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
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[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).
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[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.
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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