开题报告-基于单片机的智能温度控制系统.doc

毕业设计（论文）开题报告题目 基于单片机的智能温度控制系统专 业 名 称 自动化班 级 学 号 108202234学 生 姓 名 张文博指 导 教 师 郭亮填 表 日 期 2014 年 3 月 9 日 说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。一、选题的背景和意义随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。二、国内外研究概况 国内外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。目前社会上温度控制大多采用智能调节器，国产调节器分辨率和精度较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜，国外调节器分辨率和精度较高，价格较贵。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；-是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。目前，国内外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。在温度的测量技术中，接触式测温发展较早，这种测量方法的优点是:简单、可靠、低廉、测量精度较高，一般能够测得真实温度;但由于检测元件热惯性的影响，响应时间较长，对热容量小的物体难以实现精确的测量，并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温，不能用于超高温测量，难于测量运动物体的温度。另外的非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法，其优点是:不破坏被测温场，可以测量热容量小的物体，适于测量运动物体的温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但也存在测量误差较大，仪表指示值一般仅代表物体表观温度，测温装置结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的温度测量中，要根据具体的测量对象选择合适的测量方法，在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段； (1) 传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2) 模拟集成温度传感器控制器；(3) 智能温度传感器。国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1C，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力可达0.50.0625C。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125C，测温精度为0.2C。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。目前，智能温度。传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。以往在生产过程和科学实验中,要对温度进行控制,一般采用数字调节仪表或者模拟,但是它们却存在一定的缺陷而采用单片机进行温度的调节与控制就大大提高了可靠性和灵敏度。目前, 随着物联网概念的日渐普及，基于单片机所组成的数据采集和控制系统,已在各个领域得到了广泛的应用。传感器是信息产业的重要基础元件，应用在航天、军工、家电、汽车电子、IT、医疗和特种设备等方面。从市场角度看，如果我国的大中型企业将温度控制系统引入生产，可以降低消耗，控制成本，从而提高生产效率。嵌入式温度控制系统符合国家提出的“节能减排”的要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔的市场前景。现今，应用比较成熟的如电力脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中的应用，已经达到了世界前进水平。如今，在微电子行业中。温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统的控制。因此。温度控制系统经济前景非常广泛，我国的高新精尖行业研究其应用的意义更是更加重大。三、设计方案与论证本文的控制单元为单片机STC89C52，因为这种类型的单片机的价格便宜，功能更强大，成本效益及容易在市场上购买。通过DS18B20温度传感器采集温度信息到主控制单元MCU，从而实现自身控制处理数据后完成相应的操作。LCD显示器采用1602LCD实时工作状态。这个系统更灵活，更重要的是利用软件来解决系统硬件的复杂电路，使得系统硬件更加简单，易于实现各种功能，能够满足本课题的需要。整体系统框图如图1所示。图1 系统设计框图4、 总体计划安排和进度计划1、查阅文献，翻译英文资料，书写开题报告; 第1-4周 2、相关资料的获取和必要知识的学习 ； 第5-9周 3、设计系统的硬件和软件模块并调试 ; 第10-14周 4、撰写论文； 第15-17周 5、总结，准备答辩； 第18周五、参考文献 1 郭惠，吴迅.单片机C语言程序设计完全自学手册M.电子工业出版社,2008.10：1-2002 王东锋，王会良，董冠强. 单片机C语言应用100例M. 电子工业出版社,2009.3：145-300.3 曹巧媛主编. 单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,20024 全国大学生电子设计竞赛组委会编.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2001), 北京:北京理工大学出版社，20035 何力民. 单片机高级教程. 北京:北京航空大学出版社,20006 金发庆. 传感器技术与应用.北京机械工业出版社,20027 刘坤、宋戈、赵洪波、张宪栋51单片机C语言应用开发技术大全，北京：人民邮电出版社，20088 谭浩强C程序设计北京：清华大学出版社，2007；9 王忠飞，胥芳MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用M西安：西安电子科技大学出版社，2007P268-27310 Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2quency linkJ 1 IEEE PESC ,1988 :210-320.11