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1、本科毕业设计开题报告题 目： 基于单片机温度监控系统的设计 专 题： 院 （系）： xx 班 级： xx 姓 名： 学 号： 指导教师： xx 教师职称： 讲师 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目 基于单片机温度监控系统的设计 来源 生产实践1、 研究目的和意义随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术, 也便随之而生, 并得到日益发展和完善, 越来越显示出其优越性。本设计即用微机对温度进行实时检测与控制。在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与
2、温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。目前, 单片机以其高可靠性、高性能价格比, 在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公室自动化等诸多领域的应用得到极为广泛的应用。而在工业控制系统中, 经常使用单片机实现对温度、压力、速度等物理量的测量和控制。本设计是用单片机实现的对锅
3、炉内温度监控系统, 使到炉内的温度可以按照实际的生产需要稳定在某个允许的温度范围内。用这种方法实现成本低, 效果好, 而且实现简单，测量范围广，精度较高。2、国内外发展情况(文献综述)国际上主要是以单片机、DSP、PLC 等等为核心的温度监控系统，随着传感器以及微机技术的逐步进步，温度监控系统正向具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器方面发展。并且多点温度测量也是一个发展趋势。例如：DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器 DS1820 ,它可以在单片机的控制下组成多点温度测量系统。现如今也发展到一些通过对色谱进行分析来了解温度情况从而进行监控。而国内在这方面也毫不逊色于国外
4、，技术也在日趋成熟。过去的温度控制模式是以继电器、电位器的间断控制来实现的。这样的控制精度低，超调量大，滞后严重。现在采用单片机等微机与一些校正环节结合进行监控能够较好的解决上述问题。国内的温度监控系统生产公司也有很多，例如：深圳宏立方公司生产的温度监控系统拥有具有温度数据采集,实时温度数据监控等特点；杭州尽享科技有限公司生产的温度监控系统能够提供食品、电子生产车间、药房、冰箱、冷库、库房、机房、实验室、制热、制冷设备等环境空间温度的严格监控和管理。能对大面积的多点的温度进行监测记录，并将数据传输到 PC 机上进行数据存储与分析，并输出打印曲线，在设备异常情况下还以多种形式的报警通知相应人员。
5、相信利用单片机技术以及传感器等先进技术的结合对温度监控的发展有重要意义和作用。3、研究/设计的目标：在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。本设计主要是对锅炉温度进行监控，温度档分为 029、3059、6099。 ，系统将自动进行控制，使温度在要求的温度档范围内。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度
6、的控制。主要是以87C51单片机作为控制器的核心。采用的AD590是一种低温传感器。它与其它形式的温度传感器相比,不需要进行冷端补偿, 而且它是以高阻抗恒流源形式输出,传输线上的压降不影响输出电流值, 可以进行远距离传输。当启动单片机温度控制系统后根据需要选择温度档，分别为029、3059、6099。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制，还要进行报警电路和过零检测电路的设计，以及看门狗电路设计，从而完成整个系统的设计。本设计的系统功能划分如图 1:图 1.系统功能划分图数据显示87C51单片机数据采集键盘控制驱动控制看门狗电路报警指示过零检测硬件系统的设计：硬件电路主要
7、包括温度检测与变送环节的设计、模数转换接口电路的设计、人机交互接口的设计、看门狗电路设计、过零检测电路设计、报警电路的设计以及电源电路的设计。结构框图如下图，首先是通过温度传感器获得温度的值, 转变成 1- 5V 标准电压信号, 经采样放大器, 送入 A/D 转换器转换成数字信号进入单片机内部。将检测的温度值, 利用幅值检测程序, 判断是否超过所设定的温度范围。若是, 则启动报警电路。否则经 LED 驱动电路, 送给 LED 显示器实时显示。单片机将给定温度值与测量温度值相比较, 得出偏差量, 经 D/A 转换器, 送入功率放大器, 得到一个放大的电压信号, 通过电压信号经过某种算法来对燃料电
8、子秤控制，称出所需燃料的重量，然后由传送带运送该重量的燃料, 最终达到控制锅炉温度的目的。其中温度档分为029、3059、6099。根据需要来改变温度档。当上电瞬时掉电以及程序跑飞时通过看门狗电路进行复位，并能时时监视电源故障，以便及时保存数据。为了保证晶闸管的同步触发，需要设置过零检测电路。本设计的硬件系统电路设计如图 2:给定温度图 2. 硬件系统电路软件设计：该系统软件包括主程序、电子开关程序、D/A 转换程序、数据转换程序、数据显示程序、显示键盘处理程序、报警系统程序以及各功能键处理程序。本系统要实现的是温度的巡回测量、巡回显示和温度的控制以及对锅炉中的各个参数( 温度、水位等) 的超
9、限报警等功能。首先, 为了能够实验温度的巡回测量, 必须有电子开关程序巡回选择每个通道和 A/D 转换程序把模拟的电压量转换成数字量。为了提高准确性, 之后又必须有数据处理程序对采集进来的数据进行处理, 若超过所需的范围, 则启动报警程序进行报警, 为了能够把测量的温度用 LED 显示, 又必须通过数据转换程序。同时也要有键盘输入程序才能对温度进行控制。5、方案的可行性分析：锅炉温度控制在工业生产中运用得非常广泛, 其控制过程中存在着很大的时滞性和很强的干扰, 采用一般的控制方法都不能很好的满足要求。而使用单片机为核心的系统对锅炉进行温度控制具有控温精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优
10、燃料称重电子秤键盘电机功放D/A 转换 87C51报警电路LEDAD590放大器A/D 转换看门狗点，能够很好满足工艺要求，并且此类温度监控系统技术在国内也正逐步走向成熟。6、该设计的创新之处7、设计产品的主要用途和应用领域：该监控系统主要应用于锅炉温度监控领域。利用单片机以及检测技术建立起温度监控系统也不仅仅局限于锅炉温度的监控，在其他领域例如：冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,也能够实用。8、时间进程3 月 5 日3 月 9 日 选题3 月 12 日3 月 16 日 收集相关资料，深入了解单片机 8051 来实现对其他电路元件的控制3 月 19 日3 月 23 日 收集资料，学习
11、单片机编程的相关知识3 月 26 日3 月 30 日 初步形成设计方案4 月 2 日4 月 6 日 完成开题报告4 月 9 日4 月 13 日 研究基于单片机温度监控系统的装置4 月 16 日4 月 27 日 硬件设计4 月 30 日5 月 18 日 设计控制软件5 月 21 日5 月 25 日 设计保护电路5 月 28 日6 月 1 日 在老师指导下初步审核6 月 4 日6 月 8 日 修改、查找原则性错误6 月 11 日6 月 22 日 绘图，装订6 月 25 日6 月 29 日 准备答辩 7 月 2 日7 月 6 日 答辩9、参考文献：1张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京：
12、国防工业出版社，1998.2张开生,郭国法.MCS51 单片机温度控制系统的设计.微计算机信息,2005,7：1-53何宏.单片机原理与接口技术.国防工业出版社，2006.4张道德.单片机接口技术.中国水利水电出版社，2007.5张毅刚.单片机原理与应用.高等教育出版社，2003.6胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,2004.7常健生.检测与转换技术.机械工业出版社，2006.8张普光.曹海舟.基于 51 单片机的温度控制系统的硬件设计.2007，11 月9李晓妮.单片机温度控制系统的设计.2005,NO.210夏大勇.周晓辉.赵增.陈博峰.虎恩典.MCS-51 单片机温度控制系统.工业仪表与自动化装置,2007,第一期.11张道德.单片机接口技术：C51 版.中国水利水电出版社.200712林健雄.基于单片机的温度控制系统研制.电力学报,2008，4 月13张菁.单片机温度控制系统方案的研究. 上海交通大学学报,2007，1 月14郑海英.于铁利.郑宏伟.单片机在温度控制系统中的应用.辽宁工学院学报,2005，12 月15马江涛.单片机温度控制系统的设计及实现.计算机测量与控制.2004,1216李友善.自动控制原理.国防工业出版社.2005指导教师意见:教师签字：毕业设计领导小组意见: 组长签字：年 月 日 年 月 日
