《电气自动化毕业设计-基于单片机的柴油机冷却水温度控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气自动化毕业设计-基于单片机的柴油机冷却水温度控制系统设计（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、谯张工醪ftHUAIHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY本科毕业设计（论文）基于单片机的柴油机冷却水温度控制系统设计学 院： 专业班级: 学生姓名： 指导教师：Diesel Engine Cooling Water TemperatureControl System Design Based on SCM电子工程学院自动化 自动化082李成 学号： 030851209徐致远（讲师）2012 年 6 月毕业设计（论文）中文摘要基于单片机的柴油机冷却水温度控制系统设计摘 要：如今科学技术发展迅猛。在自动控制领域更加明显，测量使用的仪器仪表在不断 的更新、趋于精确化，计算机技术的普
2、及等等。在控制领域中，单片微型控制器的性能越 来越高、价格越来越低，随着单片机的性价比的提高，其优势越来越明显。所以，本课题 主要目标是将单片机控制系统引入到冷却水温度控制系统中，使系统达到最高的性价比。本课题首先对温度控制系统各环节做了简单的分析，确定了各个环节所要达到的要 求；根据这些要求确定系统硬件的选择、软件的选择；最后给出了基于单片机的船舶柴油 机冷却水温度控制系统的硬件的设计和软件的编程。根据本课题的研究，我们成功的将单 片机系统引用到柴油机冷却水温度控制系统中，使船舶自动化更加趋于智能化。为今后自 动化技术的发展铺垫了道路，以便于后人更好的研究。关键词：单片机；船舶；冷却水；温度
3、控制毕业设计（论文）外文摘要Diesel Engine Cooling Water Temperature Control System Design Based onSCMAbstract: Nowadays science and technology is developing rapidly. In the field of automatic control is more obvious, Measurements of the use of the instrument are updated continuously, tends to be precise, Populari
4、zation of computer technology and so on. In the field of control, SCM performed higher and higher, the price is cheaper and cheaper, Along with the increase of the ratio of single chip microcomputer, Its advantage is more and more obvious. So, at the moment, diesel engine cooling water temperature c
5、ontrol is how to make the focus of the single chip microcomputer system to get the best of the application. Therefore, the main goal is to control system with single chip microcomputer is introduced into the cooling water temperature control system, allowing the system to achieve the highest price.T
6、he first issue of the temperature control system of each link to do a simple analysis, to identify the various links required; According to these requirements to determine the system hardware selection, software selection; Finally, the microcontroller-based main engine cooling water temperature cont
7、rol system hardware design and software programming. According to the research of this topic, we will be the success of SCM system referenced to the engine cooling water temperature control system of ship automation, which tends to be more intelligent. For the future of the development of automation
8、 technology pave the way for future generations, in order to better study on later generations.Keywords: Single Chip Microcomputer； Ship； Cooling Water； Temperature Control1绪论11.1课题研究背景及发展状况11.2课题设计内容22温度控制系统方案设计32.1 系统原理32.2 系统的性能扌旨标42.3系统模块设计33系统的硬件设计53.1系统电路设计53.2 控制单元53.3 吋钟振荡电路63.4 复位电路73.5 温度检
9、测芯片DS18B2073.6 键盘显示电路83.7 声光报警电路103.8 电机控制电路113.9串行通讯模块134控制算法144.1 系统传递函数144.2 PID控制算法设计145系统的软件设计185.1keil uvkion 软件简介185.2系统模块设计185.3 DS18B20相关指令195.4 报警和电机控制程序20结论22致谢23参考文献24附录1： 25附录2： 281绪论1.1课题研究背景及发展状况20世纪中后期发生了两次能源危机,这两次危机导致了油价的飞速涨价，使得船运方 面的经营成本也有了很大的提高。特别是21世纪以来,能源危机加上战争，这些导致油 价上涨的速度进一步加快
10、。所以从柴油机的设计到生产和造船厂的选用柴油机和船运公司, 一直都在为如何降低船舶的燃料费用的支出上想办法，以求降低成本，提高经济效益。冷 却水温度控制好，可以提高船舶的使用效率2o如果冷却水的温度太高的话，柴油机内 部的润滑油就会老化，零件也会磨损的厉害，这样柴油机的使用寿命自然会降低；反之， 如果冷却水的温度太低的话，就会在柴油机内部产生酸性物质，这会导致气缸的磨损， 腐蚀柴油机内部器件，影响柴油机的使用。经过查阅资料总结得到冷却水的温度保持在 75到85C之间是最佳工作范围。当然冷却水系统还要考虑到经济性，我发现利用单片机 作为系统的核心最经济。最后我将单片机控制方式成功地引入到了船舶自
11、动控制领域中， 丰富了船舶自动控制的技术，同时也为今后轮机自动化方面技术的发展铺垫了道路。船舶柴油机冷却水温度控制技术，20世纪发展最迅速。其大致的发展历程：从直接 作用式到气动式再到电动式。（1）20世纪中叶，直接作用方式是最主要的控制方式。原理是在测量器件中充入特 定的工作介质，具体根据条件选择。根据液体热胀冷缩的原理：温度改变了介质的密度也 会成一定的比例变化，当工作介质密度变化了，由于空间是一定的介质的体积一定，就会 导致压强的变化，压强变化导致压力的变化，从而驱动调节阀开度的作用力也会发生变化， 淡水流量发生变化，温度达到调节。这种控制方式存在很大的缺点，就是对测量期间 件内部充注的
12、工作介质的密封性要求特别高，因为一旦测量器件内部充注的工作介质发生 泄漏了，漏气了工作介质的压力就不能随温度的变化成比例的变化了。且这种控制方式 的控制精度显然不高，这会导致冷却水温度误差变化相对较大，对船舶柴油机的稳定运行 不利。所以到70年代后期被淘汰了。（2）20世纪70年代末，气动式方式是最主要控制方式。这种方式的原理是利用感 温元件测温，将测得的温度变化经过温度变送器转变成气压的变化送至调节器中，在调节 器中次数值将与给定值作比较，会得到一个偏差值，偏差值经过一系列的运算处理后可以 转换成为控制气压的信号来调节冷却水的温度。这个控制方式存在的主要问题是系统对 气体的密封性能要求和压力
13、要求和对直接作用式的介质一样很高，对储存和运输气体的器 件的密闭性能要求也很高,如果控制的气压信号出现大偏差会使这个系统的控制精度有极 大的降低。因此，现在不提倡这种控制方式。（3）20世纪80年代中期，电动式方式是主要控制方式。电动式的原理是在进、出 口处安置感温元件来测温，再将测得的温度传输到特定的装置比较产生控制信号2】。通常 感温元件是使用热敏电阻，这种电阻的数值会随温度变化成线性。测温元件将冷却水温度 的变化按照公式转换成电压信号，电压信号输送给传感器，在传感器中比较得到偏差信号， 再经过处理将连续信号转变成脉冲信号回，用来控制冷却水温度。但是这种控制方式也不 是完美的。这种控制系统
14、的测量控制信号是利用一些电子器件进行逻辑运算得出的，它的 缺点就是一旦逻辑输出部分出现了故障,那么整个系统的控制能力和控制精度就会出现问 题回。后果将非常严重，如船舶主柴油机的气缸活塞温度会升高，润滑油的粘度也会有一 定的降低，器件会磨损，柴油机的使用寿命也会缩短。所以这种控制需要改进。1.2课题设计内容本课题设计的要求是保证船舶柴油机能够正常的工作，并且效率达到最高。想要达到 控制温度的目的就需要做好测温、报警、控制电机运转的工作。而柴油机容易锈蚀，所以 需要用淡水来进行冷却工作。而船舶是在海中航行的，没有现成的淡水，只能自身携带少 量的淡水，通过海水来冷却淡水，再用冷却后的淡水来冷却柴油机
15、。这就要添加一个冷却 回路。所以冷却系统要有两个回路。即高温、低温淡水冷却回路针对以上要求我主要做了以下几个方面的工作。（1）温控系统整体方案设计：分析了系统的原理、系统所要达到的性能指标、分析 了系统的主要构成部分。（2）系统硬件设计：分析了系统所要达到的要求确定硬件的选择、系统的报警电路 设计、键盘显示设计、电机控制电路设计、串行口电路设计等等。（3）系统软件设计：分析了系统所要实现的目标确定使用汇编语言设计、报警程序、 显示程序、测温电路程序。2温度控制系统方案设计2.1系统原理船舶柴油机冷却水系统分为两部分高温淡水冷却和低温淡水冷却部分固。船舶在海中 航行，可以利用海水冷却淡水，再用淡水冷却柴油机。这样可以提高柴油机的使用寿命。 冷却水流量的控制是通过改变三通阀门的开度。系统框图如图2.1所示。淡水膨胀水箱用 来放置冷却用后的淡水，进行循环作用。高低温淡水回路设计思想类似，所以在下面的研 究中我只给出了高温淡水冷却回路的具体设计。图2.1系统框图2.2系统的性能指标(1) 测温功能船舶柴油机的工作温度应该在0到99C之间，所以只要使用2位的LED数码管就可 以显示了，显示数值的范围是00到99,也就代表冷却水的温度测量的范围是在0到99C 之间。经过查阅相关资料，我发现高温淡水的温度控制在80C左右，低温淡水的温度控 制在50C左右时，船舶柴油机将会处于最佳
