多点温度采集控制系统的开题报告.docx
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多点温度采集控制系统的开题报告
多点温度采集控制系统的开题报告
哈尔滨工业大学华德应用技术学院
毕业设计（论文）开题报告
题目：
多点温度采集控制系统
系（部）应用电子与通信技术系
专业电子信息工程
学生路春雨
学号1089212220
班号0892122
指导教师顾伟东
开题报告日期2011.10.17
哈工大华德学院
说明
一、开题报告应包括下列主要内容：
1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求
2．进度计划是否切实可行；
3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。
4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；
5．主要参考文献。
二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。
三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。
指导教师评语：
指导教师签字：
检查日期：
一、
综述部分
1、课题的开发背景与需求分析
温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。
伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。
但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。
这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
多路无线温度采集系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或供电故障监控的工业、农业、环保、服务业、安全监控等工程中，例如：
城市路灯故障检测和供电线路防盗监视、城市居民小区供热检测、大型仓库温度检测、工业生产测控、农业生产温度测控、环保工程、故障监控工程等。
考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上。
本文设计多路无线温度监控系统。
2、调研分析
在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：
在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和室内中的温度进行检测和控制。
采用STC89C51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且能大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
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。
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，能说多少乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
二、方案论证
控制系统由硬件电路和软件程序两部分组成，其中硬件部分主要有温度采集电路、显示模块（数码管显示）、键盘接口、蜂鸣报警、单片机电路几部分组成。
（1）根据单片机测试系统的设计原则提出设计方案，构建总体硬件方案和完成系统所需的器件的选择。
（2）根据测控系统的要求，设计应用较为广泛的几个测量模块的硬件设计。
（3）在硬件设计基础上，进行整体系统流程设计和功能模块的软件设计，利用汇编语言进行编译、调试和仿真。
本研究设计的控制系统主要特点是：
（1）采用单片机控制设计，实现多点温度采集、数据无线传输送、多路控制温度、湿度、无线报警
（2）由ST89C51控制温度测控系统的设计完成后，将实现以一种基于DS18B20的数字温度计设计方案。
简要阐述了温度传感器DS18B20的性能指标、工作原理、时序以及工作过程。
利用主板STC89C52单片机控制DS18B20进行数据采集并将数据送至数码管显示结果。
另外，采集结果可由RS-232-C接口送入计算机显示并存储。
1.系统硬件设计框图
多点温度湿度采集控制系统的硬件选用MCS—51系列89C51作为主控中心。
为实现对系统的处理将温度传感器、湿度传感器采集得到的值，与通过键盘设置的上限及下限值进行比较，系统根据比较结果进行相应的控制操作。
并且选用8279芯片实现键/显的功能，将结果送到LCD显示。
硬件框图见1
所示：
图1多点温度采集控制系统硬件框图
2.元器件选择
在考虑性能/价格比的前提下,在本次设计中我选择最容易实现产品的指标的几种仿真器件如下：
（1）主机：
一台奔腾DPC机，伟福仿真器；
（2）主控芯片：
MCS-51系列中的89C51芯片；
（3）温度传感器：
多个数字温度传感器DS18B20组成一个温度检测电路；
（4）湿度传感器：
HSM-20G系列的湿度传感器；
（5）编辑键/显：
一片8279芯片；LCD1602显示屏；多个按键；
（6）报警器：
1个蜂鸣报警器；
（7）无线传送模块：
nRF905。
3.系统软件功能模块设计图
利用层次图来表示系统中各模块之间的关系。
层次方框图是用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。
树形结构的顶层是一个单独的矩形框，它代表完整的数据结构，下面的各层矩形框代表各个数据的子集，最底层的各个矩形框代表组成这个数据的实际数据元素（不能再分割的元素）。
随着结构的精细化，层次方框图对数据结构也描绘得越来越详细，这种模式非常适合于需求分析阶段的需要。
从对顶层信息的分类开始，沿着图中每条路径反复细化，直到确定了数据结构的全部细节为止。
本系统一共分为屏幕显示、键盘输入设置、湿度采集、温度控制、屏幕显示、报警控制六大模块，每个模块之间虽然在表面上是相互独立的，但是在对数据库的访问上是紧密相连的。
每个模块的功能都是按照在调研中搜集的资料进行编排制作的图2是系统的功能模图。
图2系统功能模块图
4、系统完成的功能
该控制系统能自动控制温度的升降，并能显示当前值和设定值。
它无需人看管，如采样值不在标准的区间内时，系统自动采取相应的操作。
系统还追加了处理异常的措施，如当温度到达上限依然上涨或温度达到下限仍没有加温，系统将自动报警，提醒操作人员进行相应操作。
系统完成了对各点温度平恒控制的功能：
（1）、当某点温度超过所设定温度的标准区间值时，则启动降温设备；
（2）、当某点温度低于所设定温度的标准区间值时，则启动升温设备；
（3）、系统还追加了处理异常的措施，如当温度到达上限依然上涨或温度达到下限仍没有加温，系统将自动报警，提醒操作人员进行相应操作。
附：
在时间允许的情况下，想对本系统增加如下功能：
（1）、对各控制点施行灵活采样，即可采样温度、湿度、光和度等
（2）、对各控制点施行灵活控制，即可随意开/关某一检测点，以达到启/停某一传感器工作。
5、软件设计分析
（1）软件设计思想
根据总体设计的思想及本系统实现的功能，在软件设计中完成以下功能：
主程序：
对LCD和8279进行初始化。
键盘输入子程序：
由键盘输入某一检测点的设定值并存入指定的存储单元以备与该点的实时值进行比较。
A/D转换子程序：
取得转换结果，并对采样所得到的值进行转换，转换后存入相应的存储单元，为与设定值标准区间比较作准备。
比较区间标准值子程序：
将采样所得的值和输入的区间标准值进行比较，决定做出相应操作。
报警子程序：
当出现异常，如温度到达上限依然上涨或温度达到下限仍没有加温，系统将自动报警。
（2）初步程序流程图如图4-1所示：
图4-1初步程序流程图
三、进度安排
本课题的进度安排如表1所示。
表1进度安排表
序号
名称
周数
起止时间
备注
1
需求分析
2周
2011.09.26~2011.10.10
2
方案论证开题报告
1周
2011.10.11~2011.10.18
3
软件编码与调试
3周
2011.10.19~2011.11.07
4
总体联调
3周
2011.11.08~2011.11.28
5
撰写论文
3周
2011.11.29~2011.12.18
设备保障
已经具备下列设备保障毕业设计的顺利开展：
软件条件：
arduino-0022；Protel99SE；protues；VW6000；
硬件条件：
电脑一台；示波器；万用表；焊接工具等。
附：
参考文献
1潘永雄编著，新编单片机原理与应用，西安电子科技大学出版社，2003
2肖玲妮等编著，Protel99SE，清华大学出版社，2003
3字符液晶1602[EB/OL]．XX百科．（2010-12-27）[2011-09-12]
4温度传感器DS18B20．XX百科．（2010-12-25）．[2011-09-13]
5周美娟,肖来胜.单片机技术及系统设计[M].北京：
清华大学出版社，2007
6刘瑞新编著，单片机原理及应用教程，机械工业出版社，2003
7戴佳,戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：
电子工业出版社，2008.1
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