題目名稱 | 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) | ||||
一、選題的目的和意義: 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)使資源失去應(yīng)有的作用,從而造成資源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球資源極度缺乏的情況下,我們更應(yīng)該掌握好對(duì)溫度的控制,把身邊的資源好好地利用起來(lái)。 在計(jì)算機(jī)沒有發(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)溫度控制并提高控制的精確度不僅是可以達(dá)到的而且是可以實(shí)現(xiàn)的,用高新技術(shù)解決生活用電問(wèn)題,實(shí)施對(duì)溫度控制已經(jīng)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。 溫度控制在實(shí)際生活中有一定的實(shí)際意義,在工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的應(yīng)用,用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制,彌補(bǔ)了傳統(tǒng) PID控制結(jié)構(gòu)在特定場(chǎng)合下性能下降的不足,設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的溫度測(cè)控系統(tǒng),使它在不同時(shí)間常數(shù)下均可以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。此外還有效減少了輸出繼電器的開關(guān)次數(shù),適用于環(huán)境參數(shù)經(jīng)常變化的小型溫度控制系統(tǒng)。例如:在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中,人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。雖然溫度控制系統(tǒng)的制作方案有很多,但是經(jīng)過(guò)對(duì)比各個(gè)方案的優(yōu)劣,還是采用單片機(jī)更好,因?yàn)椴捎脝纹瑱C(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制,不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn),而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo),從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 | |||||
二、研究概況及發(fā)展趨勢(shì)綜述 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。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⒕C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。我國(guó)溫度控制控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度,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。 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,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。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,帶動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展,自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用,溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向,電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù) | |||||
三、研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 研究目標(biāo): 本設(shè)計(jì)主要采用MCS-51系列單片機(jī)作為主控芯片,能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制,數(shù)據(jù)顯示,參數(shù)設(shè)置等功能。 研究?jī)?nèi)容: 根據(jù)以上設(shè)計(jì)需要,系統(tǒng)擬采用以下技術(shù)方案,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。 ![]() 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)由單片機(jī)STC89C52、液晶顯示模塊LCD1602、溫度檢測(cè)模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、加熱模塊、冷卻模塊所組成。系統(tǒng)能完成以下功能,系統(tǒng)采用DS18B20對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè),并且能在LCD1602上實(shí)時(shí)顯示溫度。用戶可以通過(guò)按鍵設(shè)置上限和下限溫度,當(dāng)溫度超過(guò)上限溫度時(shí),系統(tǒng)通過(guò)繼電器使冷卻器件導(dǎo)通工作,當(dāng)溫度低于下限溫度時(shí),系統(tǒng)通過(guò)繼電器使加熱器件工作。當(dāng)溫度在上限和下限之間時(shí)維持原狀態(tài)。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題: 1、完成鍵盤的設(shè)計(jì),分配好各個(gè)按鍵輸入對(duì)應(yīng)單片機(jī)各口的控制信息; 2、完成LCD顯示電路的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)具體的控制、提示信息的顯示; 3、完成溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì),使其能夠準(zhǔn)確溫度值; | |||||
四、研究的基本思路和方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 研究的基本思路和方法: 1、確定硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案: (1)、根據(jù)系統(tǒng)的功能要求確定選用的元器件; (2)、分配單片機(jī)各個(gè)P口地址,以連接對(duì)應(yīng)的元器件,方便控制; (3)、利用protel軟件構(gòu)建系統(tǒng)的硬件圖; 2、確定軟件部分的設(shè)計(jì)方案: (1)、確定各部分模塊對(duì)應(yīng)要實(shí)現(xiàn)的功能,并根據(jù)連接圖寫出對(duì)應(yīng)程序中對(duì)應(yīng)的控制信息,便于軟件編寫; (2)、用keil軟件編寫程序,對(duì)應(yīng)各模塊功能模塊化編寫,便于程序的檢查和調(diào)試; 3、利用keil軟件生成hex文件,用PROTEL軟件繪制電路圖 4、依照電路圖,在電路板上焊接各元件,完成系統(tǒng)實(shí)物設(shè)計(jì); 5、將焊好的電路板反復(fù)進(jìn)行硬件調(diào)試和系統(tǒng)整體調(diào)試,直到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的預(yù)定功能。 技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析: 1、設(shè)計(jì)用到的設(shè)備和軟件: 主要設(shè)備:電腦、單片機(jī)燒寫器 軟件:Protel仿真軟件、keil軟件 2、利用學(xué)習(xí)過(guò)的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用等知識(shí),了解溫度控制的原理,并選用合適的元器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 | |||||
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