關于多點溫度采集控制系統(tǒng)的開題報告

　　多點溫度采集控制系統(tǒng)的開題報告

　　一、 綜述部分

　　1、課題的開發(fā)背景與需求分析

　　溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中常需對溫度進行檢測和監(jiān)控，采用微型機進行溫度檢測、數(shù)字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測量需求越來越多，也越來越重要。但是在一些特定環(huán)境溫度監(jiān)測環(huán)境范圍大,測點距離遠,布線很不方便。這時就要采用無線方式對溫度數(shù)據(jù)進行采集。

　　多路無線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應用于溫度測量或相應的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測和供電線路防盜監(jiān)視、城市居民小區(qū)供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業(yè)生產(chǎn)測控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等。考慮到許多工業(yè)環(huán)境中對多點溫度進行監(jiān)控，一般需要測量幾十個點以上。本文設計多路無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2、調(diào)研分析

　　在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和室內(nèi)中的溫度進行檢測和控制。采用STC89C51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且能大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。

　　在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。自18世紀工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，能說多少乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。

　　二、方案論證

　　控制系統(tǒng)由硬件電路和軟件程序兩部分組成，其中硬件部分主要有溫度采集電路、顯示模塊(數(shù)碼管顯示)、鍵盤接口、蜂鳴報警、單片機電路幾部分組成。

　�。�1）根據(jù)單片機測試系統(tǒng)的設計原則提出設計方案，構(gòu)建總體硬件方案和完成系統(tǒng)所需的器件的選擇。

　�。�2）根據(jù)測控系統(tǒng)的要求，設計應用較為廣泛的幾個測量模塊的硬件設計。

　　（3）在硬件設計基礎上，進行整體系統(tǒng)流程設計和功能模塊的軟件設計，利用匯編語言進行編譯、調(diào)試和仿真。

　　本研究設計的控制系統(tǒng)主要特點是：（1）采用單片機控制設計，實現(xiàn)多點溫度采集、數(shù)據(jù)無線傳輸送、多路控制溫度、濕度、無線報警（2）由ST89C51控制溫度測控系統(tǒng)的設計完成后，將實現(xiàn)以 一種基于DS18B20的數(shù)字溫度計設計方案。簡要闡述了溫度傳感器DS18B20的性能指標、工作原理、時序以及工作過程。利用主板STC89C52單片機控制DS18B20進行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)送至數(shù)碼管顯示結(jié)果。另外，采集結(jié)果可由RS-232-C接口送入計算機顯示并存儲。

　　1. 系統(tǒng)硬件設計框圖

　　多點溫度濕度采集控制系統(tǒng)的硬件選用MCS—51系列89C51作為主控中心。為實現(xiàn)對系統(tǒng)的處理將溫度傳感器、濕度傳感器采集得到的值，與通過鍵盤設置的上限及下限值進行比較，系統(tǒng)根據(jù)比較結(jié)果進行相應的控制操作。并且選用8279芯片實現(xiàn)鍵/顯的功能，將結(jié)果送到LCD顯示。硬件框圖見1所示：

　　2. 元器件選擇

　　在考慮性能/價格比的前提下,在本次設計中我選擇最容易實現(xiàn)產(chǎn)品的指標的幾種仿真器件如下：

　�。�1）主機：一臺奔騰D PC機，偉福仿真器；

　�。�2）主控芯片：MCS-51系列中的89C51芯片；

　　（3）溫度傳感器：多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成一個溫度檢測電路；

　　（4）濕度傳感器：HSM-20G系列的濕度傳感器；

　　（5）編輯鍵/顯：一片8279芯片；LCD1602顯示屏；多個按鍵；

　　（6）報警器：1個蜂鳴報警器；

　�。�7）無線傳送模塊：nRF905。

　　3. 系統(tǒng)軟件功能模塊設計圖

　　利用層次圖來表示系統(tǒng)中各模塊之間的關系。層次方框圖是用樹形結(jié)構(gòu)的一系列多層次的矩形框描繪數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)的頂層是一個單獨的矩形框，它代表完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面的各層矩形框代表各個數(shù)據(jù)的子集，最底層的各個矩形框代表組成這個數(shù)據(jù)的實際數(shù)據(jù)元素（不能再分割的元素）。隨著結(jié)構(gòu)的精細化，層次方框圖對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也描繪得越來越詳細，這種模式非常適合于需求分析階段的需要。從對頂層信息的分類開始，沿著圖中每條路徑反復細化，直到確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的全部細節(jié)為止。

　　本系統(tǒng)一共分為屏幕顯示、鍵盤輸入設置、濕度采集、溫度控制、屏幕顯示、報警控制六大模塊，每個模塊之間雖然在表面上是相互獨立的，但是在對數(shù)據(jù)庫的訪問上是緊密相連的。每個模塊的功能都是按照在調(diào)研中搜集的資料進行編排制作的圖2是系統(tǒng)的功能模圖。

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