开题报告 具有数据传输功能的温控加热器Word格式文档下载.docx

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本科毕业设计（论文）开题报告

题目

具有数据传输功能的温控加热器

一、选题目的及意义

温度是表征物体冷热程度的物理量,也是生产生活中最基本的物理量,在我们生活的自然界中,离不开温度这个物理量,在生产生活中也不例外。

在现代中我们对温度能够进行的一个是测量一个是控制。

传统的温度测量方法一般是用温度计来进行的,例如室温的测量我们用室温温度计,体温的测量用体温温度计,但是对于需要随时都能了解温度变化的场合下,这样的办法就会耗费大量可同资源,比如人力、物力等等,况且,对于变化非常快的温度的测量要想做到同步及时的测量,也可以说是一件非常困难的事情,很有可能充斥着极大的误差。

再有,利用人工进行读数时也会产生误差,人为因素也会在读取测量数据的误差中占有很大的比重,所读取到的测量数据在生产中很有可能失去了意义,导致生产生活环节的不安全,效率低,浪费能源等等。

因此在很多的生产生活中测量温度的目的都是为了更好的控制温度,那么除了准确的测量之外,就是利用测量出的数据来对温度进行控制。

而在实际的生产生活环境下,对于温度的控制无非是让温度增高或者降低,增高需要对周围环境加热,而降低需要对周围环境进行制冷。

如今,微电子、微计算机技术发展的今天,利用微机测量和控制温度的技术得到了广泛的应用,其逻辑结构简单、控制灵活、使用便利以及性能稳定,性价比高的特点使得这样的技术发展迅猛。

在电力、军事、交通、农业、石油化工、电讯等各个领域都得到了广泛的应用。

在日常生活中,比如空调、冰箱、微波炉等等家用电器社会都利用的是这样的测温控温技术,而很多的技术都用到了单片机控制。

单片机也叫做单片微型机计算机,指集成在一个芯片上的微型计算机,集成有CPU、ROM、RAM、I/O接口电路、定时/计数器等,从而构成了完整的微型计算机。

其具有体积小、重量轻、耗电少、安全性高、使用灵活等优点,利用单片机进行温度的测量是控制,很大程度上提高了温度测量和控制的可靠性、灵活性。

但单片机自身是不能对温度进行直接的测量和控制的,需要利用外加的扩展接口电路、传感器、外部加热设备。

被控对象等硬件和软件来进行测量和控制。

有时候采集的数据需要传输到上位机显示和控制，或者由其他设备进行监控的时候需要单片机用通用的通信方式和其他设备进行通信，单片机通常使用的通信方式是串口通信，把单片机串口转换成232接口即可以实现单片机数据的收发。

所以，为了实现具有数据传输功能的温控加热器，选用单片机、测温芯片、加热电路等一些列硬件结合程序代码来完成本设计。

二、选题设计的思路和方案

1、设计思路:

在微机的测控系统之中,硬件的设计是初始设计,有了硬件才会有软件。

因此对于硬件的设计要格外的谨慎,硬件设计首先要考虑的就是选择什么样的功能芯片,选好了芯片该如何连接,如何构造一个完整的硬件系统。

硬件设计就是对应用系统硬件配置与电路的设计,对主机资源应按实际需要进行合理的配置,如中断源、人机接口、传感器、驱动控制电路等进行认真的选择,使之与所选择的主机相匹配,接口尽量简单,方便。

在设计本系统时,也充分考虑了留有余量,并认真设计电路力求正确无误。

因为在软件设计调试时不宜再次修改己经设计好的电路。

本设计的设计思路是核心单片机，外设包括温度采集部分、加热部分、显示部分、温度值设定部分、通信接口部分以及电源等。

温度采集部分是采集当前温度值，以判读当前温度值比设定值高还是低，加热部分是用来实现温度改变的部分，单片机根据采集到的温度和设定的温度比较来确定是否执行加热部分。

显示部分用来显示当前采集到的温度值和设定的温度值，温度设定有键盘实现。

通信接口利用单片机的串口转成通用的串口。

2、设计方案:

主控制器的选择：

对于本系统而言由于控制方案并不复杂,数据量也不是很大,系统的造价定位较低。

选择时也考虑到随着单片机集成度的不断提高,现在的单片机,片内程序存储器有2KB、4KB、8KB、12KB、16KB、32KB、64KB等多种选择,系统要尽可能选择满足系统程序容量要求的机型,而不再进行程序存储器的扩展。

因为一旦扩展会占用大量的FO口线,所选择的程序存储器容量大些,则编程空间也相对宽裕些,价格也不会有太大的浮动,但也不能选择程序存储器过大的,那样又会有浪费,因此根据系统设计要求,选择4KB的程序存储器就能够满足要求。

另一方面,考虑到要对所选机型留有余地。

系统要易于扩展,同时也考虑到本人对机型的熟悉程度,选择了较为熟悉的STC89C52型单片机。

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

温度传感器18b20：

传统的水银温度计是模拟刻度,精度低。

采用温度传感器与单片机电路可以实现温度测量的数字化,并可以提高测量的精度。

常见的温度传感器有热电耦、热敏电阻,半导体集成测温元器件。

而采用集成的温度传感器来进行测量是非常方便的一种方式。

DS18B20是Dallas公司出品的一种可组网数字化温度传感器,全部传感元件及转换电路集成在外形如三极管的集成电路内,具有耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

1）DS18B20性能特点：

A、仅需一条总线就可实现与单片机的通信。

B、支持可组网功能,多个DSI8B20可以并联在唯一的三线上,包括信号线DQ!

电

源和地线,最多可以并联8个,实现多点测温"

但并联数量过多,会使供电电源电压过低,造成信号传输的不稳定。

C、测温范围一55e一+125e,分辨率可打0.065摄氏度。

D、测量结果以9位至12位数字量的方式串行传送。

E、设有用户可写入的EZPROM,用于设定报警温度。

F、可用于DN15一25,DN40一DN250各种介质的工业管道以及狭小空间设备的测温。

G、在使用中不需要任何外围元件。

H、两种出线方式,分别是德式球型出线和接线盒PVC电缆直接出线,便于与其它电器设备连接。

正因为有了上述的性能特点,该产品适用汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱,粮仓,储罐,电讯机房,电力机房,电缆线槽等测温和控制领域。

轴瓦,缸体,纺机,空调,等狭小空间工业设备测温和控制。

供热/制冷管道热量计量,中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制等多各领域中。

1602LCD：

显示部分可以选择数码管显示或LCD显示，两种方式都可以实现本设计的目的，对比两种方式LCD的优点有：

1、显示内容更多，两行16个字符，要是数码管显示需要32个才能达到这种的水平，2、字符清楚，比数码管的方正“8”显示更真实，3、电路简单，利用现成的1602模块直接跟单片机接口相连在程序里面操作既可以实现LCD显示。

1602是字符型液晶，它是16*2的显示的。

1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样。

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：

阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，

按键电路：

单片机组成的小系统中，有的需要人机交互功能，按键是最常见的输入方式。

最常见的按键电路大致有，一对一的直接连接和动态扫描的矩阵式连接两种。

一对一的直接连接就是一个按键直接对应一个CPU的输入口，比如下图

左右两个电路作用一样，区别是左边CPU的输入端常态为高电位，按下按键时为低电位；

右边的常态为低电位，按下按键是高电位。

这样的电路简单直接，一个按键独占一个端口，在按键数量较少端口数量富裕时可以直接使用。

加热电路：

加热电路由单片机控制加热片实现，单片机实现对加热片的控制常用的方法有两种，一种是用单片机IO口控制继电器，一种是用三极管搭建电路，通常来说继电器更可靠，适合控制高电压。

本设计模拟电路里用到的是5V加热片，三极管驱动更低功耗，因此选用三极管驱动。

串口通信接口：

随着计算机在工业的广泛应用，控制局域网络（CAN）也深入应用到各行各业之中。

现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时，也需要向外部输出自身的运行参数和状态。

所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机地连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。

目前，在我国应用的现场总线中，RS-485RS-422使用最为普遍。

当用户要将基于标准的RS-232接口设备，如单片机。

本设计中要实现数据传输，需把单片机的串口TTL电平转换成232电平，本设计采用MAX232芯片进行电平转换。

MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。

该芯片有如下特点：

　　1、符合所有的RS-232C技术标准

　　2、只需要单一+5V电源供电

　　3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-

　　4、功耗低，典型供电电流5mA

　　5、内部集成2个RS-232C驱动器

　　6、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作

三、选题相关支持条件（理论知识、软件及硬件条件等）

理论知识：

串口通信（SerialCommunications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。

尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

它很简单并且能够实现远距离通信。

比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；

而对于串口而言，长度可达1200米。

典型地，串口用于ASCII码字符的传输。

通信使用3根线完成，分别是地线、发送、接收。

由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。

其他线用于握手，但不是必须的。

串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。

软件：

设计所用的软件有：

proteus、keil、Altiumdesigner。

硬件：

计用到的硬件包括：

ds18b20、stc89c52、按键、MAX232、面包板、万用板、电阻等。

四、选题预期达到的目标

（1）学习串口通信的知识，精通串口如何进行数据传输的。

（2） 

完成整个设计软硬件。

（3）保证设计的质量，满足测温精确，控温精准，操作灵敏反应及时等特点。

（4）通过答辩。

五、进度安排（描述具体年月区间的研究进度及内容等）：

1.1月1日-2月1日：

查阅和综合分析各种文献资料，进行课题可行性分析，撰写开题报告。

2.2月1日-3月1日：

搭建完成硬件结构。

。

3.3月1日-4月1日：

学习软件编程，编写本设计的程序。

4.4月1日-5月1日：

使设计的各项指标都符合之前提出的设计要求

5.5月1日-6月：

撰写论文。

六．参考文献

[1]李维諟等.液晶显示应用技术[M].北京:

电子工业出版社,2005.

[2]李恒.液晶显示期件的发展与应用[J].现代电子技术,2003,26（6）:

87-89.

[3]HoltekSemiconductor.HT1650Datasheet[EB/OL]..

[4]R8C/2A群R8C/2B群硬件手册[EB/OL]..

[5]陈玲等.基于单片机的空调控制器抗干扰措施研究[B].自动化技术与应用,2013,3（7）:

99-101.

[6]王刚等.基于MC9S08AW32和HT1650家电液晶显示系统设计[J].现代电子技术,2009,293（6）:

65-67.

[7]刘正等.瑞萨R8C/1A、1B单片机原理和应用[M].北京:

清华大学出版社,2007.

指导教师意见：

指导教师签名：

年月日

专家组意见：

组长签名：

成员签名：

网络学院毕业设计（论文）开题报告评分标准

指标

说明

考核标准

通过

不通过

设计（论文）选题

题目大小、专业角度、深度是否合适，技术难度、理论意义或实用价值

具有一定新意、研究难度或实用价值；

研究目的、内容明确

选题不当，在研究或技术方面不明确，或达不到本科专业人才培养目标要求。

实施方案、进度安排

方案目标是否明确，内容是否丰富，思路如何，进度安排是否合理

目标基本明确，解决问题的思路清晰，内容清楚，在若干方面有新意或具有实用性，研究进度安排合理

目标不明确或有错误，内容不具体；

研究方法简单，技术路线不严密，技术难度过低，没有抓住技术关键；

研究进度安排不合理

方案可行性

方案可行性程度

文献调研充分，设计技术方案基本可行；

基本掌握技术关键，对可能遇到的主要问题，分析基本正确，开题条件基本具备

文献调研不充分，技术方案不明确或有错误；

不熟悉技术关键，不能正确分析可能遇到的主要问题，开题条件不成熟；

预期达到的研究目标过高或过低。

表达质量

文字及综合表达能力；

回答问题简洁性、准确性；

格式规范性

能正确阐述主要内容，层次清楚；

回答问题简洁，基本准确；

开题报告格式规范

阐述条理不清楚，报告内容不清楚；

不能准确回答问题；

开题报告格式不规范

备注：

其中“论文选题”、“实施方案、进度安排”、“方案可行性”实行一票否决。