基于开关量控制的水浴恒温控制器设计

毕业设计(论文)开题报告

题目： 基于开关量控制的水浴恒温控制器设计——软件部分

院（系）     电子信息工程学院         

专    业     电气工程及其自动化       

班    级         090410班            

姓    名           张琛               

学    号         090410129            

导    师          师公社              

2013年 3月 5日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。

2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。

3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。

4． 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2005年11月26日”。

1.毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）

1.1 题目背景

温度是包括压力、液位、流量等五大工业基本测量参数之首，也是工业生产过程中最常见的参数之一。在工业生产过程中，很多物理和化学变化都与温度有着密切的关系，因此对温度进行准确的测量和控制具有十分重要的意义。

温度控制系统自诞生至今已取得了长足的发展，尤其是近几年软件技术和硬件技术，包括线性系统，时变系统，非线性系统等的日新月异使温度控制系统的发展更为迅猛。其次，自动控温和远程控制中心已逐渐取代手动控制的分散局部控制站。另外温度控制的概念也有了很大的扩充，它不仅包括数据采集与处理、基本过程控制，还包括先进的管理系统、优化和调度等。

1.2 国内外相关研究情况

我国在温度控制领域发展大致可分为三个阶段：

第一阶段：基地式仪表。四十年代初，由于石油、化工、电力等行业对自动化的需求，出现了基地式仪表。这种仪表将测量、记录、调节仪表组装在一个表壳里，结构简单，价格低廉，但其功能不高。

第二阶段：单元组合式仪表。随着大型工业企业的出现，生产向综合自动化和集中控制的方向发展，人们将仪表按功能划分，制定出若干种能够完成一定功能的标准单元，各单元之间以规定的标准信号相互联系，这样的仪表精度可以提高。

第三阶段：微机控制阶段。随着微电子技术的发展，大规模集成电路制造的成功和微处理器的问世，使得温度控制发展到微机控制阶段。

发达国家在温度控制领域的自动化技术比较高，并且检测仪表和计算机控制系统较为完善。其计算机控制系统采用的形式大多是集散系统和分布式系统，并且具备先进的控制算法，大大促进了温度控制系统的发展。

1.3 研究意义

电加热水浴恒温控制具有升温单向性、大惯性、大滞后、时变性、依靠环境自然冷却降温的特点。传统的控制方法是温度低于设定值时，持续加热；高于设定值时，停止加热。这种方法容易使加热过程温度有很大的过冲，在其恒温过程中，温度波动也较大。                                                 

针对传统的水浴恒温加热过程温度过冲大等不足，设计一种基于开关量控制的水浴恒温控制器，其具有温度控制精确、过冲小、参数设定简单、掉电保持、温度变化趋势一目了然等特点。

2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1 本设计主要内容：

1）、典型51内核的单片机系统软件（采用STC系列单片机）。

2）、实时时钟读出、改写（采用DS1302）。                        

3）、水温采集及转换(数字温度传感器, 采用DS18B20)。            

4)、温控调节算法。                                               

5)、TFT液晶屏温度显示(含字模提取相关，采用GYTF018LB35B0M)。  

6)、光电隔离驱动及输出主控部分。                                 

7）、键盘及设定子程序。                                           

8）、常规可靠性设计。

2.2 本设计采用的温控方法：

温度较低时，持续加热；温度接近时，断续加热；温度高于设定值时，停止加热。本控制器设定参数具有掉电保持功能，下次开机不用重新设定，方便连续作业；除了数字显示当前温度外，更能显示温度曲线，使其变化趋势一目了然。温度传感器采用数字温度传感器，硬件设计简单，大大减小了有信号转换引起的误差。

2.3 研究方案或措施：

1）.控制器设计

控制器由实时时钟、数字温度传感器、单片机、TFT液晶屏、输出继电器、按键等部分组成。 

其工作原理图如图所示：

其控制系统整体框图如图示：

接通电源后，初始化模块可读取上一次存储的两个设定值，由于键盘接口与STCC52单片机的I/O接口相连，通过按键盘来对时间间隔、温度高低进行设定即可对这两个设定值参数进行重新设定并保存。接通温度传感器后，通过数字温度传感器DS18B20可读取当前温度值。实时时钟芯片则用于显示当前系统运行时间，DS1302时钟芯片能实现数据与出现该数据的时间同时记录，当获取了当前的时钟信息后，通过程序可转换为相应的字符串，然后通过TFT液晶屏显示出当前温度值，设定值和运行时间等。

若当前温度值与设定温度值相差在某一值（例如：3C）时，持续加热；当小于3C时，断续加热；当高于设定值时，断开HT4100F继电器；断续加热时，继电器交替通断。

3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作

3.1 本课题研究的重点及难点：

2、开题报告装订入毕业设计（论文）附件册。

附件（本页不打印）：

参考文献注释格式

1.学术期刊：  作者.论文题目.期刊名称，出版年份，卷(期)：页次

如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：

[1] 李峰,胡征,景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报，2001,17(3):315～324

[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7

2.学术会议论文集：作者.论文题目.文集编者姓名.学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次

例如：

[3] 司宗国，谢去病，王群.重子湮没快度关联的研究.赵维勤，高崇寿编.第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105

3.图书：著者.书名.版本.出版地：出版者，出版年.页次

如果该书是第一版则可以略去版次。

例如：

[4]韩其智，孙洪洲.群论.北京：北京大学出版社，1987.101

4.预印本：作者.论文题目.预印本编号（出版年份）

例如：

[5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu.The leading power corrections to the structure functions.hep—ph/9810548(1998)

5.学位论文：作者.论文题目.学士(或硕士、博士)学位论文. 保存地点：保存单位，年份

例如：

[6] 陈异.纳米粒子形貌控制研究.硕士学位论文.北京：中国科学院,2002

6.电子文献：主要责任者. 电子文献题名.电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期

例如：

[7]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. http://www.caycd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16

7.专利：专利所有者.专利名称.专利国别：专利号，日期.

例如：

[8] 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，19-07-26.