冷库单片机控制系统设计开题报告书.docx

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冷库单片机控制系统设计开题报告书

毕业设计（论文）开题报告

题目冷库单片机控制系统

一、选题的依据及意义

随着计算机控制的不断发展，它越来越广泛的被应用到工业领域中去，制冷系统也不例外。

目前越来越多的制冷机组采用计算机进行检测、实施控制与管理，使机组的自动化提高到了一个新的水平。

制冷系统的自动控制，可采用继电器与其他控制仪表组成的全自动控制器、工业可编程控制器，即单片计算机等。

与其他控制器相比，单片机具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点，一般用于数字采集和工业控制。

本人在大学就读四年，学习了单片机控制及其他关于电路程序等有关学科。

因此我认为我有能力用单片机做出关于冷库的控制系统。

所以选择了此题目以检测自己在大学所学的知识。

二、国内外研究概况及发展趋势

现阶段农产品冷加工冷库的控制系统，是通过温度控制制冷系统压缩机的工作，将冷库内的温度温度在一定X围内。

利用热力膨胀阀构成过热度比例反馈调节系统控制制冷剂的流量，调节反应滞后，流量波动大，过热度控制精度差；冷库的融霜是定时强制实行的，融霜时间长短由人工调整，且融霜是的能耗比较大或操作不便；冷却水管无法供水时，通过水流量开关或压力保护继电器来完成保护，这在一定程度上影响到压力继电器和压缩机的使用寿命，缩短保养周期；在冷风机不能正常工作时，压缩机照常运行，会使冷风机因结霜过后而爆裂，这将给冷加工生产带来很多问题。

因此，应用单片机制成微机控制系统对冷库进行适时监控很有必要的

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高冷库设计，消费观念在不断进步，人们的食品结构和需求也在不断产生新的变化，绿色、保鲜食品已成为满足现代人生活的必需品。

在符合食品的安全、经济、便捷等需求趋使下，国内低温食品消费量已日益增加。

近几年来，我国冷库建设发展十分迅速，主要分布在各水果、蔬菜主产区以及大中城市郊区的蔬菜基地，如XX、江浙以及XX、XX等地，重要的运输港口的冷库需求量也比较大。

农业产业化发展，加快了农产品深加工，食品精加工及冷冻冷藏迅猛发展。

同时对冷库吨位，规模和形式的要求越来越高。

随着科学技术的进步和制冷行业的发展，在食品生产加工储藏中，采用新的冷库模式。

它以全新的建筑理念既标准化、模块化、工厂化等替代了原有冷库类建筑的建造模式及运营方式。

国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等。

日本是亚洲最大的速冻食品生产国，20世纪70年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统，20世纪70年代后期逐渐采用以R22为制冷剂的分散式制冷系统。

美国和加拿大80%以上的冷库均采用R717为制冷剂。

20世纪80年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快，冷却设备由冷风机逐步取代了排管，贮藏水果用的冷库中近1/3为气调库，在冷库建造方面土建冷库正向预制装配化发展，自动化控制程度比较高。

比较著名的装配式冷库的制造商如芬兰的辉乐冷冻集团（HUURRE），其库板HE-3由无氟绝缘聚氨酯板和两层镀锌的钢层组成，轻便易拆卸，施工期短，气密性好，空间利用率高。

近年来，国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库，如美国使用气调贮藏苹果已占冷藏总数的80%；法国、意大利也大力发展该项技术，气调贮藏苹果均达到冷藏苹果总数的50%-70%；英国气调库容达22万t。

日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级自动化冷库。

　　未来10年内，我国的冷藏车年均将增长28%以上，冷藏库年均增长30%以上。

随着中国经济的发展，从冷饮、肉制品、蔬菜水果到鲜花、医药、电子产品，令许多人尚感陌生的“冷链运输”已经渗透到社会生活的方方面面。

即便如此，从整体冷链体系而言，中国的冷链物流还未形成体系，无论是从中国经济发展的消费内需来看，还是与发达国家相比，差距都十分明显。

进入21世纪后，我国一些经济较为发达或者食品资源较为丰富、集中的地方，冷链物流体系已初步建立和运作起来。

2009年甲型流感以及前段时间的乳业危机，促使了国家对食品安全和政府监管前所未有的重视，在食品供应链条中有着重要地位的冷链物流迎来发展机遇。

同时，中国庞大的市场需求与零售业的发达，要求对生鲜产品执行严格的物流供应标准，也进一步促进了冷链物流服务的发展。

三、研究内容及实验方案

DS18D20

温度控制系统以MSC-51系列的8051单片机为核心，配备A/D转换器，键盘和显示接口电路，并行接L1和开关量输出电路等外围I/O接口电路以及RAM和EPROM组成一个多功能的温度控制系统，它不但能完成冷库库温的检测与控制，还能及时地进行各类报警和显示，并打印各点温度值，所配置的功能键盘能非常方便地输入各种参数数据和温度调节设定值

DS18B20拥有图特的单线接口仅需一个端口一脚进行通讯，可以实现简单的多点分布应用，无需外部器件，可通过数据线供电，且待机功耗为零。

测温X围为-55~+125℃，以0.5℃递增，温度数字量转换时间200ms。

用户可定义的非易失性温度报警设置，报警搜索命令识别并标注超过程序限定温度（温度报警调节）的器件。

可应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统。

DS18B20内部简介

STC11/10xx系列单片机是单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成高可靠复位电路,针对高速通信，智能控制，强干扰场合。

STC11/10xx系列单片机的定时器0/定时器1/串行口与传统8051兼容,增加了独立波特率发生器,省去了定时器2.传统8051的111条指令执行速度全面提速,最快的指令快24倍,最慢的指令快3倍

STC11F02E管脚图

系统方案

1）温度控制X围：

冷藏间：

5±0.5℃

2）温度显示精度：

±0.2℃

3）控制能力：

8通道制冷控制，实际5路控制

4）控制方式：

降温，快速降温，恒温，自然升温

四、目标、主要特色及工作进度

STC11F02E单片机的特点为：

1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051

2.工作电压：

STC11Fxx系列电压:

5.5V-4.1V/3.7V（5V单片机）STC11Lxx系列电压:

3.6V-2.4V/2.1V（3V单片机）

3.工作频率X围：

0-35MHz，相当于普通8051的0～420MHz

4.STC11F/Lxx系列单片机用户应用程序空间：

1/2/3/4/5/6/8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字节。

5.STC11系列单片机：

RAM为1280字节或256字节。

6.通用I/O口（40/36个），复位后为：

准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：

准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。

每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过100mA

7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器。

可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

8.有EEPROM功能

9.看门狗

10.内部集成MAX810专用复位电路（晶体频率在24MHz以下时，要选择高的复位门槛电压,如4.1V以下复位,晶体频率在12MHz以下时，可选择低的复位门槛电压，如3.7V以下复位，复位脚接1K电阻到地）

11.内置一个对内部Vcc进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位，5V单片机掉电检测门槛电压为4.1V/3.7V附近，3.3V单片机掉电检测门槛电压为2.4V附近

12.时钟源：

外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器。

用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为:

4MHz～8MHz。

精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准

13.2个16位定时器（与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1）,STC11xx有1个独立波特率发生器（故不必用T2做为波特率发生器,详细使用方法请参考独立波特率发生器做串口通讯的相关使用说明及示例程序）

14.3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟

15.外部中断I/O口有5路,支持传统的下降沿中断或低电平触发中断PowerDown（掉电）模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,INT/T0/P3.4,INT/T1/P3.5,INT/RxD/P3.0（或INT/RxD/P1.6）

16.PowerDown（掉电）模式可由内部掉电唤醒专用定时器唤醒，也可由上面提到的外部中断口中断唤醒，由于INT/RxD支持下降沿中断，故也可支持远程通信唤醒

17.一个独立的通用全双工异步串行口（UART），做主机时可以当2个串口使用[RxD/P3.0，TxD/P3.1]可以切换到[RxD/P1.6，TxD/P1.7]，通过将串口在P3口和P1口之间来回切换，将1个串口作为2个主串口分时复用，可低成本实现2个串口，当然有其局限性

18.工作温度X围：

-40-+85℃（工业级）/0-75℃（商业级）

利用单片机8051对中型冷库进行自动化改造，使得控制系统自动化程度大大提高，温度控制精确，从而节约了能源，提高了库存产品质量，降低值班人员的工作强度。

以8051单片机为控制核心构成系统，完成硬件电路的设计和制作（主要包括多路数据采集系统，8051单片机最小系统、人机对话乘统、温湿度检测控制系统、执行单元，显示系统，温度湿度超限报警系统）。

完成系统的软件设计、编制和调试。

（包括数据采样模块，状态显示模块，温度湿度报警模块）

传感器为恒流源形式的高精度的半导体温度传感器，在其两端加上一定的工作电压，则其输出电流碎温度变化而变化，其线性电流为1μA、℃，用双绞线经长距离（50~150m）传送后不影响测量精度。

随温度变化的电流经高精度的运算放大器OP07变成电压参量，调节R3，R4比例可使输出电压值符合A/D转化器要去，W用于温度调节校正。

由于模拟开关有一定的内阻，而温度传感器的温度电压非常小，如先经过模拟开关再经放大则使测量精度大大降低，故对信号先进行放大，增加电路的成本获得更高的精度。

控制系统选用4键键盘和6位LED显示器。

4键分别是功能键、增加键、减少键和确认键。

采用软件消抖动，键盘输入采用中断方式进行工作，节约CPU的工作时间提高系统响应速度。

6位LED数码显示器的作用如下：

第一位显示库房编号；第二位显示通道工作状态；第三位显示温度正负号最好三位显示额度值，其中1位小数。

由于本控制系统控制的是制冷剂的通断和压缩机的启停，启动和关闭的频率不高，故采用传统的交流接触器控制交流电磁阀的通断和控制压缩机的启停运行。

为增加系统可靠性，压缩机采用自动和人工强行控制2种模式。

制冷有自动和手动控制2中方式且保留原系统的人工机械闸阀，从而增加系统的灵活性和可靠性。

五、参考文献

[1]胡汗才．单片机原理与接口技术[M]．：

清华大学，1996．

[2]杨宪．单片机多通道精美温控仪[J]．无线电，1995

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[3]　X立红．单片机微型计算机原理与应用[M]．：

中国劳动，1999

[4]李广第．单片机基础[M]．：

航空航天大学，1993

[5]余华明。

冷库及冷藏技术[M].人民邮电，2007