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1、 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：施新宁学 号：专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：基于单片机的饮水机温度控制系统设计指 导 教 师:王力 2015 年 月 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器、饮水机、电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。所以使用以AT89C51单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，报警电路等硬件和选用
2、汇编语言编程的软件使其可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上和控制的系统。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。关键词 单片机 饮水机 水温控制 传感器1 研究的目的和意义随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人类带来了方便，其中数字温度计就是一个典型的例子；但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制、智能化控制方向发展。单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以，使产品小型化、智
3、能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。在温度控制中，由于温度受到一些特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得可控性难以提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。温度测控在工业领域具有广泛的应用，随着传感器技术等一系列相关技术的不断地发展，为智能温度测控系统功能、精度的提高和抗干扰能力的增强提供了条件。该系统结构具有价格低廉、精度高、微型化、抗干扰能力强、易扩展等一系列优点。 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行
4、业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和室内中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且能大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方、燃料、控制方案也有所不同。无论你生活在什么地方，从事什么工作，无时无刻
5、不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，几乎80%的工业部门都不得不考虑温度的因素。 我们国家是一个四季分明的国家，因此对温度的需求越来越受人们的关注。大家都讲究时尚、个性化的生活，对室内温度的需求最好要满足自己的要求想高便能高想低便低的品质生活，这就更需要一个完美的温度测控系统。2 国内外发展情况国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世
6、界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，
7、环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。水温是常见的一种被控制的参数，历来是国内外研究的重点，在电热水器、锅炉、家用电器等领域使用广泛。当前对水温控制系统的设计过于复杂、成本较高，不便于推广使用。因此，研究出小型简单低成本的监控系统对于推广是必要的，从而可以减少对资源的浪费等。3 研究/设计的目标 (1) 能够连续测量水的温度值，用十进制数码管来显示水的实际温度。 (2) 能够设定水的温度值，设定范围是3090。(3) 能够实现检测水位防干烧和水温的自动控制，如果设定水温为85，则能使水温保持恒
8、定在85的温度下运行。 (4) 用单片机控制，通过按键来控制水温的设定值，数值采用数码管显示。4 设计方案将所测量的温度和水位信号通过温度传感器和水位传感器送到单片机中，单片机把检测的温度及水位显示在数码管上，再由单片机根据控制策略给出控制量，然后将控制量送到驱动电路，对水温及水位进行控制，从而构成温度控制系统和水位控制系统。本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本设计是基于AT89C51单片机为核心的温度和水位控制系统,温度传感器和水位传感器检测的水温信号和水位信号经调整、通过A/D转换后传入单片机，由单片机对其信号进行相应的处理，从而得到温度控制
9、和检测水位的目的，然后输出在数码管上进行显示。首先要解决的是对温度传感器和水位传感器的用法，各个性能的参数和对内部功能有一个很好的掌握，同时还要对单片机的用法，外围电路（温度和水位检测电路，温度和水位控制电路，单片机串口通信的电路，复位电路，数码管显示电路）的设计接法进行进一步的掌握，最后就是软件编写的部分，温度和水位数据的处理模块，温度和水位数据显示模块，温度和水位控制模块以及串口初始化模块。整个系统的设计以单片机为核心，实现对温度的采样、处理及控制。本系统运行稳定、工作精度高，且通过键盘可以方便地进行参数修改，真正达到对温度的智能控制。系统框图：LED显示键盘输入 绿灯亮停止制热系统AT8
10、9C51温度传感器 达到设定温度水位传感器红灯亮启动制热系统 低于设定温度黄灯亮 低于设定水位黄灯熄灭 高于设定水位饮水机5 方案的可行性分析在设计中，对于水温的测量和控制，采用了温度传感器和压力传感器。通过单片机处理后控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示。系统电路简单可靠，功耗小，抗干扰能力强，且单片机结构可靠，所以此系统在人们日常生活、工业生产和科学研究中可以得到广泛推广和应用。6 设计产品的主要用途和应用领域近年来温度控制系统的应用日益广泛，日常生活和工业生产都需要温度控制系统。应用领域非常的广泛，冷冻库，粮仓，储罐，电信机房
11、，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等参考文献1李建忠.单片机原理与应用M. 西安：西安电子科技大学出版社,2009. P16-P50.2潘永雄.新编单片机原理与应用M. 西安：西安电子科技大学出版社，2003.3肖玲妮等.Protel 99 SEM.北京：清华大学出版社，2003.4刘瑞新.单片机原理及应用教程M. 北京：机械工业出版社，2003.5靳达.单片机应用系统开发实例导航M.北京：人民邮电出版社，2003.6沈红卫.单片机应用系统设计实例M
12、. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.7华成英. 数字电子技术基础M. 北京：高等教育出版社,2002.P178-P182.8谭浩强. C语言程序设计(第三版)M. 北京：清华大学出版社,2005. P49-P86.9陈杰,黄鸿.传感器监测与技术M. 北京：高等教育出版社,2002. P15-P50.10张红润,张亚凡,邓洪.传感器原理与应用M. 北京：清华大学出版社,2008. P35-P38.11童师白,华成英.模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社,1980.12朱清慧,张凤蕊.Proteus教程M. 北京：清华大学出版社,2008.13周润景，张丽娜基于Proteus的电路及
13、单片机系统设计与仿真M北京：北京航空航天大学出版社 ,2006.P321P326.14胡寿松自动控制原理M北京：国防工业出版社，2000.P103P124.15金发庆等编. 传感器技术与应用M. 北京：北京机械工业出版社,2002.16邵惠鹤工业过程高级控制M上海：上海交通大学出版社，1997.5862，78101.17刘建辉. 单片机智能控制技术M. 北京：国防工业出版社，2007.18金锋. 智能仪器设计基础M. 北京：清华大学出版社,2005. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 要研究解决的问题(1) 系统整体方案的比较和各模
14、块方案的比较(2) 掌握各芯片的工作原理(3) 各模块及电路设计2 拟采用的手段本器件采用AT89C51单片机系统进行温度和水位采集与控制温度和水位信号由温度感器和水位传感器采集再输入到AT89C51单片机，同时使温度水位通过LED显示。从而实现对饮水机的温度和水位监控和调节。解决问题的思路和与方法：（1）首先要的是对数字温度传感器和数字水位传感器本身的属性，它的用法，各个性能参数，内部功能有一个很好的掌握，对51单片机的用法外围电路（温度和水位检测电路，温度和水位控制电路，单片机串口通信的电路，复位电路，数码管显示电路）的设计接法进行进一步的掌握。（2）基于AT89C51为核心的单片机温度控制系统，温度信号由温度传感器采集，然后经过转换成数字信号后传入单片机，由单片机对数字信号进行相应的处理，从而得到温度控制的目的，然后输出在数码管上进行显示。（3）最后就是软件编写部分了，软件需要解决对温度的获取并转换模块，温度数据的处理模块，温度数据显示模块，超高（低）温控制模块，串口初始化模块。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1 对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 2015年3月21日所在专业审查意见： 负责人： 2015年3月21日