温度与液位控制系统毕业设计开题报告

贺州学院本科生毕业论文 设计 开题报告 学生姓名学号 所在二级学院 机械与电子工程学院专业通信工程 指导教师 职称硕士 论文题目温度与液位控制系统设计 基本要求 1 能够检测容器内液体实时温度 2 能够测量出容器液面高度 3 系统还需要实现过温度报警 液面超高报警等 主要内容 本次毕业设计温度与液面控制系统主要由电源部分 主控部分 按键部分 复位部分 显示部 分 温度采集部分 液面采集部分组成 电源部分 利用 220V 转 12V 变压器 将高压交流电转换成 12V 的交流电 再经过整流 滤波 得到 12V 的直流电 12V 直流电经过三段稳压管 7805 的稳压处理 得到稳定的 5V 直流电 用来对器 件进行供电 主控部分 本设计采用 STC89C52RC 单片机 STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速 低功耗 超强抗干扰的单片机 它是增强型 8051 单片机 6 时钟 机器周期和 12 时钟 机器周期可 以任意选择 指令代码完全兼容传统 8051 通用 I O 口 32 个 P1 P2 P3 P4 是准双向口 弱上拉 P0 口是漏极开路输出 作为总线扩展用时 不用加上拉电阻 作为 I O 口用时 需加上拉电阻 做外围电路时相对简单 也可以 选择 AT89S51 它是一个低功耗 高性能 CMOS8 位单片机 片内 4k Bytes ISP In system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术制造 兼容标准 MCS 51 指令系统及 80C51 引脚结构 芯片 内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 AT89S51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广 泛应用 按键部分 采用独立式键盘 独立式键盘就是个按键相互独立 每个按键各接一根 I O 接口线 每根 I O 接口线都不会影响其它 I O 接口线 因此 通过检测 I O 接口线的电平状态就可以容易的 判断出哪个按键被按下了 显示部分 本次设计采用 LCD1602 显示屏 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一种专门用来显 示字母 数字 符号等的点阵型液晶模块它有若干个 5 7 或者 5 11 等点阵字符位组成 每个点阵 字符位都可以显示一个字符 每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间 距的作用 正因为如此所以他不能显示图形 1602 提供各种控制命令 如 清屏 字符闪烁 光标闪 烁 显示移位等多种功能 它通过 D0 D7 的 8 位数据端传输数据和指令 使用起来十分简单 温度采集部分 选用 DS18B20 温度传感器采集温度已经能达到要求 但为了更好地扩展功能 本次设计选用 DHT11 数字温湿度传感器 DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的 温湿度复合传感器 它应用专用的温湿度传感和数字模块采集技术 具有很高的稳定性和可靠性 DHT11 传感器内含一个 NTC 测温和一个电阻式感湿元件 并与一个 8 位的高性能单片机相连接 在精 确的湿度校验室中 DHT11 传感器进行过校准 以程序的形式校准系数储存在 0TP 内存中 检测信号 的时候 在处理过程中传感器内部要调用这些校准系数 采用单线制的串行接口 使系统集成可以 有较低的功耗 而且更加简单快速 信号传输距离超过 20 米 作为一个数字温湿度传感器 DHT11 具 有响应快速 抗干扰强 性价比高等优点 液面采集部分 实验证明 纯净水几乎是不导电的 但自然界存在的以及人们日常使用的水都 会含有一定的 Mg2 Ca2 等离子 它们的存在使水导电 本控制装置就是利用水的导电性来完成的 我们把储水箱大致分为四个等份 水位由潜入容器的不同深度的水位 电极和潜入储水箱底部的公 共电极 导线 进行检测 由单片机依次使各水位电极呈现高电平 由公共电极所接的三极管进行 电位转换 水位到达的电极 转换电位为低 0 水位没有到达的电极 转换电位为高 1 每检 测一位便得到一位数据 5 个电极检测一遍以后便得到了 5 个串行数据 然后把这 5 个数据转化为字 节一路送发光二极管 在这里我们可以用发光二极管亮的盏数来显示水位的高低 选题依据和意义 温度和液面测量是现代检测技术的重要组成部分 在保证产品质量 提高产 品产量 节约资源和安全生产方面起着非常重要的作用 因此 能够确保快速 准确的测量温度和 液面的技术及其装置受到各国的重视 随着信息产业的发展及其工业化的进步 温度和液面高度不 仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响人类基本生活条件 还表现在对生物用品 医药卫生 科 学研究 国防建设等方面的影响 针对以上情况 实现对温度和也面高度的准确可靠测量和控制显 的尤其重要 近年来 利用智能化数字式温度传感器和液面传感器以及实现温度和液面信息的在线 检测已成为温度和液面检测和控制技术的一种发展趋势 本次设计的温度和液面控制系统 以智能 化数字式温度和液面传感器与52单片机有机结合 该系统具有性能可靠 测温测液准确 结构简单 价格低廉 抗干扰能力强等优点 温度和液面控制与人们的生活息息相关 经常需要对环境温度和 液面进行测量和控制 准确测量温度和液面在生物制药 食品加工 机械运行环境 塑料大棚 造 纸等行业更是至关重要的 采用单片机进行控制 不仅具有控制方便 简单灵活等优点 而且可以 大幅度提高温度和液面控制的技术指标 用LCD显示起来会更加的直观方便 本题研究动态 1 国外研究动态 国外对温度和液面控制技术研究较早 始于20世纪70年代 先是采用模拟 式的组合仪表 采集现场信息并进行指示 记录和控制 80年代末出现了分布式控制系统 目前正 开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统 现在世界各国的温度和液面测控技术 发展很快 一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化 无人化的方向发展 目前 许多外 国大型企业都很重视传感器的研发工作 例如 日本的Figaro公司 芬兰的Vaisala公司等 都致力 于传感器的发展和完善 以保障其在整个销售市场的竞争力 在九十年代 先后出现了集成温度液 面测量套件和应用于湿度传感器 液面传感器的测试系统 这个新技术的产生都大大刺激了传感器 的进一步发展 当然 随着科技的进步 传统的温度和液面测试技术在稳定性 精度等方面已经无 法满足市场的需求 因此 针对新一代传感器的探究显得尤为重要 2 国内研究动态 我国对于温度和液面测控技术的研究较晚 始于20世纪80年代 我国工程 技术人员在吸收发达国家温度和液面测控技术的基础上 才掌握了温湿度室内微机控制技术 该技 术仅限于对温湿度的单项环境因子的控制 我国温湿度测控设施计算机应用 在总体上正从消化吸 收 简单应用阶段向实用化 综合性应用阶段过渡和发展 在技术上 以单片机控制的单参数单回 路系统居多 尚无真正意义上的多参数综合控制系统 与发达国家相比 存在较大差距 我国温度 和液面测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度 生产实际中仍然有许多问题困扰着我们 存在 着装备配套能力差 产业化程度低 环境控制水平落后 软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点 最近几年 国内外温度和液面传感器测量系统正向着集成化 智能化发展 随着科研人员的不 断努力 该类型系统取得的巨大的成就 现代温度和液面传感器测量系统技术主要以数据采集为依 据 主要类型包括 虚拟仪器 智能仪器 数字式仪器等等 国内许多机构也在传感器测试装置的 研发上不断探索 研发 例如通过采用传统电子仪器进行设计研发而成的多种动态测试系统 动进 样装置的气体传感器智能测试系统等等 这些成绩都体现了我国在传感器领域取得的成就 伴随电 子科学技术的进一步发展 数据采集系统也发生了日新月异的变化 其整体的性能 实用性方面都 有所改进 因此 依托于数据采集结构而发展的温度和液面传感器测量系统在实际应用中也发挥这 越来越重要的作用 待解决的主要的问题 随着智能检测系统的飞速发展 基于单片机的温度和液面检测系统将多 传感器系统结合在一起 如何把多传感器集中于一个检测控制系统 综合利用来自多传感器的信息 获得对被测对象的可靠了解和解释 以利于系统做出正确的响应 决策和控制 是智能检测控制系 统中需要解决的首要问题 在温度和液面要求严格的场合 利用多传感技术可以提高系统的可靠性 和精度 亦可以提高系统的时间空间的覆盖范围 选题的特色和特点 本设计能达到选题所要求的所有功能 并且温度液面都是可以通过按键手 动设计峰值的 而且温度和液面高度超出一定的范围之外时 具有报警功能外 单片机会驱动进行 容器加水排水 这样 本次设计的应用范围大大增加了 参考文献 1 杨加国 谢维成 单片机原理及应用及 C51 程序设计 第二版 M 清华大学出版社 2009 2 夏路易 单片机技术基础教程与实践 M 电子工业出版社 2008 3 李法春 单片机原理及接口技术案例教程 M 北京 机械工业出版社 2006 4 刘文涛 单片机语言 C51 典型应用设计 M 人民邮电出版社 2005 写作进度及具体时间安排 起止日期主要研究内容 2013 12 20 至 2014 1 15 查阅跟该课题有关的资料 期刊 论文 并要进行整理 分析 总结出 系统的设计方案 并且写开题报告与任务书 文献综述 2014 1 15 至 2014 3 10 硬件电路设计 用 PROTEL99 软件画原