理量的測量和控制。本設計是用單片機實現的對鍋爐內

3、溫度監(jiān)控系統(tǒng), 使到爐內的溫度可以按照實際的生產需要穩(wěn)定在某個允許的溫度范圍內。用這種方法實現成本低, 效果好, 而且實現簡單，測量范圍廣，精度較高。2、國內外發(fā)展情況(文獻綜述)國際上主要是以單片機、DSP、PLC等等為核心的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，隨著傳感器以及微機技術的逐步進步，溫度監(jiān)控系統(tǒng)正向具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器方面發(fā)展。并且多點溫度測量也是一個發(fā)展趨勢。例如：DALLAS公司生產的單線數字溫度傳感器DS1820 ,它可以在單片機的控制下組成多點溫度測量系統(tǒng)。現如今也發(fā)展到一些通過對色譜進行分析來了解溫度情況從而進行監(jiān)控。而國內在這方面也毫不遜色于國外，技術也在

4、日趨成熟。過去的溫度控制模式是以繼電器、電位器的間斷控制來實現的。這樣的控制精度低，超調量大，滯后嚴重?，F在采用單片機等微機與一些校正環(huán)節(jié)結合進行監(jiān)控能夠較好的解決上述問題。國內的溫度監(jiān)控系統(tǒng)生產公司也有很多，例如：深圳宏立方公司生產的溫度監(jiān)控系統(tǒng)擁有具有溫度數據采集,實時溫度數據監(jiān)控等特點；杭州盡享科技有限公司生產的溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供食品、電子生產車間、藥房、冰箱、冷庫、庫房、機房、實驗室、制熱、制冷設備等環(huán)境空間溫度的嚴格監(jiān)控和管理。能對大面積的多點的溫度進行監(jiān)測記錄，并將數據傳輸到PC機上進行數據存儲與分析，并輸出打印曲線，在設備異常情況下還以多種形式的報警通知相應人員。相信利用單片機

5、技術以及傳感器等先進技術的結合對溫度監(jiān)控的發(fā)展有重要意義和作用。3、研究/設計的目標：在工業(yè)生產和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。本設計主要是對鍋爐溫度進行監(jiān)控，溫度檔分為029、3059、6099。，系統(tǒng)將自動進行控制，使溫度在要求的溫度檔范圍內。4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）： 現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。 主要是

6、以87C51單片機作為控制器的核心。采用的AD590是一種低溫傳感器。它與其它形式的溫度傳感器相比,不需要進行冷端補償, 而且它是以高阻抗恒流源形式輸出, 傳輸線上的壓降不影響輸出電流值, 可以進行遠距離傳輸。當啟動單片機溫度控制系統(tǒng)后根據需要選擇溫度檔，分別為029、3059、6099。然后溫度檢測系統(tǒng)根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制，還要進行報警電路和過零檢測電路的設計，以及看門狗電路設計，從而完成整個系統(tǒng)的設計。 本設計的系統(tǒng)功能劃分如圖1: 87C51 單 片 機數據采集數據顯示 鍵盤控制驅動控制看門狗電路報警指示過零檢測 圖1.系統(tǒng)功能劃分圖硬件系統(tǒng)的設計：硬件電路主要包

7、括溫度檢測與變送環(huán)節(jié)的設計、模數轉換接口電路的設計、人機交互接口的設計、看門狗電路設計、過零檢測電路設計、報警電路的設計以及電源電路的設計。結構框圖如下圖，首先是通過溫度傳感器獲得溫度的值, 轉變成1- 5V 標準電壓信號, 經采樣放大器, 送入A/D 轉換器轉換成數字信號進入單片機內部。將檢測的溫度值, 利用幅值檢測程序, 判斷是否超過所設定的溫度范圍。若是, 則啟動報警電路。否則經LED驅動電路, 送給LED顯示器實時顯示。單片機將給定溫度值與測量溫度值相比較, 得出偏差量, 經D/A 轉換器, 送入功率放大器, 得到一個放大的電壓信號, 通過電壓信號經過某種算法來對燃料電子秤控制，稱出所

8、需燃料的重量，然后由傳送帶運送該重量的燃料, 最終達到控制鍋爐溫度的目的。其中溫度檔分為029、3059、6099。根據需要來改變溫度檔。當上電瞬時掉電以及程序跑飛時通過看門狗電路進行復位，并能時時監(jiān)視電源故障，以便及時保存數據。為了保證晶閘管的同步觸發(fā)，需要設置過零檢測電路。 本設計的硬件系統(tǒng)電路設計如圖2:看門狗鍵盤燃料稱重電子秤功放D/A轉換 87C51 給定溫度 電機報警電路LEDAD590放大器A/D轉換圖2. 硬件系統(tǒng)電路軟件設計：該系統(tǒng)軟件包括主程序、電子開關程序、D/A 轉換程序、數據轉換程序、數據顯示程序、顯示鍵盤處理程序、報警系統(tǒng)程序以及各功能鍵處理程序。本系統(tǒng)要實現的是溫

9、度的巡回測量、巡回顯示和溫度的控制以及對鍋爐中的各個參數( 溫度、水位等) 的超限報警等功能。首先, 為了能夠實驗溫度的巡回測量, 必須有電子開關程序巡回選擇每個通道和A/D 轉換程序把模擬的電壓量轉換成數字量。為了提高準確性, 之后又必須有數據處理程序對采集進來的數據進行處理, 若超過所需的范圍, 則啟動報警程序進行報警, 為了能夠把測量的溫度用LED 顯示, 又必須通過數據轉換程序。同時也要有鍵盤輸入程序才能對溫度進行控制。5、方案的可行性分析：鍋爐溫度控制在工業(yè)生產中運用得非常廣泛, 其控制過程中存在著很大的時滯性和很強的干擾, 采用一般的控制方法都不能很好的滿足要求。而使用單片機為核心

10、的系統(tǒng)對鍋爐進行溫度控制具有控溫精度高、功能強、體積小、價格低，簡單靈活等優(yōu)點，能夠很好滿足工藝要求，并且此類溫度監(jiān)控系統(tǒng)技術在國內也正逐步走向成熟。6、該設計的創(chuàng)新之處7、設計產品的主要用途和應用領域： 該監(jiān)控系統(tǒng)主要應用于鍋爐溫度監(jiān)控領域。利用單片機以及檢測技術建立起溫度監(jiān)控系統(tǒng)也不僅僅局限于鍋爐溫度的監(jiān)控，在其他領域例如：冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中,也能夠實用。8、時間進程3月5日3月9日 選題 3月12日3月16日 收集相關資料，深入了解單片機8051來實現對其他電路元件的控制 3月19日3月23日 收集資料，學習單片機編程的相關知識 3月26日3月30日 初步形成設計

11、方案 4月2日4月6日 完成開題報告 4月9日4月13日 研究基于單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)的裝置 4月16日4月27日 硬件設計 4月30日5月18日 設計控制軟件 5月21日5月25日 設計保護電路 5月28日6月1日 在老師指導下初步審核 6月4日6月8日 修改、查找原則性錯誤 6月11日6月22日 繪圖，裝訂 6月25日6月29日 準備答辯 7月2日7月6日 答辯9、參考文獻：1張迎新.單片微型計算機原理、應用及接口技術.北京：國防工業(yè)出版社，1998.2張開生,郭國法.MCS51 單片機溫度控制系統(tǒng)的設計.微計算機信息,2005,7：1-53何宏.單片機原理與接口技術.國防工業(yè)出版社，2006.4張道德.單片機接口技術.中國水利水電出版社，2007.5張毅剛.單片機原理與應用.高等教育出版社，2003.6胡漢才.單片機原理及其接口技術.清華大學出版社,2004.7常健生.檢測與轉換技術.機械工業(yè)出版社，2006.8張普光.曹海舟.基于51單片機的溫度控制系統(tǒng)的硬件設計.2007，11月9李曉妮.單片機溫度控制系統(tǒng)的設計.2005,NO.210夏大勇.周曉輝.趙增.陳博峰.虎恩典.MCS-51單片機溫度控制系統(tǒng).工業(yè)儀表與自動化裝置,2007,第一期.11張道德.單片機接口技術：C51版.中國水利水電出版社.200712林健雄.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)研制.電力學報,20