關(guān)于多點(diǎn)溫度采集控制系統的開(kāi)題報告
多點(diǎn)溫度采集控制系統的開(kāi)題報告
一、 綜述部分
1、課題的開(kāi)發(fā)背景與需求分析
溫度是工業(yè)、農業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的和最基本的參數之一，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對溫度進(jìn)行檢測和監控，采用微型機進(jìn)行溫度檢測、數字顯示、信息存儲及實(shí)時(shí)控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節約能源等都有重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農業(yè)科技的發(fā)展，溫度測量需求越來(lái)越多，也越來(lái)越重要。但是在一些特定環(huán)境溫度監測環(huán)境范圍大,測點(diǎn)距離遠,布線(xiàn)很不方便。這時(shí)就要采用無(wú)線(xiàn)方式對溫度數據進(jìn)行采集。
多路無(wú)線(xiàn)溫度采集系統可被廣泛應用于溫度測量或相應的可轉換為溫度量或供電故障監控的工業(yè)、農業(yè)、環(huán)保、服務(wù)業(yè)、安全監控等工程中，例如：城市路燈故障檢測和供電線(xiàn)路防盜監視、城市居民小區供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業(yè)生產(chǎn)測控、農業(yè)生產(chǎn)溫度測控、環(huán)保工程、故障監控工程等�？紤]到許多工業(yè)環(huán)境中對多點(diǎn)溫度進(jìn)行監控，一般需要測量幾十個(gè)點(diǎn)以上。本文設計多路無(wú)線(xiàn)溫度監控系統。
2、調研分析
在現代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數。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(lǐng)域中，人們都需要對各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應爐和室內中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用STC89C51單片機來(lái)對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)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，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數量。因此，單片機對溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì )遇到的問(wèn)題。
在人類(lèi)的生活環(huán)境中，溫度扮演著(zhù)極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數之一，任何物理變化和化學(xué)反應過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)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世紀工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著(zhù)絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫藥等等行業(yè)，能說(shuō)多少乎80%的工業(yè)部門(mén)都不得不考慮著(zhù)溫度的因素。
二、方案論證
控制系統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(數碼管顯示)、鍵盤(pán)接口、蜂鳴報警、單片機電路幾部分組成。
�。�1）根據單片機測試系統的設計原則提出設計方案，構建總體硬件方案和完成系統所需的器件的選擇。
�。�2）根據測控系統的要求，設計應用較為廣泛的幾個(gè)測量模塊的硬件設計。
�。�3）在硬件設計基礎上，進(jìn)行整體系統流程設計和功能模塊的軟件設計，利用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編譯、調試和仿真。
本研究設計的控制系統主要特點(diǎn)是：（1）采用單片機控制設計，實(shí)現多點(diǎn)溫度采集、數據無(wú)線(xiàn)傳輸送、多路控制溫度、濕度、無(wú)線(xiàn)報警（2）由ST89C51控制溫度測控系統的設計完成后，將實(shí)現以 一種基于DS18B20的數字溫度計設計方案。簡(jiǎn)要闡述了溫度傳感器DS18B20的性能指標、工作原理、時(shí)序以及工作過(guò)程。利用主板STC89C52單片機控制DS18B20進(jìn)行數據采集并將數據送至數碼管顯示結果。另外，采集結果可由RS-232-C接口送入計算機顯示并存儲。
1. 系統硬件設計框圖
多點(diǎn)溫度濕度采集控制系統的硬件選用MCS—51系列89C51作為主控中心。為實(shí)現對系統的處理將溫度傳感器、濕度傳感器采集得到的值，與通過(guò)鍵盤(pán)設置的上限及下限值進(jìn)行比較，系統根據比較結果進(jìn)行相應的控制操作。并且選用8279芯片實(shí)現鍵/顯的功能，將結果送到LCD顯示。硬件框圖見(jiàn)1所示：
2. 元器件選擇
在考慮性能/價(jià)格比的前提下,在本次設計中我選擇最容易實(shí)現產(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(gè)數字溫度傳感器DS18B20組成一個(gè)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(gè)按鍵；
�。�6）報警器：1個(gè)蜂鳴報警器；
�。�7）無(wú)線(xiàn)傳送模塊：nRF905。
3. 系統軟件功能模塊設計圖
利用層次圖來(lái)表示系統中各模塊之間的關(guān)系。層次方框圖是用樹(shù)形結構的一系列多層次的矩形框描繪數據的層次結構。樹(shù)形結構的頂層是一個(gè)單獨的矩形框，它代表完整的數據結構，下面的各層矩形框代表各個(gè)數據的子集，最底層的各個(gè)矩形框代表組成這個(gè)數據的實(shí)際數據元素（不能再分割的元素）。隨著(zhù)結構的精細化，層次方框圖對數據結構也描繪得越來(lái)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(lèi)開(kāi)始，沿著(zhù)圖中每條路徑反復細化，直到確定了數據結構的全部細節為止。
本系統一共分為屏幕顯示、鍵盤(pán)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(gè)模塊之間雖然在表面上是相互獨立的，但是在對數據庫的訪(fǎng)問(wèn)上是緊密相連的。每個(gè)模塊的功能都是按照在調研中搜集的資料進(jìn)行編排制作的圖2是系統的功能模圖。
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