1. 研究目的与意义
室温控制无论是在工业生产过程中,还是在日常生活中都起着非常重要的作用,而当今,我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统,部分厂矿,企业还-直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪。无法实现温度数据的测量与控制。随着社会经济的高速发展,越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高,不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。
在温度控制中,由于受到温度被控对象特性( 如惯性大、滞后大、非线性等)的影响,使得控制性能难以提高,有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
2. 研究内容和预期目标
研究内容:
设计叙述了基于单片机的智能温度控制系统的设计,包括了硬件组成和软件设计,该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集,把温度转换成变化的电压,然后有放大器将信号放大,通过A/D转换器,将模拟电压信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最为核心的器件是单片机,AT89C51,它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,另一方面,将采集到的数字温度电压值经计算机处理得到相应的温度值,送到LED显示器,以数字形式显示测量的温度。整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机AT89C51实现其控制功能。整个系统结构紧凑,简单可靠,操作灵活,功能强大,性能价格比高,较好的满足了现代生产能和科研的需要。
3. 国内外研究现状
目前,国内在温室自动控制方面的研究已经实现了在一定面积内对各种环境因子的综合控制。1996年,江苏理工大学研制成功了一套温室环境控制设备,通过对温室内部温度、湿度、光照及CO2浓度的监控,在150平方的温室内实现了温度、湿度、光照、CO2浓度的综合控制。
当前,国内外利用单片机的温室控制系统软硬件实施方式主要有三种类型。第一种是直接使用单片机以及其他一些外围芯片作为数据采集和控制的装置,不使用上位PC机做数据处理。这种类型的自动控制系统一般以单片机为核心,包括输入模块、控制模块、输出模块等。硬件电路一般由温度传感器及模拟信号处理电路、A/D转换器、单片机、D/A转换器、LED(或LCD)显示器及微打印机、简易键盘、指示报警装置等组成,即为一个单片机的最小应用系统,实现基本的输入输出功能和简单的控制功能。软件设计一般采用中断技术定时采集环境因子参数,然后经过相关的标度转换得到环境因子的参数化值,再通过一定的控制算法与设定值进行比较从而对外设进行控制,一般常用的控制算法是数字PID控制算法,这种算法经过改进可以实现较为稳定和精确的控制。这种系统成本低,又有一定的控制精度,能较好的满足一般农业用户的需求;但由于控制系统的核心-单片机-的数据处理能力及存储器容量的限制,控制精度有限,对生长环境参数要求较高的一些特殊作物不能很好的满足要求,另外如果没有扩展微打印机就无法查询历史温度值,因为单片机的数据存储器数据断电即逝。
4. 计划与进度安排
2022-10-23 至 2022-12-10 同指导老师讨论题目并确定设计课题及初步框架和实现方法。
2022-12-11 至 2022-4-20 制作毕业设计程序
5. 参考文献
[1]何立民.单片机应用文集.北京航空航天大学出版社,1994
[2]李科杰.新编传感器技术手册.国防工业出版社,2001
[3]王志军、姜武中.单片机原理与接口技术.大连理工大学出版社,2002
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