恒温箱单片机控制系统设计开题报告

 2022-12-08 10:12

1. 研究目的与意义

背景:随着现代智能控制技术的不断发展,温度控制在工业生产,医疗,家电,农业等领域的应用也更加广泛,取得了巨大的社会和经济效应,温度控制系统发挥着越来越重要的作用。对于不同领域不同场合常用的控制电路应根据其所要求的性能指标而有所不同,从而完成对温度的预期控制,所以设计出一款理想且使用精准的温度控制系统是非常那个有价值和有意义的。

自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展,以及自动控制理论和设计方法发展的推动下,国外恒温控制系统发展迅速,并在智能化,自适应参数的自整定等方面取得了很大的科技成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先,并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。虽然温度控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛,但从国内生产的温度控制器及技术来讲,其总体发展水平仍然不高,同国外的日本、美国、德国等先进国家相比,仍然有着较大的差距。

温度传感器用用范围广,具有巨大的市场前景,但是在常规的环境参数中由于温度受其因素影响较大,较为敏感,所以温度也是很难校准的一个物理量。市场上常见的温度传感器以电压输出为主要形式,它的主要缺点是缺乏产品的互换性,通用性。常规方法测量温度误差大、准确度低、测量滞后的时间长。在温度控制实现过程中,大量采用的任然是传统的PID控制算法,参数整定复杂,往往需要在线反复调试,尤其是对象模型不精确时,根据理论设计所的参数无法保证系统的性能,难以达到理想的效果。恒温箱是一个典型的一阶大惯性,纯滞后的对象,因为受到其它参数的影响较大,恒温箱的精确模型难以建立,因此传统的温度控制方法难以满足。

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2. 研究内容与预期目标

研究内容

设计一个恒温箱控制系统,温度可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度升高降低时实现自动调节,以保持与设定的温度基本不变。

预期目标

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3. 研究方法与步骤

选用AT89C2051单片机为中央处理器,通过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集,将采集到的信号传送给单片机,在由单片机对数据进行处理控制显示器,并比较采集温度与设定温度是否一致,然后驱动恒温箱的加热或制冷。系统由硬件和软件两部分组成,其中硬件:温度传感器,显示,控制,报警设计;软件:显示程序设计,控制程序设计,温度报警的设计。

研究步骤:

(1)选择合适的温度传感器芯片。显然,本文中的核心器件是单片机和温度传感器,单片机采用常用的51单片机即可,而温度传感器的选择则需慎重。

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4. 参考文献

(1)王兆安、刘进军主编 电力电子技术 北京 机械工业出版社 2009(2)陈建明主编 电气控制与PLC应用北京 电子工业出版社 2014(3)张洪润,孙悦等著.单片机原理及应用.清华大学出版社.2008(4)张晓华.系统建模与仿真.张晓华主编.清华大学出版社.2006(5)黄汉云.太阳能光伏发电应用原理.化学工业出版社.2010(6)冯建华.单片机应用的系统设计与产品开发.人民邮电出版社.2004(7)坂本正文(编).王自强(译).步进电机应用技术.科学出版社.2010(8)张培仁,张志坚,高修群.十六位单片微处理器原理及应用.清华大学出版社.2005(9)Dan Chiras,Robert Aram(编).张春朋,姜齐荣(译)太阳能光伏发电系统.机械工业出版社.2011(10)赵明智,张晓明,宋士金.太阳能光伏发电技术及应用.北京大学出版社.2014(11)金庆发编著传感器技术与应用[M].机械工业出版社.1994.(12)李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京航空航天大学出版社.1996.(13)陈玉宏.自动控制原理[M].重庆大学出版社,2003(14)彭伟.单片机C语言程序设计实训[M]. 北京航空航天大学出版社,2010(15) 苏建徽,余世杰,赵为.硅太阳电池工程用数学模型.太阳能学报. 2001.(16)裴云庆.开关稳压电源的设计和应用[M].北京:机械工业出版社,2010.(17) 孙孝金.太阳能电池阵列模拟器的研究与设计[D].济南:山东大学,2009.(18) 朱丽.一个光伏阵列模拟器的设计[D].合肥:合肥工业大学,2007.(19) 刘万明.数字式太阳能阵列模拟器的研究[D].成都:电子科技大学,2009.(20) 谢文涛.新型光伏阵列模拟器的研究与设计[D].杭州:浙江大学,2007.(21)杜柯.基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究[D].武汉:华中科技大学,2006.(22)陈亚爱.开关变换器控制技术综述[J].电器应用,2008,27(4):4-10.(23) Cho J G,Sabate J A,Zero-voltageZero-current Switching Full-bridge PWM converter for High Power Applications,IEEE,Trans 0n Power Electronics,1996

5. 工作计划

1)1周2022.2.26-3.2 毕业实习总结;(2)2周2022.3.5-3.9 毕业设计开题、确定毕业设计方案;(3)3周—4周2022.3.12-3.23 学生进行毕业设计需求分析、(4)5周—6周2022.3.26-4.6 学生进行毕业设计方案设计阶段;(5)7周—8周2022.4.9-4.20 毕业设计框架设计初步完成(或初步的样机设计);(6)9周—10周2022.4.23-5.4 毕业设计详细设计成型;(7)11周—12周2022.5.7-5.18 毕业设计中期检查;(8)13周—14周2022.5.21-6.1 完成毕业设计、设计装置(软件)等;(9)15周2022.6.4-6.8 完成毕业设计(论文)修改完善毕业设计、设计装置(或软件)等,指导教师审阅毕业设计(论文);(10)16周2022.6.11-6.15 指导教师、评阅教师评阅毕业设计后修改;(11)16周末2022.6.18-6.22 毕业设计专业分组答辩。

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