論文開題：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于單片機的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

學(xué)院：機電學(xué)院

專業(yè)：測控技術(shù)與儀器

年級：2008

基于單片機的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
1：選題依據(jù)
1.1選題目的與研究意義
溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理化學(xué)生物等各個學(xué)科都離不開溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中溫度常常是表征對象或過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，大到工業(yè)冶煉，物質(zhì)分離，環(huán)境檢測，電力機房，冷凍庫，糧倉，醫(yī)療衛(wèi)生等方面，小到家庭冰箱，空調(diào)，電飯煲，太陽能熱水器，智能化已是在溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)作為一個潛在的開發(fā)領(lǐng)域，已深入應(yīng)用到人們生活的各個方面,是一個與人們生活息息相關(guān)的實際問題。針對這種情況，設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)具有廣泛的實際意義。
單片機是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生,是一種集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的
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理控制等。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能滿足高精度、高速度的控制要求。如接觸器溫度控制儀表，其主要缺點是溫度波動范圍大，由于它主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。
單片微型計算機的功能不斷的增強，為先進的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機種應(yīng)運而生。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化領(lǐng)域和其他測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機更是起到了不可替代的核心作用。像用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等類似工業(yè)用加熱爐中都可以廣泛應(yīng)用，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在工業(yè)中，一些設(shè)備對溫度的控制要求越來越高，本文則以單片機為核心、PID算法為控制方式而設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)。


2：設(shè)計的目標與方案
2.1設(shè)計的主要內(nèi)容
由于整個系統(tǒng)相對比較龐大，為了便與編寫、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng)軟件的編制采用模塊化的設(shè)計。
A：主程序模塊的設(shè)計
完成主程序的編寫。在主程序中主要是對上電后系統(tǒng)的初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架，包括對單片機的初始化、A／D芯片初始化和串口初始化等，然后等待溫度設(shè)定，溫度設(shè)定好后，依次調(diào)用各個相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運行。
B：功能實現(xiàn)模塊的設(shè)計
完成各個功能模塊程序的編寫。主要由A／D轉(zhuǎn)換子程序、
中斷處理子程序、鍵盤處理子程序、D/A轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序等組成。配合主程序的調(diào)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換、顯示設(shè)定值和實時溫度值等功能。
C: 運算控制模塊的設(shè)計
運算控制模塊涉及標度變換、PID算法及該算法調(diào)用的算法子程序等。對偏差進行PID算法處理，并輸出控制脈沖信號，脈沖信號寬度由T0定時器中斷決定。
2.2擬解決的關(guān)鍵問題
（1）基于proteus和Keil C實現(xiàn)對各功能模塊的設(shè)計。
（2）基于系統(tǒng)實現(xiàn)PID算法控制的設(shè)計
2.3主要研究技術(shù)方案
采用單片機技術(shù)進行溫度控制，系統(tǒng)以STC89C52RC單片機為處理器，DS18B20溫度傳感器進行溫度采集，采用LCD1602液晶作為顯示模塊。通過鍵盤可以設(shè)定溫度值，DS18B20溫度傳感器將檢測的溫度送到STC89C52RC單片機中，單片機把檢測到的溫度顯示在LCD1602液晶顯示屏上，再由STC89C52RC單片機根據(jù)控制策略給出控制量，超過警戒溫度報警，溫度偏差較大時驅(qū)動主加熱電路，較小時驅(qū)動輔加熱電路，超過設(shè)定溫度時驅(qū)動制冷電路，從而構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。

如圖一所示，首先，主程序在上電后對系統(tǒng)初始化，判斷初始化是否成功，然后通過主程序調(diào)用相關(guān)功能模塊程序，通過鍵盤進行溫度值的設(shè)定并判斷設(shè)定是否合理，DS18B20溫度傳感器檢測到的溫度經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)到STC89C52RC單片機中，再顯示LCD1602液晶顯示屏上，判斷檢測到的溫度是否超過警戒溫度，若是，系統(tǒng)發(fā)蜂鳴報警；若不是，則比較與設(shè)定值比較，根據(jù)偏差大小驅(qū)動相應(yīng)的加熱或制冷電路。


3：設(shè)計的特色與創(chuàng)新點
采用PID調(diào)節(jié)器控制算法簡單、魯棒性好、可靠性高

4：預(yù)期成果及形式 ……（未完，全文共2961字，當(dāng)前僅顯示1883字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計》）