開題報告-具有數(shù)據(jù)傳輸功能的溫控加熱器

1、?？诮?jīng)濟學(xué)院網(wǎng)絡(luò)學(xué)院 通信工程 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）開 題 報 告課題題目：具有數(shù)據(jù)傳輸功能的溫控加熱器 姓 名： 陳龍君 學(xué) 號： 201215340119 年級專業(yè)： 2012級通信工程 學(xué) 期： 15-16學(xué)年第二學(xué)期 指導(dǎo)教師： 馮曦 職 稱： 講師 開題時間： 2016年1月13日 海口經(jīng)濟學(xué)院網(wǎng)絡(luò)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目具有數(shù)據(jù)傳輸功能的溫控加熱器一、選題目的及意義溫度是表征物體冷熱程度的物理量,也是生產(chǎn)生活中最基本的物理量,在我們生活的自然界中,離不開溫度這個物理量,在生產(chǎn)生活中也不例外。在現(xiàn)代中我們對溫度能夠進行的一個是測量一個是控制。傳統(tǒng)的溫度測量方法一般是用溫

2、度計來進行的,例如室溫的測量我們用室溫溫度計,體溫的測量用體溫溫度計,但是對于需要隨時都能了解溫度變化的場合下,這樣的辦法就會耗費大量可同資源,比如人力、物力等等,況且,對于變化非常快的溫度的測量要想做到同步及時的測量,也可以說是一件非常困難的事情,很有可能充斥著極大的誤差。再有,利用人工進行讀數(shù)時也會產(chǎn)生誤差,人為因素也會在讀取測量數(shù)據(jù)的誤差中占有很大的比重,所讀取到的測量數(shù)據(jù)在生產(chǎn)中很有可能失去了意義,導(dǎo)致生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)的不安全,效率低,浪費能源等等。因此在很多的生產(chǎn)生活中測量溫度的目的都是為了更好的控制溫度,那么除了準確的測量之外,就是利用測量出的數(shù)據(jù)來對溫度進行控制。而在實際的生產(chǎn)生活環(huán)

3、境下,對于溫度的控制無非是讓溫度增高或者降低,增高需要對周圍環(huán)境加熱,而降低需要對周圍環(huán)境進行制冷。如今,微電子、微計算機技術(shù)發(fā)展的今天,利用微機測量和控制溫度的技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,其邏輯結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、使用便利以及性能穩(wěn)定,性價比高的特點使得這樣的技術(shù)發(fā)展迅猛。在電力、軍事、交通、農(nóng)業(yè)、石油化工、電訊等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在日常生活中,比如空調(diào)、冰箱、微波爐等等家用電器社會都利用的是這樣的測溫控溫技術(shù),而很多的技術(shù)都用到了單片機控制。單片機也叫做單片微型機計算機,指集成在一個芯片上的微型計算機,集成有CPU、ROM、RAM、I/O接口電路、定時/計數(shù)器等,從而構(gòu)成了完整的微型計

4、算機。其具有體積小、重量輕、耗電少、安全性高、使用靈活等優(yōu)點,利用單片機進行溫度的測量是控制,很大程度上提高了溫度測量和控制的可靠性、靈活性。但單片機自身是不能對溫度進行直接的測量和控制的,需要利用外加的擴展接口電路、傳感器、外部加熱設(shè)備。被控對象等硬件和軟件來進行測量和控制。有時候采集的數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)缴衔粰C顯示和控制，或者由其他設(shè)備進行監(jiān)控的時候需要單片機用通用的通信方式和其他設(shè)備進行通信，單片機通常使用的通信方式是串口通信，把單片機串口轉(zhuǎn)換成232接口即可以實現(xiàn)單片機數(shù)據(jù)的收發(fā)。所以，為了實現(xiàn)具有數(shù)據(jù)傳輸功能的溫控加熱器，選用單片機、測溫芯片、加熱電路等一些列硬件結(jié)合程序代碼來完成本設(shè)計。

5、二、選題設(shè)計的思路和方案1、設(shè)計思路:在微機的測控系統(tǒng)之中,硬件的設(shè)計是初始設(shè)計,有了硬件才會有軟件。因此對于硬件的設(shè)計要格外的謹慎,硬件設(shè)計首先要考慮的就是選擇什么樣的功能芯片,選好了芯片該如何連接,如何構(gòu)造一個完整的硬件系統(tǒng)。硬件設(shè)計就是對應(yīng)用系統(tǒng)硬件配置與電路的設(shè)計,對主機資源應(yīng)按實際需要進行合理的配置,如中斷源、人機接口、傳感器、驅(qū)動控制電路等進行認真的選擇,使之與所選擇的主機相匹配,接口盡量簡單,方便。在設(shè)計本系統(tǒng)時,也充分考慮了留有余量,并認真設(shè)計電路力求正確無誤。因為在軟件設(shè)計調(diào)試時不宜再次修改己經(jīng)設(shè)計好的電路。本設(shè)計的設(shè)計思路是核心單片機，外設(shè)包括溫度采集部分、加熱部分、顯示部

6、分、溫度值設(shè)定部分、通信接口部分以及電源等。溫度采集部分是采集當前溫度值，以判讀當前溫度值比設(shè)定值高還是低，加熱部分是用來實現(xiàn)溫度改變的部分，單片機根據(jù)采集到的溫度和設(shè)定的溫度比較來確定是否執(zhí)行加熱部分。顯示部分用來顯示當前采集到的溫度值和設(shè)定的溫度值，溫度設(shè)定有鍵盤實現(xiàn)。通信接口利用單片機的串口轉(zhuǎn)成通用的串口。2、設(shè)計方案: 主控制器的選擇：對于本系統(tǒng)而言由于控制方案并不復(fù)雜,數(shù)據(jù)量也不是很大,系統(tǒng)的造價定位較低。選擇時也考慮到隨著單片機集成度的不斷提高,現(xiàn)在的單片機,片內(nèi)程序存儲器有2KB、4KB、8KB、12KB、16KB、32KB、64KB等多種選擇,系統(tǒng)要盡可能選擇滿足系統(tǒng)程序容量要

7、求的機型,而不再進行程序存儲器的擴展。因為一旦擴展會占用大量的FO口線,所選擇的程序存儲器容量大些,則編程空間也相對寬裕些,價格也不會有太大的浮動,但也不能選擇程序存儲器過大的,那樣又會有浪費,因此根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,選擇4KB的程序存儲器就能夠滿足要求。另一方面,考慮到要對所選機型留有余地。系統(tǒng)要易于擴展,同時也考慮到本人對機型的熟悉程度,選擇了較為熟悉的STC89C52型單片機。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單

8、芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下

9、一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。溫度傳感器18b20：傳統(tǒng)的水銀溫度計是模擬刻度,精度低。采用溫度傳感器與單片機電路可以實現(xiàn)溫度測量的數(shù)字化,并可以提高測量的精度。常見的溫度傳感器有熱電耦、熱敏電阻,半導(dǎo)體集成測溫元器件。而采用集成的溫度傳感器來進行測量是非常方便的一種方式。DS18B20是Dallas公司出品的一種可組網(wǎng)數(shù)字化溫度傳感器,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在外形如三極管的集成電路內(nèi),具有耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。1)DS18B20性能特點：A、僅需一條總線就可實現(xiàn)與單片機的通信。B、支持可組網(wǎng)

10、功能,多個DSI8B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,包括信號線DQ!電源和地線,最多可以并聯(lián)8個,實現(xiàn)多點測溫但并聯(lián)數(shù)量過多,會使供電電源電壓過低,造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。C、測溫范圍一55e一+125e,分辨率可打0.065攝氏度。D、測量結(jié)果以9位至12位數(shù)字量的方式串行傳送。E、設(shè)有用戶可寫入的EZPROM,用于設(shè)定報警溫度。F、可用于DN15一25,DN40一DN250各種介質(zhì)的工業(yè)管道以及狹小空間設(shè)備的測溫。G、在使用中不需要任何外圍元件。H、兩種出線方式,分別是德式球型出線和接線盒PVC電纜直接出線,便于與其它電器設(shè)備連接。正因為有了上述的性能特點,該產(chǎn)品適用汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中

11、低溫干燥箱,糧倉,儲罐,電訊機房,電力機房,電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域。軸瓦,缸體,紡機,空調(diào),等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。供熱/制冷管道熱量計量,中央空調(diào)分戶熱能計量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制等多各領(lǐng)域中。1602LCD：顯示部分可以選擇數(shù)碼管顯示或LCD顯示，兩種方式都可以實現(xiàn)本設(shè)計的目的，對比兩種方式LCD的優(yōu)點有：1、顯示內(nèi)容更多，兩行16個字符，要是數(shù)碼管顯示需要32個才能達到這種的水平，2、字符清楚，比數(shù)碼管的方正“8”顯示更真實，3、電路簡單，利用現(xiàn)成的1602模塊直接跟單片機接口相連在程序里面操作既可以實現(xiàn)LCD顯示。1602是字符型液晶，它是16*2的顯示的。1602字符型LCD通

12、常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，按鍵電路：單片機組成的小系統(tǒng)

13、中，有的需要人機交互功能，按鍵是最常見的輸入方式。最常見的按鍵電路大致有，一對一的直接連接和動態(tài)掃描的矩陣式連接兩種。一對一的直接連接就是一個按鍵直接對應(yīng)一個CPU的輸入口，比如下圖左右兩個電路作用一樣，區(qū)別是左邊CPU的輸入端常態(tài)為高電位，按下按鍵時為低電位；右邊的常態(tài)為低電位，按下按鍵是高電位。這樣的電路簡單直接，一個按鍵獨占一個端口，在按鍵數(shù)量較少端口數(shù)量富裕時可以直接使用。加熱電路：加熱電路由單片機控制加熱片實現(xiàn)，單片機實現(xiàn)對加熱片的控制常用的方法有兩種，一種是用單片機IO口控制繼電器，一種是用三極管搭建電路，通常來說繼電器更可靠，適合控制高電壓。本設(shè)計模擬電路里用到的是5V加熱片，三

14、極管驅(qū)動更低功耗，因此選用三極管驅(qū)動。串口通信接口：隨著計算機在工業(yè)的廣泛應(yīng)用，控制局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）也深入應(yīng)用到各行各業(yè)之中?，F(xiàn)行的諸多控制系統(tǒng)，若采用單機控制方式已越來越難以滿足設(shè)備控制的要求，因為往往我們所控制的設(shè)備只是整個系統(tǒng)的一個 基本單元，它既需要外部輸入一些必要的信息，同時，也需要向外部輸出自身的運行參數(shù)和狀態(tài)。所有這些，都要求我們采用控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將眾多設(shè)備有機地連成一體，以保證整個系統(tǒng)安全可靠地運行。目前，在我國應(yīng)用的 現(xiàn)場總線中，RS-485RS-422使用最為普遍。當用戶要將基于標準的RS-232接口設(shè)備，如單片機。本設(shè)計中要實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，需把單片機的串口TTL電平轉(zhuǎn)換成

15、232電平，本設(shè)計采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。 該芯片有如下特點：1、符合所有的RS-232C技術(shù)標準2、只需要單一 +5V電源供電3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-4、功耗低，典型供電電流5mA5、內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器6、高集成度，片外最低只需4個電容即可工作三、選題相關(guān)支持條件（理論知識、軟件及硬件條件等）理論知識：STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Fla

16、sh存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。串口通信（Serial Communications）的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是 串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信。比如 IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過20米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過2米；而對于串口而言

17、，長度可達1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。 通信使用3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是 波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配。軟件：設(shè)計所用的軟件有：proteus、keil、Altium designer。硬件：計用到的硬件包括：ds18b20、stc89c52、按鍵、MAX232、面包板、萬用板、電阻等。四、選題預(yù)期達到的目標（1）學(xué)習串口通信的知識，精通串口如何進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。?）完成整個設(shè)計軟硬件。（

18、3）保證設(shè)計的質(zhì)量，滿足測溫精確，控溫精準，操作靈敏反應(yīng)及時等特點。 （4）通過答辯。五、進度安排（描述具體年月區(qū)間的研究進度及內(nèi)容等）：1. 1月 1 日-2月1日： 查閱和綜合分析各種文獻資料，進行課題可行性分析，撰寫開題報告。2. 2月1日-3月1日：搭建完成硬件結(jié)構(gòu)。3. 3月1日-4月1日：學(xué)習軟件編程，編寫本設(shè)計的程序。4. 4月1 日-5月1日：使設(shè)計的各項指標都符合之前提出的設(shè)計要求5. 5月1日-6月：撰寫論文。六參考文獻1 李維諟等.液晶顯示應(yīng)用技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.2 李恒.液晶顯示期件的發(fā)展與應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,26(6):87-89.3

19、Holtek Semiconductor. HT1650 Datasheet EB/OL. .4 R8C/2A 群R8C/2B 群硬件手冊EB/OL.5 陳玲等.基于單片機的空調(diào)控制器抗干擾措施研究B.自動化技術(shù)與應(yīng)用,2013,3(7):99-101.6 王剛等.基于MC9S08AW32 和HT1650 家電液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2009,293(6):65-67.7 劉正等.瑞薩R8C/1A、1B 單片機原理和應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2007.指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日專家組意見：組長簽名：成員簽名： 年 月 日網(wǎng)絡(luò)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告評分標準指標說

20、明考核標準通過不通過設(shè)計（論文）選題題目大小、專業(yè)角度、深度是否合適，技術(shù)難度、理論意義或?qū)嵱脙r值具有一定新意、研究難度或?qū)嵱脙r值；研究目的、內(nèi)容明確選題不當，在研究或技術(shù)方面不明確，或達不到本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標要求。實施方案、進度安排方案目標是否明確，內(nèi)容是否豐富，思路如何，進度安排是否合理目標基本明確，解決問題的思路清晰，內(nèi)容清楚，在若干方面有新意或具有實用性，研究進度安排合理目標不明確或有錯誤，內(nèi)容不具體；研究方法簡單，技術(shù)路線不嚴密，技術(shù)難度過低，沒有抓住技術(shù)關(guān)鍵；研究進度安排不合理方案可行性方案可行性程度文獻調(diào)研充分，設(shè)計技術(shù)方案基本可行；基本掌握技術(shù)關(guān)鍵，對可能遇到的主要問題，分析

21、基本正確，開題條件基本具備文獻調(diào)研不充分，技術(shù)方案不明確或有錯誤；不熟悉技術(shù)關(guān)鍵，不能正確分析可能遇到的主要問題，開題條件不成熟；預(yù)期達到的研究目標過高或過低。表達質(zhì)量文字及綜合表達能力；回答問題簡潔性、準確性；格式規(guī)范性能正確闡述主要內(nèi)容，層次清楚；回答問題簡潔，基本準確；開題報告格式規(guī)范闡述條理不清楚，報告內(nèi)容不清楚；不能準確回答問題；開題報告格式不規(guī)范備注：其中“論文選題”、“實施方案、進度安排”、“方案可行性”實行一票否決。武漢輕工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告2016屆 畢業(yè)設(shè)計題目 板式精餾塔的設(shè)計 院（系） 機械工程學(xué)院 專業(yè)名稱 過程裝備與控制工程學(xué)生姓名 朱非凡 學(xué)生學(xué)號 12

22、03090909 指導(dǎo)教師 邢紅麗 附件3：武漢輕工大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表課題名稱板式精餾塔的設(shè)計課題類型設(shè)計課題來源自擬導(dǎo) 師邢紅麗姓 名朱非凡學(xué) 號1203090909專 業(yè)過程裝備與控制工程一、查閱國內(nèi)外文獻情況（刊物名稱、文獻題目主要內(nèi)容）1 楊宇, 張斌. 在線板式精餾塔設(shè)計軟件的開發(fā)J. 荊門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2008, 23(3):62-65.2 段東紅, 郝曉剛. 板式精餾塔課程設(shè)計多媒體軟件的研制J. 太原理工大學(xué)學(xué)報, 2004, 35(5):568-571.3 伍欽, 梁坤. 板式精餾塔設(shè)計M. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.4 Adcock L E I, E

23、ley M H, Schroer B J. Small scale ethanol production demonstration: comparison of packed versus plate rectifying columnJ. 1981.5 王中來. 計算機在篩板精餾塔課程設(shè)計中的應(yīng)用J. 福州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 1994(3):93-99.6 Palkin S. Improved gauze-plate laboratory rectifying columnJ. Ind.eng.chem.anal.ed, 2002, 3(4):0377-0378.7 陳蔚萍, 狄偉偉.

24、 兩組分連續(xù)操作篩板精餾塔的計算機輔助設(shè)計J. 河南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2004, 34(4):38-40.8 Walter K. Contact plate for use in a rectifying or contacting column:, US2759720P. 1956.9 張冬梅. 板式精餾塔配管的側(cè)面展開法優(yōu)化設(shè)計J. 石油化工設(shè)計, 2010, 27(2):41-43.10 Walter K. Contact plate structure for use in a rectifying or contacting column: US, US3105105P. 19

25、63.11 杜佩衡, 吳兆亮. 篩板精餾塔回流比的優(yōu)化設(shè)計J. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1989(2):72-77.12 劉志鵬. 篩板式乙醇精餾塔的設(shè)計J. 中國科技博覽, 2015(24):98-99.13 李曉昆, 張宏, 張曉林,等. ECSS軟件在板式精餾塔工藝計算中的應(yīng)用J. 青海大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2011, 29(6):89-94.14 杭州制氧機研究所技術(shù)情報組. 篩板精餾塔塔板的設(shè)計計算J. 深冷技術(shù), 1971(4).15 劉漢勇. 篩板精餾塔操作系統(tǒng)開發(fā)D. 華東理工大學(xué), 2004.16 許文林. 化工單元操作及設(shè)備課程設(shè)計M. 科學(xué)出版社, 2013.17 趙清民.

26、 200噸/日甲醇裝置的精餾技術(shù)研究D. 天津大學(xué), 2000.18 Allen R E, Eaton G L. A study of the plate efficiency of a rectifying column /J. Journal of the Chemical Society Perkin Transactions, 1978, 10(10):1267-1270.19 李芳芳, 薄翠梅, 盧丹丹,等. 精餾過程的廣義析取規(guī)劃模型及求解方法J. 計算機與應(yīng)用化學(xué), 2014(11).20 蔣悅. 一種階梯狀交錯塔板式連續(xù)精餾塔:, CN204767533UP. 2015.二、與選題相關(guān)的調(diào)研報告（調(diào)研的時間、地點、內(nèi)容）1、調(diào)研的時間、地點調(diào)研時間： 2016年3月調(diào)研地點： 機械樓 2、調(diào)研內(nèi)容：（主要闡述與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)調(diào)研內(nèi)容：查閱文獻資料及實踐內(nèi)容）（1）板式塔的類型 板式塔為逐級接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮