基于單片機的水浴溫度檢測系統(tǒng)的軟件設計,基于,單片機,水浴,溫度,檢測,系統(tǒng),軟件設計 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 基于單片機的水浴溫度檢測系統(tǒng)的軟件設計 專 業(yè) 名 稱 電 子 信 息 工 程 班 級 學 號 0 7 8 2 0 5 3 3 3 學 生 姓 名 羅 東 祥 指 導 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： 本設計使用單片機作為核心進行檢測水浴溫度。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。單片機主要應用于各控制領域，用來實現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應用對象的控制。由于單片機擴展了各種控制功能，如A/D、PWM、計數(shù)器的捕獲/比較邏輯、高速I/O口、WDT等，已突破了微型計算機傳統(tǒng)的內容，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。其中溫度是一個非常重要的過程變量，因為它直接影響燃燒、化學反應、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結晶以及空氣流動等物理和化學過程。尤其本設計，溫度是用戶沐浴時最關心的，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、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述） 隨著社會的發(fā)展，水浴溫度檢測系統(tǒng)對各設備的要求越來越高，水浴溫度控制設備受到人們的重視，其可靠性、穩(wěn)定性受到用戶的關注。 水浴作為一種溫度校核設備，廣泛地應用在溫度傳感器、溫度測量器具的檢測及校核中，是化工、航天、生產(chǎn)等領域中有關計量單位的主要設備。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:一是達到設定溫度并且進入穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間長，一般情況下，從開機到進入穩(wěn)定狀態(tài)需要1-2小時，環(huán)境條件有變化時過渡過程時間會更長。造成了時間和能源的浪費，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備，所以不能進行0℃至室溫范圍內的溫度校核。四是操作復雜，工作人員不容易掌握合理設置方法，從而造成過渡過程時間的進一步延長和控制精度的進一步降低。目前國外的同類設備，性能較好，但價格十分昂貴，不能滿足廣大用戶的需求。針對上述存在的問題，應該采用89C52單片機作為核心部件，使用新型集成電路設計出新穎的硬件電路，利用檢測理論設計出了具有智能補償技術的系統(tǒng)軟件。 現(xiàn)在國內水浴溫度檢測系統(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)廠家沒有按標準生產(chǎn)，也沒有取得相應的生產(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。為使市場競爭進一步規(guī)范化，技術人員能及時掌握本領域的標準情況并了解系列內各標準之間的相互關系，制定新的行業(yè)或國家標準勢在必行。因此，水浴溫度檢測系統(tǒng)的設計應該朝著既能有效抑制大滯后的影響，又對被控對象參數(shù)的變化有較強的適應能力，且實現(xiàn)簡單，可靠性好的方向發(fā)展。 三、研究內容及實驗方案 在系統(tǒng)軟件的設計中我們充分考慮了與硬件電路的有機結合，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。單片機對接收到的信號與設定信號進行比較，輸出一個控制量,當設置溫度低于開機時的水箱內溫度時，單片機輸出一個開關量信號，使系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，此時加熱部分工作。同時用LED顯示當前溫度。當進入穩(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)軟件設計應該采用模塊化設計，在主程序模塊下分成若干彼此獨立的分模塊，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）單片機控制電路模塊：是整個系統(tǒng)的核心部分。通過中央處理器CPU及本身接口，能夠實現(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行放大，然后通過AD0804進行采樣，再采集到的數(shù)據(jù)進行處理。 3）溫度控制電路模塊：主要是由升溫裝置、降溫裝置，通過單片機控制構成。 4）鍵盤顯示電路模塊：由HD7279來驅動8個數(shù)碼管和16個鍵盤。 5）聲光報警電路模塊：由發(fā)光二極管和蜂鳴器來完成聲光報警的。 軟件各程序作用的說明： 1、主程序：對系統(tǒng)進行初始化，對棧點的設定，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：在濾波的基礎上得到采樣值。 4、A/D轉換程序：先啟動ADC0804，待模擬信號轉換完了之后，將數(shù)據(jù)進行BCD調整，得出數(shù)字信號。 5、顯示程序：先選中HD7279，延時之后調用發(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、主要特色及工作進度 本設計主要采用STC89C52單片機，完成溫度檢測系統(tǒng)的下位機部分，實現(xiàn)設定溫度的上限值，下限值，并利用溫度傳感器對水浴溫度進行實時采集。該溫度檢測系統(tǒng)可對水浴溫度進行實時檢測和顯示及進行溫度控制，在檢測控制的同時可以進行聲光報警，整個系統(tǒng)是由溫度傳感器電路，電壓放大電路， A/D 轉換電路，最小系統(tǒng)電路，鍵盤顯示電路，報警電路控制電路組成。溫度控制范圍：25℃～100℃，控溫精度+1℃。 工作進度： 第1～2周：資料查找、方案論證、英文資料翻譯、開題報告撰寫。 第3～10周：電路原理設計，線路板制作、安裝，硬件設計，初步調試。 第11～15周：軟硬件聯(lián)調，實驗測試。 第16～18周：畢業(yè)論文撰寫，答辯。 五、參考文獻 [1]王震、王敏亮、魏長軍.RS-232/485串行通訊轉換器電路[J].電子世界，2003.1 [2]Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0, April 27, 2000. [3]王福瑞等．單片微機測控系統(tǒng)設計大全[M]．北京．北京航空航天大學出版社,2002.6 [4]何希才．傳感器及其應用[M]．北京．國防工業(yè)出版社,2000.9 [5]蔡菲娜.單片機微型計算機原理及應用[M].浙江.浙江大學出版社，2003.2 [6]康華光，陳大欽.電子技術基礎[M].北京.北京高等教育出版社，2001.1 [7]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[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2.0[J]電腦，2002. [9] 張迎新．單片微型計算機原理、應用及接口技術[M].北京．國防工業(yè)出版社, 2004.8 [10] 沙占友，王彥朋，孟志永.單片機外圍電路設計[M].電子工業(yè)出版社，2003.8 [11] 徐愛鈞，彭秀華。KEIL Cx51 V7.0單片機高級語言編程與μVision2應用實踐[M].北京.北京高等教育出版社， 2004.3 [12] 時陽,李改蓮,朱興旺.小型實驗用制冷裝置的高精度溫度控制 [J].鄭州輕工業(yè)學院學報(自然科學版)， 2005.02期