水箱水温控制系统的设计【开题报告】.doc

1、 1 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 水箱水温控制系统的设计 一、 课题研究意义及现状 目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面发展。温度控制系统在国内外各行业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等发达国家相比，仍然有着较大的差距。为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和人们的生活水平，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对水箱水温进行检测、显示、控制 ，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。 自动控制系统在各个领域

2、尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对工业及日常生活中的温度进行检测和控制系统的设计大体方案：本系统以AT89S51 单片机为核心 ，主要包括传感器温度采集， A/D 转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用 PID 算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现

3、温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用 PID 算法控制和 PWM 脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成 温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题主要研究水温控制系统的基本原理和设计方法，并对传统的水温控制系统进行改进。主要内容： （ 1）学习水温控

4、制系统的基本原理； （ 2）研究水温控制系统的设计过程：数据的提取、分析、处理； （ 3）设计水温控制的 PID算法； （ 4）用单片机语言实现算法。 2 预期目标： （ 1）掌握水温控制系统的基本原理； （ 2）完成数据的提取、分析和处理； （ 3）完成水温控制的 PID 算法设计； （ 4） 用单片机语言实现该算法； 完成一篇毕业论文。 三、课题研究的方法及措施 本课题重点研究设备控制电路 要实现水温的自动控制，首先，要准确的检测到水温；其次，把检测到信号转换成控制器件可识别的数字信号；再次，用单片机完成控制加热，保证温度不低于设定值。如果温度将高于设定值，关闭加热器件，使其自行冷却。保持

5、温度在设定值，误差不高于 0.1 。 根据单片机具有运行可靠、线性度好、维护方便等优点，本课题选用单片机作为系统控制器。 按键电路中，当人工设定温度后自动返回，显示当前的实际温度当无按键按 F时， 4秒后返回当前实际温度这样防加热器在加热过程中损坏 显示功能是由 3个数码管来完成，它们显示的数据分别代表个位、十位和小数点后一位所显示的数据由单片机以并行位选方式直接以 BCD码送给数码管。 系统设计图如下图所示： 这样设计出来操作简便显示清晰。 另外， 在使用环境中存在很多干扰源，这些干扰会影响控制器的控制精度甚至影响控制器的正能工作，所以要采取措施尽量减少干扰源带来的负面影响。硬件方面的抗干扰

6、措施有 :在信号的传送过程中采用带有光电耦合器的接口电路，实现单片机系统与外设之间的电隔离 ，以消除来自外设的各个方面的干扰。采用看门狗实现整个系统的监控，防止系统死循环。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 17 号至 2011年 4月 17号 2010 年 10 月 1 日至 2010 年 10 月 20 日 :明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案； 3 2010 年 10 月 20 日至 2010 年 11 月 10 日 :写文献综述，外文翻译； 2010 年 11 月 10 日至 2010 年 12 月 1 日：完成开题报告，准备开题答辩； 2010 年

7、 12 月 1 日至 2011 年 2 月 20 日：完成电路设计和仿真； 2011 年 2 月 20 日至 2011 年 3 月 1 日 ：完成水温控制系统硬件和检测电路的设计； 2011 年 3 月 1 日至 2011 年 3 月 10 日：完成控制系统的软件设计，同时通过实验模拟测试； 2011 年 3 月 10 日至 2011 年 4 月 1 日：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 张迎新 . 单片微型计算机原理、应用及接口技术 M. 国防工业出版社 , 2004， 1 2 张志良 . 单片机原理与控制技术

8、 M. 机械工业出版社 , 2001， 7. 3 S D Markande,P M Joshi,S K Katti. Microcontroller based Temperature Controller-implementationJ. IE(I) Journal-CP， 2004， 5,85(2) :7 12. 4 吴慎山 .电子线路设计与实验 M. 电子工业出版社， 2005， 9. 5 周兴华 .手把手教你学单片机 M. 北京航空航天大学出版社， 2005， 9. 6 明德刚 DS18B20 在单片机温控系统中的应用 J贵州大学学报 (自然科学版 )， 2006， 23(1)：106

9、 109 7 黄祯 祥 ,邓怀雄 ,郭 延文 ,周书 .MCS-51 单 片机 的温度 控制 系统 J.现代 电子 技术，2005,8,197(6):21 22. 8 DSI8B20.Data sheets.2001， http:/www D 9 黄祯祥，邓怀雄 .郭延文 .基于 MCS-51 单片机的温度控制系统 J.现代电子技 术 ,2005,(06);21 22. 10 吴炜， 常义林 一种 MPEG2 媒体同步控制算法 J.系统工程与电子技术 2005， 27(1)： 173177. 11 贾杰，常义林，杨付正 323 同步控制实现研究 J.通信学报， 2004， 25(5)J： 67 74 12 张炎，赵延 . 基于单片机和模糊控制的水温自动控制系统 J. 仪表技术与传感器 2007.4.71 72. 13 宋乐鹏，柳果 . 基于 PLC 控制的加热炉温度控制系统 J. 自动化技术与应用 .2007.10：121 122. 14 杨恒玲，胡燕瑜 .基于单片机的水温模糊控制系统 J.科技创新导报 ,2009.32： 43 47.