电器设备控制系统软件程序设计-自动化毕业论文开题报告

毕业设计毕业设计/ /论文论文 开开题题报报告告 课 题 名 称电器设备控制系统软件程序设计 类别毕业设计 系别机电与自动化学院 专业班自动化 0803 姓名李 轩 评分 指 导 教 师徐 新 华中科技大学武昌分校 毕业设计开题报告撰写要求毕业设计开题报告撰写要求 1. 开题报告主要内容 1）课题设计的目的和意义； 2）课题设计的主要内容； 3）设计方案； 4）实施计划。 5）主要参考文献：不少于 5 篇，其中外文文献不少于 1 篇。 2撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于 25 个汉字，课题设 计份量要适当， 设计中必须是自己的设计内容。 3. 开题报告的字数不少于 2000 字（艺术类专业不少于 1000 字），格式按 华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范的要求撰写。 4. 指导教师和责任单位必须审查签字。 5开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用 A4 纸 打印后填写。 6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在 基础上提出调整方案，报学校审批后执行。 华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告 学 生 姓 名李轩学号20081184131专业班级自动化 0803 系别 机电与自动化 学院 指导教师徐新职称教授 课题名称电气设备控制系统软件程序设计 1课题设计的目的和意义 1.1课题目的 改革开放以来，我国的电力工业得到了迅猛的发展，但仍不能满足现代化建设 和人们生活的需要。我们江南地区，工业发展迅速，人民生活水准提高，用电矛盾更为 突出，节电是当务之急。 目前国家提倡节约型社会， 节约型校园。 建设节约型的校园的当务之急该是节省 不该用的能源，防止浪费。据报道，很多高校的自习室等场所用电浪费现象严重。大家 都已经习惯让教室成为长明场所！ 专家们为此算了一笔账： 教室无人后如果不关闭电源 开关，初步估算全国各高校每年将因此浪费 20 亿度电以上。 20 亿度电意味着什么 呢？如果按平均每度电 0.7 元计算就意味着会损失十几亿元。节约用电，我们应该从 身边做起。为此我们在教室的用电上开动脑筋想办法。结合自己所学专业知识，以单片 机为主控制器件，基于红外激光、声音检测、温度探测的传感系统和软件控制技术，实 现一种新型教室节能控制器的工作原理和设计方法。 可通过以教室人数为依据实现管理 控制的照明灯具，以及依据温度控制电风扇，实现照明、电风扇的智能控制设计为我校 节能校园的建设贡献一份力量。 本课设计 PLC 程序，控制教师电器设备自动节能系统，通过自能胡啊的管理模式 达到节能的目的。采用 FX2N-PLC 作控制器，通过传感器采集温度，亮度和人数等数 据，编写程序，控制室内电器设备的开启和开启数量。 1.2课题意义 随着工业文明的发展，人类社会经济活动发生了翻天覆地的变化。迄今为止，文明 的工业化进程、社会经济的发展、物质生活的丰富都是依托在勘探、开采、加工、利用 石油、煤炭等能源基础之上的，伴随工业、经济现代化程度加深而来的是二氧化碳的大 量排放。这样的发展必然导致底层中的沉积碳快速流向大气碳，引发温室效应、环境污 染等问题。 能源的过度开发和快速利用磨坏了人类赖以生存的自然环境， 而地层中有限 的能源也迫使人类改变能源的是用结构、使用方式，寻求新的、可持续发展的方式来 托眼前的危机 摆脱眼前的危机。 我们的发展不仅仅面临着能源安全问题， 更为严重的是生态安全问题。 今年两会的召开，使得“低碳”继哥本哈根气候会议之后再次撅起了新一轮的舆论 热潮， “低碳生活”和“低碳经济”正在成为全社会的共识。以低能耗、低物耗、低排 放、低污染为特征的低碳发展模式，是我国乃至全世界建设资源节约型、环境友好型社 会所必须的。低碳经济观念自 2003 年由英国首次提出以后，迅速得到大多数国家的认 同。许多国家和组织都纷纷制定了低碳经济发展的目标和相应的政策措施。例如，欧盟 委员会与 2007 年通过了欧盟能源技术计划，促进低碳技术研究与开发；2004 年日本环 境省发起“面向 2050 年的日本低碳社会情景”研究计划，为 2050 年实现低碳社会目标 剔除具体对策；2005 年美国通过了能源政策法 ，2007 年 7 月美国参议院提出了体 低碳经济法案 ；我国也在国民经济和社会发展第是一个五年规划纲要能源目标中 明确提出：要确保到 2010 年，单位过年生产总值能源消耗降低 20%。可见，发展低碳 经济已成为世界经济发展的大趋势、大背景。 发展低碳经济对我国的现实意义：一、缓解经济发展的资源约束矛盾。二、结清环 境污染的有效途径。三、调整优化经济结构和转变经济发展的方式的必然要求。四、实 现可持续发展的必由之路。五、推动新兴产业发展的巨大动力。因此发展低碳经济是我 国未来发展的重要导向。 在当今激烈的国际竞争中发展低碳经济也无疑将会成为世界经 济竞争主领域。 据 2004 年国家建设部的统计， 我国照明用电大约占全国发电总量的 10%、 约为 3000 亿 KWh。对一些照明时间较长、照明场所较多的机构，比如高等学校，据测算，其照 明耗电占本单位所有耗电的 40%左右。 因为，我们必须在保证照明质量的前提下，才去措施来遏制教室照明用电的浪费现象， 这不仅仅是为了眼前的经济效益， 而是我们要为建立环境友好型社会， 顺应社会经济发 展的低碳式革命，必须做出的节能减排的举措实现教室灯光控制的自动化、智能化；弥 补人工控制缺乏相对准确标准的不足，实现对教室照明系统的科学管理，智能管理，以 达到较好的节能效果。 2课题研究的主要内容 2.1课题主要内容 为了克服传统人工教室灯光控制无法及时开关灯带来的问题，本系统采用 PLC 对 教室内光强及人员分布进行监控，实现教室照明设备管理的自动化。通过采集前端获 取光强和人数（人员分布）信号，实现对教室的实时监控:软硬件结合，实现教室的多 模式控制；通过显示可实时获取系统的运行状态和运行模式。设计的目的在于：避免 教室区域在光线充足时仍然灯亮的情况；杜绝教室各区域在无人时不关灯的现象；实 现实时控 2.2课题研究方案 该课题的具体实施方案是： 将教师平均分成四个区域， 每个区域的电灯与电扇的数量相 等，通过温度传感器、亮度传感器和光电开关，分别对温度、亮度和人数的信号进行采 集，把采集过来的信号经过 PLC 分析与比较 ，一次确定是否需要开启用电设备以及开 启几个区域的设备，通过程序实现智能控制。 一：设计软件程序，完成如下功能： 1、 对教师分布的光电池信号采集比较厚进行模数转换， 控制器对采集的数字信号分 析，如果室内亮度可以满足学习的要求，控制器将室内照明设备控制于关闭状态。如果 室内光线不能满足正常要求，则开启照明设备，并根据人数控制电灯开启的数量。 2、对进出教室的人数进行计数，为控制室内电器设备开启的数量提供依据。 3、对检测的室内温度进行模数转换，比较分析后，确定电扇或空调是否需要开启以 及开启的数量。 4、当教室没有人时，该系统可自动关闭所有用电设备以免造成浪费。 二：按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范要求，认真 独立完成毕业设计/论文的撰写工作。 1、翻译自动化专业方面与客体相关的外文文献一篇。 2、在广泛查阅国内外文献资料的基础上，撰写开题报告，并参加开题答辩。 3、撰写毕业设计论文。 3设计方法 我与赵峰同学共同完成这个毕业设计，他做硬件，我做软件。而一个完整的系统不 仅要有硬件， 还要由软件来控制硬件的运行。 系统作用的发挥不仅要有稳定可靠的硬件 系统，还需要有准确合理的运行，硬件和软件的关系是密不可分的。系统的软件设计采 用自上而下的设计方法，先从整体上对软件系统进行把握，然后再细化到各个模块。 系统软件的模块主要包括：上位机主控程序模块、下位机主控程序模块、数据采集 模块、时钟模块、液晶显示模块、按键模块和存储模块。 3.1 系统主程序模块 系统主控模块由上位机模块和下位机模块组成。上位机的主要作用是接收数据，整 体分析数据， 发出开关灯命令； 下位机的主要任务是采集数据， 并将数据发送给上位机， 因此，上位机的程序设计以数据处理为主，下位机的设计以数据采集为主。 3.11上位机主控模块软件设计 上位机主控软件主要包括数据处理模块（人体数据处理、光强数据处理）、显示模块、 按键中断模块、通讯模块、时钟模块和数据存储模块。这些模块的子程序都写成了头文 件的形式，在主程序中按照控制规则被主函数循环调用，主控模块的流程图如下： 系统在上电后， 先进性初始化， 包括主控芯片的初始化， 打开中断源， 选择通讯方式等； 初始化液晶屏、存储芯片等，预设初始密码。接着唤醒看门狗，在系统运行之初就让其 发挥监控作用。呼叫各个从机，命令从机发回一个包含从机地址的数据包，这样做有两 个目的： 一是为了检测从机是否都处在正常运行状态， 若是从某机发生故障则主机将显 示出从机编号；二是为了进一步明确从机的编码，以便一对一地发出开关灯指令。系统 开始进入运行状态，由液晶屏幕显示系统的运行状况。由于上位机主控芯片资源有限， 主程序在设计时采用无限循环的模式，当 DS1302 初次使用时，我们必须对其进行时间 设置，在运行时我们还需要根据需要调整一些阈值、参数，为了节省资源、优化程序， 这些操作采用液晶屏与按键结合的模式， 期中按键采取中断模式相应， 即是说不论程序 在进行什么操作， 当按键按下时程序立即响应按键中断任务。 主机在整个运行过程中实 时获取各从机发回的数据，根据数据发出开关灯命令。考虑到按键中断过程中，会出现 主从机无法通讯的情况，因此在程序设计中，对通讯时间进行了定时，在一段时间后主 机没接受到从机数据或从机没接收到主机命令， 则各自进行下一步任务； 因为该系统是 一个慢系统， 即使无法及时获得数据， 在下一轮的数据传输中获得数据对系统的映像也 不大，单片机的程序处理速度完全可以满足要求。 3.1.2下位机主控模块软件设计 下位机以采集数据为主要任务，将数据送于上位机，并根据指令开关灯。它是数据 的获取者和具体命令的实施者， 因此， 它包括两个数据采集模块 （人数采集、 光强采集) 和灯控模块。其模块流程如图： 上位机在上电后，时刻对人数信号和光强信号进行采集，用心得数据覆盖旧数据，当 被主机叫到时，将刚采集到的数据发送给主机，当接收到主机的命令时，一招命令将灯 打开或关闭。 4实施计划 （1）1-4 周：查阅相关资料，翻译外文文献，撰写开题报告。 （2）4 周：开题报告答辩。 （3）5-10 周：熟悉编程环境和控制模式，编写各个模块的控制程序，实现机器人 的指定动作。最后进行软硬件的测试与调试。 （4）11 周：中期检查。 （5）11-13 周： 按毕业设计论文撰写规范，完成论文初稿。 （6）14-15 周： 指导老师检查批改论文，学生修改论文，定稿。 （7）15 周：毕业设计答辩资格审查。 （8）16 周：毕业设计答辩。 5主要参考文献 1 康华光.电子技术基础.背景；高等教育出版社,2006 2 赵巧娥.自动检测与传感器技术.北京；中国电力出版社,2005 3 唐建国,余斌.PLC 在教学楼照明控制系统中的应用.微计算机信息，2006,4： 111-112 4 李晋阳， 李法德， 华磊， 尹克荣.智能型教师管理系统的设计与研究.电子测量技术， 2008,5：134-136 5 Yokomizo,Takuya , TaknoIchiro,KobayashiMiki.Effective energy-savi