温度监测控制系统设计开题报告

届毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）开题报告 一、课题的意义、目的： 温度检测系统广泛应用于社会生活的各个领域。在日常的生活中，电热水器、微波炉、电烤箱、烘箱等电器需要进行温度的控制和检测。在石油化工、冶金、机械、食品加工等工业生产过程中，广泛使用的各种反应炉、加热炉、热处理炉等，都是要求对温度进行严格检测的。 早期温度检测是人工手动操作，其工作强度大，重复性差，难以保障工艺要求，存在很多弊端。在工业生产中,如何提高温度检测系统的性能指标都是控制人员、现场技术人员一直努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,从而导致控制系统性能不好,甚至出现系统控制不稳定，甚至失控的现象。 现在随着电子行业的发展，早期传统的温度检测方法得到改进，用微处理器取代常规控制已成必然，国内已相继出现各种以微处理器为核心的温度检测控制系统，这种温度监控系统控制精度高、重复性好、自动化程度高。同时，采用DS18B20数字温度传感器，因其内部集成了A/D转换器，使得外部电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度误差，使得测量温度更加精确。 将来随着技术的进一步发展，温度检测逐渐向专业方向发展，向两极发展，即检测温度的范围更广、检测的经度更高，伴随着红外等技术的发展，温度检测由接触式检测到非接触式检测过度。 本课题则是围绕单片机而设计的实时温度监控系统，采用单片机对他们进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大的有点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能大大提高产品的质量和数量。课题重点研究单片机的控制电路、编程方法以及温度检测系统的性能，通过对课题的研究，可以了解单片机控制系统的工作流程，根据单片机系统对温度的恒温控制，该装置控制温度范围广泛，可靠性强，灵敏度高，使用方便。 二、主要设计内容 基于单片机的温度监测控制系统的设计以STCC51单片机为控制核心，通过温度

传感器实时采集监控环境的温度，并通过液晶进行实时的显示。功能按键设置监控的温度控制范围，当温度传感器DS18B20的实测温度大于或低于设定的报警温度时，LED报警提示，高温和低温采取不同的LED指示，蜂鸣器也会发出不同的声音报警，当实测温度恢复正常时自动解除报警。 系统的主要技术指标为： 1.单片机控制温度传感器实时监测系统温度并用液晶显示出来； 2.通过按键设置温度范围； 3.当温度传感器监测到在此温度范围内时信号绿灯亮，当低于此温度范围时黄灯亮绿灯灭，同时蜂鸣器一声间隔报警，当高于此温度范围时红灯亮，绿灯灭，同时蜂鸣器二声间隔报警。 三、设计方案 （一）方案的比较与论证 根据本次毕业设计的内容和任务要求，系统主要由温度采集模块、报警模块，按键模块、液晶显示模块、控制模块等组成。根据系统的功能要求，有以下两种方案，如下所示。 方案一：采用模拟温度传感器和A/D转换器组成检测电路，控制核心采用PLC，即PLC读取AD采集的数据进行处理。 方案二：温度传感器采用数字传感器DB18B20，使用单片机STCC51进行控制，利用液晶进行显示并检测是否报警。 使用模拟传感器，成本低，A/D转换精度高，且PLC处理能力强，但是两个都较难操作且成本高，花费费用大，所以方案一不易实现。而使用C51作为控制核心，采用数字传感器，51单片机性能好，并且采用单独温度传感器体积小，价格低廉，且性能好，便于操作，相对简单，故选择方案二。 （二）系统方案设计 1.硬件设计： 基于单片机的实时温度监控系统硬件部分主要包括STCC51单片机最小应用控制系统、温度采集模块、液晶显示模块、声光报警模块和模拟控制模块等部分组成。

电路以STCC51单片机为控制核心，具有在线编程功能，使用简洁方便，将采集的温度通过1602液晶显示，实时显示当前的室温；温度传感器采用DS18B20,采用单总线接口与CPU进行通信；当采集温度大于设置温度上限或者小于下限时，板上蜂鸣器警报自动响起。 系统在温度超过设定门限报警采取了非常细致的处理，报警指示的LED，红色代表超出温度上限，在温度超过上限的时候，单片机通过控制继电器开关模拟接通风扇进行降温操作；绿色代表正常；黄色代表低于温度下限，在温度低于下限的时候，单片机通过控制继电器开关模拟接通电阻丝进行加热升温操作。在报警的声音上也做了区分，即蜂鸣器设置。原理框图如图1所示。 声光报警模块 液晶显示模块 STCC51 温度采集模块 模拟控制模块 图1 系统设计原理框图 2.软件设计： 基于单片机的实时温度监控系统程序设计主要包括：温度采集、按键检测、液晶显示和报警模拟控制等程序。 其中温度采集，即单片机通过一个IO口模拟DS18B20的通信时序，进行数据的读取。按键采用式按键，式按键电路简单，读取方便，即单片机通过扫描接通按键的IO口，检测电平的变化，实时检测按键是否被按下。 读取的温度值首先和设定的温度上限和下限进行比较，决定是否需要采取报警和模拟控制，并将温度送到液晶进行显示。 系统主程序流程如图2所示：

开始初始化N有按键按下Y温度上下限设置温度采集N温度超出范围Y报警模拟控制数据显示 图2 系统主程序流程图 四、预期成果 按期完成温度监测控制系统的硬件电路的安装、调试和软件的编写，以实物形式达到任务书相应的功能要求，完成设计任务，是系统能够的工作。完成毕业设计论文一篇。 五、进度安排 2013.12.15-2014.1.10 查阅资料，收集资料，调研，确定课题； 2014.1.11-2014.1.18 确定方案，填写开题报告； 2014.1.30-2014.4.24 完成电路理论设计与制作； 2014.4.25-2014.4.30 毕业设计中期检查； 2014.5.1 -2014.5.29 进行软硬件系统调试和撰写论文； 2014.5.30-2014.5.31 毕业设计验收、交论文； 2014.6.5-2014.6.10 毕业设计答辩；

2014.5.21-2014.5.30 根据指导老师的意见修改论文，提交毕业设计相关资料。 2014.6.1-2014.6.10 准备毕业答辩 六、主要参考文献 [1]王建校，杨建国.51系列单片机及C51程序设计[M].北京：科学出版社，2002. [2]郁有文，常健，陈继红.传感器原理及工程应用（第三版）[M].西安：西安科技大学出版社，2008.7. [3]钱裕禄编. 传感器技术及应用电路项目化教程[M]. 北京市：北京大学出版社, 2013.02. [3] 李亦军. 基于半导体材料的新型光纤温度传感器[J]. 应用光学. 2003(01). [4] 隋洪岗. PT100温度传感器在温度数据实时监测系统中的应用[J]. 电脑开发与应用. 2011(04). [5]王秀俊.基于51单片机温度传感器 DS18B20的应用[J].江苏电大昆山学院2013（02）. [6] 程院莲.基于51单片机的多点温度检测系统设计[J].数字技术与应用,2012(11)：8-10. [7] 安静宇,王党树，柴钰.可视化温度控制系统[J].科技信息（学术版）,2008(09). [8] 王黎丽，陈曾杰.基于ZigBee的温度监测系统[J]. 中国新技术新产品,2011(16):12. [9] 刘迎春.基于51单片机温度数据采集系统的研究[J]. 东方青年(教师),2013(01). [10] 黄德华，陈潇杰，李有炳，吴天意，余土忠，许利霞.智能空气净化加湿降温风扇的设计[J]. 电子制作,2013(12). [11] 周一恒，严家明.基于单片机控制的液晶显示原理与设计[J]. 机电工程技术,2008(10): 40-43，83，116. [12] 龙祖连.基于51单片机设计的红外测温系统[J]. 电子制作,2013(20). [13] HUANG Jing;Hao Yong-de;Lin Hong.Preparation and characteristic of the thermistor materials in the thick-film integrated temperature-humidity sensor[J]. Materials Science and Engineering B,2003,99. [14]JIANG Ming-shun,SUI Qing-mei, MIAO Fei ,JIA Lei ,PENG Peng.Application of

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指导教师意见（对课题设计（研究）内容的深度、广度及设计（研究）方案的意见和对毕业设计（论文）结果的预测等） 指导教师签名： 年 月 日 系审核意见： 系主任签名： 年 月 日 注：开题报告应在指导教师指导下由学生填写，经指导教师及系审核后生效。