關(guān)于多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)的開題報(bào)告
多點(diǎn)溫度采集控制系統(tǒng)的開題報(bào)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(jìn)行檢測和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測、數(shù)字顯示、信息存儲及實(shí)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(diǎn)距離遠(yuǎn),布線很不方便。這時就要采用無線方式對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
多路無線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測量或相應(yīng)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(wù)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(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控，一般需要測量幾十個點(diǎn)以上。本文設(shè)計(jì)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(guān)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(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和室內(nèi)中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用STC89C51單片機(jī)來對溫度進(jìn)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(diǎn)，而且能大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)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(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。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(jì)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(bào)警、單片機(jī)電路幾部分組成。
（1）根據(jù)單片機(jī)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則提出設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)應(yīng)用較為廣泛的幾個測量模塊的硬件設(shè)計(jì)。
（3）在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行整體系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)和功能模塊的軟件設(shè)計(jì)，利用匯編語言進(jìn)行編譯、調(diào)試和仿真。
本研究設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要特點(diǎn)是：（1）采用單片機(jī)控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集、數(shù)據(jù)無線傳輸送、多路控制溫度、濕度、無線報(bào)警（2）由ST89C51控制溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成后，將實(shí)現(xiàn)以 一種基于DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案。簡要闡述了溫度傳感器DS18B20的性能指標(biāo)、工作原理、時序以及工作過程。利用主板STC89C52單片機(jī)控制DS18B20進(jìn)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(jì)算機(jī)顯示并存儲。
1. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖
多點(diǎn)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(shí)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(shè)置的上限及下限值進(jìn)行比較，系統(tǒng)根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。并且選用8279芯片實(shí)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(jià)格比的前提下,在本次設(shè)計(jì)中我選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的指標(biāo)的幾種仿真器件如下：
（1）主機(jī)：一臺奔騰D PC機(jī)，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(bào)警器：1個蜂鳴報(bào)警器；
（7）無線傳送模塊：nRF905。
3. 系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計(jì)圖
利用層次圖來表示系統(tǒng)中各模塊之間的關(guān)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(dú)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(shí)際數(shù)據(jù)元素（不能再分割的元素）。隨著結(jié)構(gòu)的精細(xì)化，層次方框圖對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也描繪得越來越詳細(xì)，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(fù)細(xì)化，直到確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的全部細(xì)節(jié)為止。
本系統(tǒng)一共分為屏幕顯示、鍵盤輸入設(shè)置、濕度采集、溫度控制、屏幕顯示、報(bào)警控制六大模塊，每個模塊之間雖然在表面上是相互獨(dú)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(jìn)行編排制作的圖2是系統(tǒng)的功能模圖。
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