毕业设计26浙江理工大学远程温度监控系统设计Word下载.docx

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1．对系统要求进行分析，并设计系统的整体结构

2．把整体细分化，对每个模块进行详细设计

3．绘制原理图和PCB图，并制成实验板

4．按照硬件电路，编写软件程序

5．调试阶段，调试各软、硬件模块，编写测试程序，验证系统的可用性，最后制成系统样机。

本论文主要对远程温度采集与控制系统进行了较详细的阐述。

软件的三大模块：

采集模块、PID控制、上下位机通讯，并对主要芯片的使用做了说明。

对硬件电路的数据采集、数据设定及显示部分作较详细的阐述。

介绍了整体硬件的实现方案。

另外，在本文中，还介绍了在绘制原理图和PCB图时所用的工具及需要注意的问题。

例如，电源线、地线等问题，及检查PCB图时所用的高亮度显示的方法。

关键词：

温度采集PID控制上下位机通信

Abstract:

Thisstudywilldiscusshowtogatherthreetemperaturedata.Thissystemusethetemperaturesensorof7109.itcouldgatherandkeeptemperaturedata.TheComputersetstemperaturebycommunicatingwithSCM.aftergatheringthetemperaturedate,itcandisplaythedataontheComputer.Inthecompletionofthethesis,Imainlycarrythroughhereinafterjob:

1.Analyzetherequirementofthesystem,anddesignthewholestructureofthesystem.

2.Subdividethewhole,anddesigneachmoduleinparticular

3.ProtractschematicplotandPCBplot,andcrankoutexperimentboard

4.Writesoftwareprocedureaccordingtohardwarecircuit

5.Indebuggingmoment,debugeachsoftwareandhardwaremodule,writetestingprocedure,validatetheusabilityofthesystem,andfinallycrankoutthesystemsample

Thisthesiswilldiscussthepartoflong-distancetemperature‘sgatheringandcontron.Thesoftwareissetbythreepart:

1.thepartoftemperaturegatering2.thepidcontronmunicationbetweencomputerandscm

Inaddition,inthetext,italsointroducesthetoolsusedinprotractingschematicplotandPCBplotandtheproblemsrequiredattendant.Suchas,powersupplywire、groundwireandsoon,andthewayofhighlightdisplayinexaminingthePCBplot.

IhopeeverybodycanpresentcriticismsandpointoutmistakessothatIcancorrectinthethesis,hereon,thankespeciallythetutorwhohelpmeaccomplishmygraduatedesign.

Keywords:

temperaturegatherPIDcontroncommunicationbetweencompuerandscm

目录

中英文摘要……………………………………………………………………

（1）

第一章概述……………………………………………………………………（3）

1.1本课题研究背景及意义………………………………………………...（4）

1.2本课题的可行性分析………………………………………………….（4）

1.3设计要求………………………………………………….（5）

1.4预期研究成果…………………………………………………..（5）

第二章系统简介……………………………………………………………...…（6）

2.1系统总体方案设计………………………………………………….（6）

2.2硬件各模块的设计……………………………………………….…（6）

第三章软件开发与调试…………………………………………………...（9）

3.1软件设计………………………………………………….（9）

3.2测量模块程序及框图………………………………………………….（9）

3.2.1数据采集子程序………………………………………………………..（11）

3.2.2温度参数计算子程序………………………………………………..（12）

3.2.3PWM波生……………………………………………………….（15）

3.2.4下位机通信子程序……………………………………………………..（16）

3.2.5状态子程序………………………………………………...（18）

3.3上位机程序设计………………………………………………………（20）

第四章调试中出现的问题……………………………………………………….（26）

结束语…………………………………………………..…（27）

注释、参考文献……………………………………………………..（28）

附录……………………………………………………..（29）

第一章概述

1.1本课题研究背景及意义

现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。

在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。

在电子产品广泛应用的时代。

传统的温度控制系统目前发展到了电子智能温度控制系统。

它在一定程度上提高了温度控制的精度，减低了现场工作人员的工作强度，提高了工作效率。

此外电子智能温度控制系统还可以与微机组成通讯系统。

极大的方便的现场工作人员对系统的管理。

本文详细地介绍远程温度控制的整个过程。

1.2本课题的可行性分析

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。

例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；

燃料有煤气、天然气、油、电等；

控制方案有PID控制，直接数字控制（DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制（ExpertControl），鲁棒控制（RobustControl），推理控制等。

本文介绍了一种PID水温控制系统。

该系统利用单片机可以方使地实现对PID参数的选择与设定；

也可以通过计算机与单片机的串行通讯，实现工业过程中的交互式PID控制。

它是用温度传感器将检测到的实际炉温A/D转换，送入计算机中，与设定值进行比较，得出偏差。

对此偏差按PID算法进行修正，求得对应的控制量控制可控硅驱动器，调节电炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。

因此采集的炉温数据精度至关重要。

利用AT89C51单片机实现温度智能控制，能自动完成数据采集、处理、缓冲、转换、并进行PID实施控制和键盘终端处理及显示，因个人设计的重点不同，我将在软件上有详细的论述，由于实验条件和器材的限制，本系统只能实现对单点温度控制。

1.3设计要求

以计算机为控制器,以单片机为采集器，完成对远程的温度量的检测，并对该信号有控制的作用。

技术指标:

1）实现对远程温度量的采集，远程距离在50米;

2）采集温度量的精度在0.2℃；

3）实现对温度量的控制；

4）温度量的控制精度在0.5℃

5）编制软件调试完成上述功能

1.4预期研究成果

以单片机为控制器，完成对远程的温度量的检测，并对该信号有控制的作用。

第二章系统简介

2.1系统总体方案设计

该系统主要由五大部分组成:

测温电路、A/D转换电路，测量模块（单片机），PWM输出控制电路和以PC机为核心的上位机.其中测量模块是以AT89C51单片机为核心进行设计的,这里充分利用了单片机的数据处理及实时检测能力,并结合可编程控制器的逻辑控制能力,对炉温信号进行实时检测.电炉温度信号是由灵敏度高、测量准确、性能可靠的热敏型测温电缆提供的，通过测量模块处理后的信号,由上位机选通后经信号转换器传输给上位机.上位机采用VB语言进行编程,将其所接收的信号转换成直观的立体图形、曲线、表格,清晰明了地显示出电炉水温状况,操作人员可以调整PID参数来控制水温加热状况，使操作人员的工作方式得到改进,提高了水温控制的管理水平。

此系统可以扩展到多路温度控制，通过上位机可以多路控制，并急时的调整各个设备的温度控制情况。

对出现的异常情况会发出警告，让操作人员可以及早的发现在问题解决问题。

此系统还可以根据实际需要对此系统进行适当的扩展,如加入测烟度、测湿度等其他功能,以更好地客户的需要.

2.2硬件各模块的设计

系统的硬件电路包括主机（8051）、温度检测、温度控制、人机对话（键盘/显示/报警）4个主要部分。

图2.1为系统的结构图。

图2.1系统的结构模块图

下面对各部分电路分述如下：

1）主机

课题通过单片机来实现对温度的采集与控制，由于单片机是按工业测控环境要求设计的，抗干扰能力强，环境要求不高，可适应的温度范围宽，灵活性好，体积轻，可以降低系统的成本获得较好的性能。

89C51是一个低功耗、高性能的含有4K字节快擦写可编程/擦除只读存储器的8位CMOS单片机，时钟频率可达20MHZ，与8031的指令和引脚完全兼容。

芯片上的EEPROM允许在线（+5V）电擦除、电写入或采用通用的非易