基于单片机温度控制开题报告.docx

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基于单片机温度控制开题报告

基于单片机温度控制开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

论文题目：

基于80c52单片机加热数字恒温控制系统设计

学院：

电气工程学院

专业班级：

自动化

学生姓名：

刘东洋

学号：

110302415

导师姓名：

关新

开题时间：

2015年3月26日

温度控制技术在现代信息技术中是三大基础之一。

恒温箱不管是在生活上，还是在工业上都有着巨大的经济效益。

恒温箱自动控制系统在国内外都到研究与发展。

恒温箱的控制系统从开始的由人工调节达到需要的温度及控制，到现在发展到采用单片机的自动控制其温度。

恒温箱最基础的器件是由温度检测系统，模数转换系统，单片机为核心，温度显示的组成。

温度检测系统一般使用温度传感器。

温度传感器从1821年由德国物理学家赛贝发明后到热电偶传感器。

在德国西门子发明了铂电阻，后在半导体技术的支持下相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

20世纪90年代时又发明了智能温度传感器

2、课题研究的主要任务和预期目标

2.1主要任务和要求

本设计采用数字温度传感器DS18B20，其内部集成了A/D转换电路，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。

数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。

由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性，更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行多范围的温度检测。

由于单片机功能强大，可大大加快系统的开发与调试速度，并具有控制方便、简单、灵活等特点，因此本设计采用单片机为主控制器，通过数字传感器测得箱内温度，再将温度信号送入主控制器，来完成恒温箱的温度控制。

箱内温度可保持在设定的温度范围内，当设置的温度低于实时温度时，单片机送出加热信号；当设置的温度高于实时温度时，单片机送出停止信号。

2.2预计设计的目标和达到的水平

（1）在使用中可以将采集来的温度数据计算转换为我们熟悉的摄氏温度。

（2）在0~125℃的范围内，人们可以自由调节预期达到的温度。

（3）将设定的预期温度和实时温度能显示出来。

（4）可以将实时温度与设定温度进行比对，以调节温度。

3、设计方案

温度传感器选择：

方案一：

采用热敏电阻，可满足40～90℃的测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性都比较差，其测量温度范围相对较小，稳定性较差，不能满足本系统温度控制的范围要求。

方案二：

采用温度传感器铂电阻Pt1000。

铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件线性较好。

在0—100摄氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。

铂热电阻与温度关系是，Rt=R0（1+At+Bt*t）;其中Rt是温度为t摄氏度时的电阻；R0是温度为0摄氏度时的电阻；t为任意温度值，A，B为温度系数。

方案三：

采用模拟温度传感器AD590K，AD590K具有较高精度和重复性（重复性优于0.1℃），其良好的非线性可以保证优于±0.1℃的测量精度。

但其测量的值需要经过运算放大、模数转换再传给单片机，硬件电路较复杂，调试也会相对困难，所以本系统不宜采用此法。

方案四：

采用数字温度传感器DS18B20，DS18B20提供九位温度读数，测量范围-55℃~125℃，采用独特1-WIRE总线协议，只需一根口线即实现与MCU的双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。

并且DS18B20支持一主多从。

若想实现多点测温，可方便扩展。

综合以上四种方案，本设计采用第四种方案，利用数字温度计DS18B20作为温度传感器。

显示部件选择

方案一：

采用I/O口直接驱动，需要占用大量可贵的I/O口资源，且系统运行后，更换元件不易，不符合系统设计的可靠性、易扩展性原则。

方案二：

采用串行口驱动、静态显示，利用单片机的串行口输出数据，显示多位数码，可节省大量的I/O口，但每个数码管必须有一个驱动芯片，且每位段码须接一个限流电阻，所须元件多，硬件电路比较复杂。

方案三：

采用串行口驱动、动态扫描显示，利用单片机的串行口输出数据，显示多位数码，多个数码管可共用驱动芯片和限流电阻。

这样既可以简化硬件电路，又可以节省大量的I/O口线，为功能扩展留下空间。

综合以上三种方案，本设计采用方案三：

串行口驱动、动态显示。

根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。

3.1软件设计

开发过程利用keil工作平台以编写生成一个C语言的.hex工程。

利用在protues环境下进行模拟电路设计，最后下载代码执行程序[17、18]。

3.2硬件电路设计

系统结构框图

原理图

4.毕业设计工作计划及进度安排

第一周：

确定题目，查阅相关参考文献

第二周：

查阅与自动化相关外文，下载并翻译文献

第三周：

写开题报告，学习proteus软件

第四周：

学习80c52单片机原理

第五周：

学习单片机硬件电路原理

第六周：

16位CPU控制系统设计

第七周：

显示电路整体设计

第八周：

温度报警电路设计

第九周：

温度采集电路设计

第十周：

串口模块电路设计

第十一周：

学习PID控制原理，完成软件设计

第十二周：

温度控制原理软件调试

第十三周：

写结论、参考文献归类

第十四周：

论文电子版初稿、PPT制作

第十五周：

论文目录生成、电子版预答辩

第十六周：

修改论文格式，制作PPT

第十七周：

准备答辩

5、主要参考文献

[1]康华光.电子技术基础数字部分（第四版）[M].高等教育出版社,2003.

[2]戴佳等.51单片机应用系统开发典型实例[M].中国电力出版社,2005.

[3]高卫东等.51单片机原理与实践[M].北京航空航天大学,2008.

[4]刘守义等.单片机技术基础[M].西安电子科技大学出版社，2007

[5]何立民.单片机高级教程应用与设计[M].北京航空航天大学出版社,2007.1.

[6]李学海.PIC单片机原理.北京航空航天大学出版社,2004.5

[7]欧阳文.ATMEL89系列单片机的原理与开发实践[M].中国电力出版社,2007.6.

[8]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京航空航天大学出版社，2010

[9]吴琳,杨林,赵桂丰.基于单片机的温度数据采集器[J].现代电子技术, 2008（19）.

[10]钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.

[11]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安电子科技大学出版社,2003.

[12]徐凤霞,赵成安.AT89C51单片机温度控制系统[J].齐齐哈尔大学学报,2004,3.

[13]楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社,2003.03.

[14]MeehanJoanne,MuirLindsey.SCMinMerseysideSMEs:

Benefitsandbarriers[J]..TQMJournal.2008 

[15]HUHong-bin.Measuringfortemperaturecharacteristicoftemperaturerelay[M].ElectroMechanicalelement,2003,9.controllers[J]．IEEE Trans on Fuzzy Systens，2007.9，32（4）327-350.          

[16]YuanFenghua,CuiJianjiang,WuShengxi,etc.Dynamictandemcoldrollingmillssystemsimulationbasedondistributedcosimulitionframework[A].ProceedingoftheInternationalConferenceonModelingandSimulationinDistributedApplications[C].Changsha,China,2007.8

[17]JingJia.IntroductionofHeatRecoveryChillerControlandWaterSystemDesign[Z].TheFirstInternationalConferenceonBuildingEnergyandEnvironmentProceedings,2008,7.

[18]张化光，刘鑫蕊，张秋野. Matlab/Simulink实用教程[M].人民邮电出版社。

2006.5

[19]CharlesHarell,BimanK.Ghosh,RoyceO.Bowden.SumilationUsingProMedol[M].2nded.TheMcGra-HillCompanies,2005.

指导教师意见：

指导教师签字：

年月日

专业核心组意见：

专业核心组组长签字：

年月日