基于c51恒溫水箱及其收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【開題報(bào)告】

1、<p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告</p><p><b>　　電氣工程及自動(dòng)化</b></p><p>　　基于C51恒溫水箱及其收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一、課題研究意義及現(xiàn)狀</p><p>　　恒溫控制系統(tǒng)在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如恒溫水箱，大棚恒溫控制，暖房及其電熱水器等[1]。一般要求

2、控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行溫度檢測并顯示，并設(shè)定溫度上下限采取相應(yīng)的措施：當(dāng)溫度達(dá)到溫度的上限或者下限是分別控制繼電器采取不同措施實(shí)現(xiàn)對(duì)外部加熱設(shè)備以及制冷設(shè)備的控制， 能根據(jù)溫度變化的情況進(jìn)行有序地升溫或降溫。</p><p>　　目前醫(yī)用、水產(chǎn)、特種工業(yè)、工業(yè)探傷、照相等很多行業(yè)中都需要有穩(wěn)定而精確的環(huán)境溫度，尤其在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速等都是常用的主要被控參數(shù)[2]。恒溫控制系統(tǒng)

3、作為一種提供恒定溫度的設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。因而對(duì)恒溫控制系統(tǒng)需求量很大[3]。</p><p>　　自20世紀(jì)70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)化控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定方面取得一定成果[4]。而當(dāng)今，隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格

4、也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的[5]。用高新技術(shù)來解決工業(yè)生產(chǎn)問題，排除生活用水問題，實(shí)施對(duì)水溫的控制已成為我們的任務(wù)，以此來加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè)，提高人民的生活水平[6]。</p><p>　　加熱溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后性和時(shí)變性的特點(diǎn)。例如：其升溫單向性是由于電加熱的升溫、保溫主要是通過電阻加熱；降溫則通常是依靠自然冷卻，當(dāng)溫度

5、一旦超調(diào)，就無法用控制手段使其降溫，因而很難用數(shù)字方法建立精確的模型，并確定參數(shù)[7]。應(yīng)用傳統(tǒng)的模擬電路控制方法，由于電路復(fù)雜，器件太多，往往很難達(dá)到理想的控制效果。由于無法用精確的數(shù)學(xué)方法來建立模型并確定參數(shù)，現(xiàn)一般采用PID控制。</p><p>　　二、課題研究的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)</p><p>　　采用MCS-51單片機(jī)控制技術(shù)，對(duì)恒溫水箱及其收費(fèi)系統(tǒng)電路進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快

6、速，準(zhǔn)確，節(jié)能、易于操作的恒溫水箱系統(tǒng)[8]。</p><p>　　了解當(dāng)前國內(nèi)商用電開水器的現(xiàn)狀與其前景；熟悉PID算法和微處理器技術(shù)等，為將來從事相關(guān)方面的研發(fā)、制造及經(jīng)營等方面工作打下基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容及技術(shù)要求如下：</p><p>　　1、水溫誤差：控制在正負(fù)3攝氏度以內(nèi)；</p><p>　　2、輸入與顯示：水箱溫度可以通過鍵盤設(shè)定并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫

7、度值；</p><p>　　3、報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)水液面過低時(shí)有報(bào)警系統(tǒng)并且能自動(dòng)切斷加熱系統(tǒng)；</p><p>　　4、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)：為采用計(jì)時(shí)收費(fèi)。</p><p>　　5、測量精度：要求最小精度為0.01攝氏度。</p><p>　　結(jié)合上述內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的恒溫水箱及其收費(fèi)系統(tǒng)，其中C51單片機(jī)為主控制器，采用PID算法來控制PWM

8、波形，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測與控制。</p><p>　　三、課題研究的方法及措施</p><p>　　根據(jù)51單片機(jī)具有運(yùn)行可靠、性價(jià)比高，易操作等優(yōu)點(diǎn)，本課題選用已有STC89C52作為系統(tǒng)控制器。對(duì)控制程序先在Keil uVision4軟件進(jìn)行程序編寫，通過仿真軟件PROTUES進(jìn)行仿真與調(diào)試，然后可以對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)測試和修改[9]。</p><p>　　本課題所

9、設(shè)計(jì)的恒溫控制系統(tǒng)主要由顯示部分、鍵盤設(shè)定部分、熱得快控制以及計(jì)費(fèi)部分等四部分組成。顯示部分采用數(shù)字傳感器DS18B20作為溫度采集并將數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管顯示；鍵盤部設(shè)定部分采用矩陣鍵盤，將輸入的數(shù)字送到數(shù)碼管顯示；熱得快控制部分CPU對(duì)當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，對(duì)電磁閥進(jìn)行開關(guān)操作；計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對(duì)外界是否有輸入進(jìn)行判斷，來控制電磁閥的開關(guān)狀態(tài)。</p><p>　　整體設(shè)計(jì)思路為一個(gè)閉環(huán)過程控制系統(tǒng)，輸入量為鍵盤設(shè)定

10、值，與之進(jìn)行比較的是當(dāng)前的輸出溫度，采用負(fù)反饋方式，前饋通道為PID調(diào)節(jié)，控制對(duì)象水箱里的水溫[10]。為了對(duì)水箱里的水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與控制，采用DS18B20進(jìn)行溫度檢測。如下圖1。對(duì)于計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，采用計(jì)時(shí)的計(jì)費(fèi)方式，一旦檢測到脈沖，電磁水閥打開，同時(shí)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，當(dāng)檢測第二個(gè)脈沖時(shí)，水閥關(guān)閉并且停止計(jì)費(fèi)，顯示本次用水所花的費(fèi)用。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)框圖</b></

11、p><p>　　四、課題研究進(jìn)度計(jì)劃</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)期限：自2011年6月7日至2012年4月21日。</p><p>　　2011年6月7日至2011年8月1日:明確任務(wù)，查找資料，確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2011年8月1日至2011年9月1日:寫文獻(xiàn)綜述，外文翻譯</p><p>　　

12、2011年9月1日至2011年11月3日：完成開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯</p><p>　　2011年11月3日至2012年1月1日：完成主電路系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)；</p><p>　　2012年1月1日至2011年3月1日：完成按鍵輸入和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的軟件調(diào)試；</p><p>　　2012年3月1日至2012年4月4日：撰寫畢業(yè)論文，完善與修改畢業(yè)論文；做好論文答辯

13、的PPT資料，準(zhǔn)備答辯，并提交所有電子文檔材料。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉天.基于單片機(jī)的恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].IT技術(shù)，2009（3）：29-34. </p><p>　　[2] 劉迎春，葉湘濱.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].第4版.北京：國防科技大學(xué)出版社，2002：17-33.

14、</p><p>　　[3] 陶永華，新型PID控制及其應(yīng)用[M].第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[4] 王福瑞，單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[5] 孫洪程，過程控制工程設(shè)計(jì)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．</p><p>　　[6] 何希才, 薛永毅，

15、傳感器及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.</p><p>　　[7] 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M].華中理工大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[8] 胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：京電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[9] 雷建軍，朱華，祝磊，顧德英.基于Fuzzy_PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)。