1、 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 基于单片机的温度测量仪设计 一、课题研究意义及现状 温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。 温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类控制器采用金属片或充气式膜盒感测温度，使用波段开关调整风速。但这类控制器由于它外观陈旧、控制精度差、容易打火、功能单一等缺点，已被淘汰，现在已被智能电子式温度控制器全面取代。 在温 度控制中，采用的测量元件和方法不同，产品的工艺不同都会影响温度数据采集的精度。温度
2、控制可以采用多种方式实现，可以采用继电器，也有 PLC，还有单片机等。对于继电器，它具有零电压导通，零电流关断，灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好，耐腐蚀、抗干扰、寿命长、体积小，能以微小的控制信号直接驱动大电流负载等优点，但也存在通态压降，需要散热措施，有输出漏电流，交直流不能通用，导通后的管压降大，触点组数少，成本高等缺点； PLC 主要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制，相对于单片机的功耗要大，单个 CPU 价格昂贵， 但比较稳定；单片机适合于实时工业控制，相对于微机价格较为低廉，可编程性和可扩展性强；专用工控机配置硬盘容量小、数据安全性低且存储选择性小。相较各部分优点，对于
3、温度控制单片机是不错的选择。 而且单片微处理器具有高精确度、高灵敏度、高响应速度、以及耗能少、机构小、可以连续测量、自动控制、安全可靠等优点，非 常适合嵌入式控制。同时，其逻辑控制运算是 由软件来进行的，可以容易的实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控制算法的实现，而且不受外界的工作环境的影响。单片机温度控制中温度信息主要是由传感器进行测量，并转换成 为毫伏级的电压信号，把经过的信号放大到单片机可以处理的范围以内，再经过 A D 转换器来转换到数字信号，并且输入到主机中去。在单片机对信号进行采集的时候，想要更大程度的提高测量的精度，在采样的时候就必须对信号进行数字滤波。在这个时候，信号经过数字滤
4、波以后，标度就会逐渐转换出来，并通过 LED把温度显示出来。因此，基于单片机的温度控制器可以安全可靠地运行，智能地控制环境温度稳定在某一给定值，或者给定值附近。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题主要研究利用温度传感器采集外界的温度模拟 量，通过 A/D 转换器将 放大后 的模拟量 转换为单片机能够识别的数字量，并通过液晶显示进行实时显示。主要分为以下几步 : （ 1）熟悉多功能温度计的硬件结构，分析多种温度计的工作原理。 （ 2）控制器采用单片机 STC89C51，温度传感器采用 DS18B20， 并通过液晶显示进行实时显示；报警部分运用蜂鸣器报警； （ 3）能够测量和显示当前环境温度
5、等信息； 本设计要求完成系统的软硬件部分并且能够进行实物作品演示。 三、课题研究的方法及措施 整个系统主控部分采用 STC89C51 构成单片机应用系统，工作时由键盘输入设定温度值，温度采集模块 采用 DS18B20 数字温度传感器， 并通过液晶显示进行实时显示； 报警部分运用蜂鸣器报警；外围控制用继电器。系统整体框图如下： STC89C51液 晶 显 示报 警 电 路温 度 采 集 电 路R S - 2 3 2 通 信 电 路外 围 设 备 控 制 电 路P C 系 统温度控制系统框图 硬件部分包括： 1.单片机最小系统：采用 STC89C51 单片机； 2.温度采集模块：采用 DS18B2
6、0温度传感器； 3.温度显示模块： 采用 LCD1602 字符型液晶显示进行实时显示； 4.串行通信模块：本系统采用 MAX232 电平转换来实现 RS-232 标准接口通信与 PC 机进行串行通信； 5.报警电路：报警部分运用蜂鸣器报警； 6.外部设备控制 电路：输出的控制信号， 经过 NPN 晶体管放大，再通 继电器控制工作。 本设计的难点主要在温度检测时芯片本身会发热，其上的温度和室内有一定的误差。在仔细阅读芯片、传感器等资料后，设计本课题的硬件电路。在研究过程中，使用检测仪器是必不可少的，如：万用表、稳压电源等。进行实物的焊接。在焊接的过程中，尽量避免虚焊、短路，一个模块分开焊接，边焊
7、接边调试，保证每个模块正确且工作正常，以避免给今后的设计带来不必要的麻烦。在软件方面，根据自己实际的电路，进行编程。用 C51 语言编写过程中，在完成一个功能的调试后，再添加下 一个功能，并且不断的进行调试，最后完成设计要求。 四、课题研究进度计划 毕业设计期 限：自 2010 年 10 月 15 日至 2011 年 4 月 28 日。 第一阶段（ 2010.9.13-9.26）：确定和分析课题，搜集资料。 第二阶段（ 2010.10.18-11.14）：学习相关理论知识，完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第三阶段（ 2010.11.15-12.29）： 设计系统的电路图并制 板；焊接和调试
8、所制好的 PCB 板； 第四阶段（ 2011.1.4-2.4）：编写相关的主控程序，进行系统调试； 第五阶段（ 2011.2.5-3.21）：作品的完善和验收，写论文； 第六阶段（ 2011.3.22-4.20）： 修改整理论文，准备答辩。 五、参考文献 1 罗淳 .模糊自整定 PID 的温室温度控制器的设计 D.武汉科技大学； 2 徐翔 .基于 AT89S52 单片机与 DS18B20 的温度控制系统的设计 C.中国矿业大学计算机科学与技术学院； 3 巫莉 .电气控制与 PLC 应用 M.中国电力出版社， 2008； 4 杜生海 ,邢闻译 . FPGA 设计指南 M.北京 :人民邮电出版社
9、,2007,12； 5 赵世霞 . VHDL 与微机接口设计 M.北京 :清华大学出版社 ,2004,7； 6 王志刚 .现代电子线路 M.第四版 .北京：清华大学出版社 ,2008； 7 路而红 .专用集成电路设计与电子设计造化 M.清华 大学出版社， 2004； 8 高西全，丁玉玉 .数字信号处理 M.西安电子科技大学出版社 ,2008； 9 李业德，唐诗 . 单片机与 DS18B20 组成的多点温度测控系统 J.山东工程学院学报 第 15 卷第 4 期 2001； 10 李士勇 .模糊控制，神经控制和智能控制论 M.哈尔滨工业大学出版社； 11 江孝国，王婉丽，祁双喜 .高精度 PID 温度控制器 J. 2000； 12 庞晓青 ,彭自强 .工业控制计算机 J.(武汉理工大学自动化学院，湖北武汉， 430070),2007 年20 卷第 3 期； 13 刘文慰，葛锁良 . AT89C2051 在自适应模糊 PID 温度控制器中的应用 J.合肥工业大学电气与自动化工程学院 第 30 卷第 1 期 2004； 14 AppendixF:PID Temperature Control J.文章出自 ； 15 邬国杨 .模拟电子技术 M.西安电子科技大学出版社 2002； 16 王树勋 . MCS 一 51 单片微型计算机原理与开发 M北京机械工业出版社；
