基于單片機(jī)的水浴溫度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的水浴溫度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),基于,單片機(jī),水浴,溫度,檢測,系統(tǒng),軟件設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目 基于單片機(jī)的水浴溫度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱 電 子 信 息 工 程 班 級 學(xué) 號 0 7 8 2 0 5 3 3 3 學(xué) 生 姓 名 羅 東 祥 指 導(dǎo) 教 師 葉 愛 華 填 表 日 期 2011年 3 月9日 一、選題的依據(jù)及意義： 本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行檢測水浴溫度。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。單片機(jī)主要應(yīng)用于各控制領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應(yīng)用對象的控制。由于單片機(jī)擴(kuò)展了各種控制功能，如A/D、PWM、計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯、高速I/O口、WDT等，已突破了微型計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)的內(nèi)容，所以對水浴溫度能更好的控制。 溫度、壓力，流量和液位是四種最常見的過程變量。其中溫度是一個(gè)非常重要的過程變量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過程。尤其本設(shè)計(jì)，溫度是用戶沐浴時(shí)最關(guān)心的，水浴溫度高了用戶受不了，低了容易感冒。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。目前，在很多場合下，水浴溫度控制已成為非常關(guān)鍵的因素，許多物理特性的變化都直接反映在溫度的升降上，因此對水浴溫度的檢測的意義越來越大。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述） 隨著社會的發(fā)展，水浴溫度檢測系統(tǒng)對各設(shè)備的要求越來越高，水浴溫度控制設(shè)備受到人們的重視，其可靠性、穩(wěn)定性受到用戶的關(guān)注。 水浴作為一種溫度校核設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在溫度傳感器、溫度測量器具的檢測及校核中，是化工、航天、生產(chǎn)等領(lǐng)域中有關(guān)計(jì)量單位的主要設(shè)備。國產(chǎn)的水浴一般采用傳統(tǒng)的PID 控制方法，存在以下主要缺陷:一是達(dá)到設(shè)定溫度并且進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間長，一般情況下，從開機(jī)到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)需要1-2小時(shí)，環(huán)境條件有變化時(shí)過渡過程時(shí)間會更長。造成了時(shí)間和能源的浪費(fèi)，降低了工作效率。二是控制精度低，往往不能滿足高精度檢測的要求。三是由于沒有制冷設(shè)備，所以不能進(jìn)行0℃至室溫范圍內(nèi)的溫度校核。四是操作復(fù)雜，工作人員不容易掌握合理設(shè)置方法，從而造成過渡過程時(shí)間的進(jìn)一步延長和控制精度的進(jìn)一步降低。目前國外的同類設(shè)備，性能較好，但價(jià)格十分昂貴，不能滿足廣大用戶的需求。針對上述存在的問題，應(yīng)該采用89C52單片機(jī)作為核心部件，使用新型集成電路設(shè)計(jì)出新穎的硬件電路，利用檢測理論設(shè)計(jì)出了具有智能補(bǔ)償技術(shù)的系統(tǒng)軟件。 現(xiàn)在國內(nèi)水浴溫度檢測系統(tǒng)的發(fā)展并不是十分規(guī)范，這是由很多水浴溫度檢測系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家沒有按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，也沒有取得相應(yīng)的生產(chǎn)許可證造成的。經(jīng)過國家近十年的發(fā)展，許多要求、條件都有所變化。為使市場競爭進(jìn)一步規(guī)范化，技術(shù)人員能及時(shí)掌握本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)情況并了解系列內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系，制定新的行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。因此，水浴溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該朝著既能有效抑制大滯后的影響，又對被控對象參數(shù)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，且實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性好的方向發(fā)展。 三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案 在系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中我們充分考慮了與硬件電路的有機(jī)結(jié)合，系統(tǒng)組成及工作原理是水浴由水箱溫度傳感器和控制電路組成。水浴溫度檢測系統(tǒng)原理如圖1所示首先通過溫度傳感器鉑熱電阻將水箱內(nèi)溫度的變化變換成電阻的變化送到測量電路，經(jīng)電橋電路變換成微弱的電壓信號，在放大電路中完成溫度設(shè)置及放大信號的功能，以滿足A/D電路的要求，然后經(jīng)A/D電路送到單片機(jī)。單片機(jī)對接收到的信號與設(shè)定信號進(jìn)行比較，輸出一個(gè)控制量,當(dāng)設(shè)置溫度低于開機(jī)時(shí)的水箱內(nèi)溫度時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)開關(guān)量信號，使系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，此時(shí)加熱部分工作。同時(shí)用LED顯示當(dāng)前溫度。當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，電路發(fā)出提示信號。 水浴溫度檢測系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。 由水浴溫度檢測硬件圖可知，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該采用模塊化設(shè)計(jì)，在主程序模塊下分成若干彼此獨(dú)立的分模塊，如A/D模塊、溫度采集模塊、鍵盤顯示模塊等，各模塊的功能如下： 1）單片機(jī)控制電路模塊：是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。通過中央處理器CPU及本身接口，能夠?qū)崿F(xiàn)對外部數(shù)據(jù)的讀出、處理、寫入。 2）溫度采集電路模塊：利用ICL7650把鉑熱電阻的電壓進(jìn)行放大，然后通過AD0804進(jìn)行采樣，再采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 3）溫度控制電路模塊：主要是由升溫裝置、降溫裝置，通過單片機(jī)控制構(gòu)成。 4）鍵盤顯示電路模塊：由HD7279來驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管和16個(gè)鍵盤。 5）聲光報(bào)警電路模塊：由發(fā)光二極管和蜂鳴器來完成聲光報(bào)警的。 軟件各程序作用的說明： 1、主程序：對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，對棧點(diǎn)的設(shè)定，定義顯緩區(qū)，初始化顯示和對鍵盤掃描。 2、濾波子程序：把采樣得到的10個(gè)數(shù)據(jù)求平均值，提高溫度采樣的精度。 3、溫度采樣程序：在濾波的基礎(chǔ)上得到采樣值。 4、A/D轉(zhuǎn)換程序：先啟動(dòng)ADC0804，待模擬信號轉(zhuǎn)換完了之后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行BCD調(diào)整，得出數(shù)字信號。 5、顯示程序：先選中HD7279，延時(shí)之后調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)子程，查表后顯示。 系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。 圖2 水浴溫度檢測軟件圖 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 本設(shè)計(jì)主要采用STC89C52單片機(jī)，完成溫度檢測系統(tǒng)的下位機(jī)部分，實(shí)現(xiàn)設(shè)定溫度的上限值，下限值，并利用溫度傳感器對水浴溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。該溫度檢測系統(tǒng)可對水浴溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和顯示及進(jìn)行溫度控制，在檢測控制的同時(shí)可以進(jìn)行聲光報(bào)警，整個(gè)系統(tǒng)是由溫度傳感器電路，電壓放大電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路，最小系統(tǒng)電路，鍵盤顯示電路，報(bào)警電路控制電路組成。溫度控制范圍：25℃～100℃，控溫精度+1℃。 工作進(jìn)度： 第1～2周：資料查找、方案論證、英文資料翻譯、開題報(bào)告撰寫。 第3～10周：電路原理設(shè)計(jì)，線路板制作、安裝，硬件設(shè)計(jì)，初步調(diào)試。 第11～15周：軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)驗(yàn)測試。 第16～18周：畢業(yè)論文撰寫，答辯。 五、參考文獻(xiàn) [1]王震、王敏亮、魏長軍.RS-232/485串行通訊轉(zhuǎn)換器電路[J].電子世界，2003.1 [2]Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0, April 27, 2000. [3]王福瑞等．單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M]．北京．北京航空航天大學(xué)出版社,2002.6 [4]何希才．傳感器及其應(yīng)用[M]．北京．國防工業(yè)出版社,2000.9 [5]蔡菲娜.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].浙江.浙江大學(xué)出版社，2003.2 [6]康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京.北京高等教育出版社，2001.1 [7]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京.北京高等教育出版社；2001.8 [8] online狂人. 力挽狂瀾的單片機(jī)2.0[J]電腦，2002. [9] 張迎新．單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)[M].北京．國防工業(yè)出版社, 2004.8 [10] 沙占友，王彥朋，孟志永.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2003.8 [11] 徐愛鈞，彭秀華。KEIL Cx51 V7.0單片機(jī)高級語言編程與μVision2應(yīng)用實(shí)踐[M].北京.北京高等教育出版社， 2004.3 [12] 時(shí)陽,李改蓮,朱興旺.小型實(shí)驗(yàn)用制冷裝置的高精度溫度控制 [J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2005.02期