基于单片机的温度控制系统设计开题报告.doc

南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:学 号：教学点:专 业:机电一体化工程设计(论文)题目:基于单片机的温度控制系统设计指导教师: 材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表1教师完成2毕业设计(论文)任务书1教师完成3毕业设计(论文)开题报告含文献综述1学生完成4毕业设计(论文)外文资料翻译含原文1学生完成5毕业设计（论文）中期检查表1教师完成2014 年 4 月南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：机电一体化工程设计(论文)题目：基于单片机的温度控制系统设计指 导 教 师:201 年 4 月开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从继续教育学院网站上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述 摘要 本设计用AT89C51单片机实现房间的恒温控制。该系统由温度检测模块、温度显示模块、标准温度设定以及温度控制模块组成。温度检测模块是将DS18B20温度传感器对温度进行测量所传出的数字信号利用单片机进行读取和处理；温度显示模块用四位LED数码管显示，温度显示的精度为0.1度；温度设定模块用三个按键进行房间标准温度值的输入；温度控制是根据房间的实际温度与设定的标准温度之间的差值来调节可变脉宽（PWM）的宽度，从而控制可控硅的导通或截止的时间实现系统的恒温控制。本系统操作简单，实用性强，成本低廉，在实际生产生活中可以广泛应用。关键词 AT89C51单片机 温度传感器DS18B20 恒温控制 可变脉宽（PWM） 1.研究意义温度是一种最基本的环境参数，对于我们来说，不仅仅是一个量的反映，更能直接影响作用到我们的生活中，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器。随着科技的发展，技术要求的重视，温度测量的精度也越来越被看重。所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。本文主要着重于对房间温度的测量和控制的研究，在工厂锅炉、农业生产中都可得到广泛的应用。2.温度测量的研究现状 国外对控制技术研究较早，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。 我国对于温度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测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温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。3.温度测量的方法测量温度的方法很多，按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。温度测量应用中有多种类型的传感器，其中有热敏电阻、热电偶等。热敏电阻由于体积小，重复性好，测量方法简单，所以在一般的测量系统中广泛应用，但是热敏电阻作为传感器的测温系统需要A/D转换，信号放大与处理，并且测量精度不高，这也是热敏电阻的缺点、不足。另一种热电偶传感器，能够检测更宽的温度范围，还具有较高的性价比。而且热电偶的鲁棒性、可靠性和快速响应时间使其成为各种工作环境下的首要考虑。但是，热电偶传感器也存在一些缺陷，比如线性特性较差，信号电平很低，常常需要放大或高分辨率数据转换器进行处理。随着科学技术的快速发展，特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化成为传感器发展的一个重要方向。4.温度传感器的介绍 AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4 V至30 V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1 A/K。片内薄膜电阻经过激光调整，可用于校准器件，使该器件在298.2K (25C)时输出298.2 A电流。AD590适用于150C以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时，无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。本文所采用的DALLAS公司生产的一种新型温度传感器DS18B20，其优点急温度测量、A/D转换于一体，测量范围宽-55+125，精度高达0.0625。它采用单总线协议，即与微机接口仅需要占用一个I/O端口，不需要任何外部原件，DS18B20能代替模拟温度传感器和信号处理单元，直接测量温度并以数字信号输出（9位数字码串行输出）极大的简化了整体电路，可使整个系统更加小型化、低功耗。由于DS18B20直接输出数字量，并直接与单片机连接，所以控制简单，它的单总线特性使其便于扩展，可以在一根总线上接挂多个DS18B20来扩展系统，组建测量网络。综上所述，采用DS18B20与单片机所组成的系统，结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣的测量环境，也适用于日常生活和工农业生产中，有很高的应用前景。在设计中，对于房间温度的测量和控制，采用了单总线数字式温度传感器DS18B20，和单片机组成的系统，单片机采用AT89C51。整个系统只有一根信号线与单片机相连接，温度传感器又可直接输出数字信号，故系统电路简单可靠，功耗小，抗干扰能力强，又由于DS18B20精度高，且单片机AT89C51系统价格低廉，结构可靠，所以此系统在人们日常生活、工业生产和科学研究中可以得到广泛推广和应用。 本设计所介绍的房间温度测量的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 5.设计的工作原理图 单片机DS18B20按键电路电源显示电路PWM加热元件 工作原理图6.主要功能（1）由四位LED数码管显示，温度显示的精度为0.1度。（2）通过按键来进行房间温度值的设定。（3）能够实现房间的恒温控制，使房间温度保持恒定值。（如设定房间温度为20，则能使房间温度保持恒定在20的温度下运行。） (4)利用PWM思想实现对温度的控制。 参考文献1李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计.电子工业出版社.20042宗光华,李大寨.多单片机系统应用技术.国防工业出版社.20033胡学海.单片机原理及应用系统设计. 电子工业出版社.20054孙育才,王荣兴,孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用.清华大学 出版社.20055于京,张景璐.51系列单片机C程序设计与应用案例.中国电力出版社.20066蔡杏山.Protel 99 SE 电路设计.人民邮电出版社. 20077杨小川.Protel DXP 设计指导教程. 清华大学出版社.2003 8 李晓荃. 单片机原理与应用M. 电子工业出版社，2000年8月9 何立民. AVR单片机原理与接口技术M. 北京航空航天大学出版社，2002 10 杨帮文. 新型继电器实用手册M. 北京人民邮电出版社.200411何希才.传感器及其应用电路M.北京:电子工业出版社,2001.131-135.12丁镇生.传感器及传感技术应用M.北京:电子工业出版社,1998.13王家桢.传感器与变送器M.北京:清华大学出版社,1996.14曾巧媛.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社.200215何力民.单片机高级教程M.北京：北京航空大学出版社.200016金发庆.传感器技术与应用M.北京：北京机械工业出版社.2000 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该文献综述能够较准确且全面的阐述课题研究背景、意义，对于课题的研究现状文献中也给予了充