温度监控系统毕业设计

合集下载

本科毕业论文PID温控系统的设计及仿真

本科毕业论文PID温控系统的设计及仿真

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生毕业论文题目PID温控系统的设计及仿真学生指导教师学院信息科学与工程学院专业班级完成时间年月摘要温度是工业控制的主要被控参数之一。

可是由于温度自身的一些特点,如惯性大,滞后现象严重,难以建立精确的数学模型等,给控制过程带来了难题。

要对温度进行控制,有很多方案可选。

PID 控制简单且容易实现,在大多数情况下能满足性能要求。

模糊控制的鲁棒性好,无需知道被控对象的数学模型,且在快速性方面有着自己的优势。

研究分析了PID 控制和模糊控制的优缺点,把两者相互结合,采用了用模糊规则整定P K 、I K 两个参数的模糊自整定PID 控制方法。

本研究以电烤箱为控制对象,用MATLAB 软件对PID 控制、模糊控制和参数模糊自整定PID 控制的控制性能分别进行了仿真研究。

仿真结果表明PID 对于对象模型复杂和模型难以确定的控制系统具有很大的局限性,不能满足调节时间短、超调小的技术要求。

由于模糊控制的理论(如量化因子和比例因子的确定问题)并不完善,其可能获得的控制性能无法把握,而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。

参数模糊自整定PID 控制吸收前两种方法的长处,满足了调节时间短、超调量为零且稳态误差较小的控制要求。

因此本论文最终确定采用参数模糊自整定PID 控制方案。

本系统硬件采用了以 AT89C52 单片机为核心的温度控制器,选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道,同时双向晶闸管和SSR 构成后向通道,由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。

关键词:单片机,PID ,模糊控制,仿真ABSTRACTTemperature is one of the main parameters in the industrial process control.Yetthere are difficultiesto have a good control oftemperature becauseof the characteristics of the temperature itself:the temperature inertia is great, its time-lag is serious and it is hardto establish an accurate mathematical model.There are many methods to be selected in order to control a system. The PID controlis simple,easily realized andin most casesit meetsthe control demand. Fuzzy control has the advantage of quickness,itsrobustness is good and there is no needto know theobject ’smathematical model.This paper analyses the advantages and disadvantages of both PID control and fuzzycontrol and es to the method of bining them together,fuzzy self-tuningPID control. In this method,P K and I K of the PID controller are adjusted by fuzzy control rules .In the paper simulations of PID control, fuzzy control and fuzzyself-tuning PID control are done by MATLAB to control a electric oven.Conclusions are that for those control objects of which models are plicated or hard to establish,the PID method has limitation and doesn ’t meet the control demand. As the fuzzy control method theory is not perfect, a good control performance cannot be expected. And it could easily cause the steady-state error for it is restricted by limited grades of the fuzzy rules.Finally the fuzzy self-tuning PID control method is selected, since it meets the control demands.In this paper AT89C52 is used as controller, toward access is posed of K which is used as the temperature sensor and MAX6675.Backward access is posed of bidirectional thyristor and SSR. Man-machine circuit is posed of keyboard, LED and warning unit, etc.Key words :Micro Controller, PID Control, Fuzzy Control, Simulation目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 课题的提出及意义11.2 控制系统背景介绍11.3 当代温控系统及智能算法2第二章温控系统的设计52.1 温控系统的总体设计52.1.1 温控系统设计的基本原则52.1.2 温控系统的结构及设计62.2 温控系统的硬件设计72.2.1 前向通道设计72.2.2 后向通道设计102.2.3 人机通道设计11小结15第三章系统控制方案163.1 PID 控制163.1.1 PID的概述163.1.2 PID 控制的基本理论及特点163.2 模糊控制183.2.1 模糊控制的概述183.2.2 模糊控制的基本原理及特点183.3 模糊PID 控制19小结21第四章仿真研究224.1 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境simulink224.2 仿真和优选234.2.1 控制对象模型234.2.2 仿真和方案选择25小结32第五章总结与展望335.1 主要工作容335.2 工作小结335.3 存在的问题及未来的方向34结束语35参考文献36第一章绪论1.1 课题的提出及意义温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。

风冷式电力变压器温度监控系统设计(毕业设计)

风冷式电力变压器温度监控系统设计(毕业设计)

关键词:单片机;变压器冷却系统;风机故障;油温采集
I
兰州工业学院毕业论文
Abstract
Power transformer is the important equipment in power system.In order to protect the transformer, to ensure the safety of the power supply system, reliable operation, the need to monitor the temperature of the transformer, high voltage alarm, tripping over temperature.Due to exist in the traditional control system of simple, electric power transformer capacity differ big fan protection way, measurement parameters is not accurate, cooling way different, and the size of the load, and running environment, design a set of intelligent transformer temperature monitoring system.Intelligent transformer temperature controller based on MCU as the core, using PT100 sensors, the direct embedment in transformer windings, the temperature measurement and control of three-phase.Implements of transformer oil temperature collection, LED display, data wireless transmission, real-time and refer to the oil temperature real-time control on the operation condition of the fan.When the fan is faulty, the controller can also signal fault alarm and protection, in order to ensure the safe operation of the transformer and other equipment.

温度控制系统的设计_毕业设计论文

温度控制系统的设计_毕业设计论文

温度控制系统的设计_毕业设计论文摘要:本文基于温度控制系统的设计,针对工况不同要求温度的变化,设计了一种通过PID控制算法实现温度控制的系统。

该系统通过传感器对温度进行实时监测,并将数据传输给控制器,控制器根据设定的温度值和反馈的实际温度值进行比较,并通过PID算法进行控制。

实验结果表明,该温度控制系统具有良好的控制性能和稳定性。

关键词:温度控制系统;PID控制;控制性能;稳定性1.引言随着科技的发展,温度控制在很多工业和生活中都起到至关重要的作用。

温度控制系统通过对温度的监测和控制,可以保持系统的稳定性和安全性。

因此,在各个领域都有大量的温度控制系统的需求。

2.温度控制系统的结构温度控制系统的结构主要包括传感器、控制器和执行器。

传感器负责对温度进行实时监测,并将监测到的数据传输给控制器。

控制器根据设定的温度值和反馈的实际温度值进行比较,并通过PID控制算法进行控制。

执行器根据控制器的输出信号进行操作,调节系统的温度。

3.PID控制算法PID控制算法是一种常用的控制算法,通过对控制器进行参数调节,可以实现对温度的精确控制。

PID算法主要包括比例控制、积分控制和微分控制三部分,通过对每一部分的权值调节,可以得到不同的控制效果。

4.实验设计为了验证温度控制系统的性能,我们设计了一组温度控制实验。

首先,我们将设定一个目标温度值,然后通过传感器对实际温度进行监测,并将数据传输给控制器。

控制器根据设定值和实际值进行比较,并计算控制信号。

最后,我们通过执行器对系统的温度进行调节,使系统的温度尽量接近目标温度。

5.实验结果与分析实验结果表明,通过PID控制算法,我们可以实现对温度的精确控制。

在设定目标温度值为40℃的情况下,系统的稳态误差为0.5℃,响应时间为2秒。

在不同工况下,系统的控制性能和稳定性都得到了有效的保证。

6.结论本文基于PID控制算法设计了一种温度控制系统,并进行了相应的实验验证。

实验结果表明,该系统具有良好的控制性能和稳定性。

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文研究课题:仓库温湿度监测系统设计研究方案:一、引言:仓储行业对于温湿度的监测十分重要,对于一些特定的货物,如食品、药品等,温湿度的变化都会对其质量产生重要影响。

设计一套仓库温湿度监测系统,可以实时地监测温湿度数据,并进行分析与提取,对于提高仓储物品的质量和管理效率具有重要意义。

本文旨在探讨仓库温湿度监测系统设计的关键技术及实施情况,并为解决实际问题提供参考。

二、研究目标:1. 设计一个集温湿度采集、传输与分析为一体的仓库温湿度监测系统。

2. 通过采集的温湿度数据,结合已有研究成果,提出新的观点和方法,并对数据进行分析得出结论。

3. 探索更准确、稳定的温湿度监测技术,并建立相应的模型和算法。

三、方案实施情况:1. 硬件设计:a. 选择合适的传感器,可通过数字接口与主控板连接,并能准确地测量仓库内的温湿度。

b. 设计合适的电源供应系统,保证传感器和主控板的正常工作。

c. 开发合适的数据存储与传输模块,实现温湿度数据的存储与传输。

2. 软件设计:a. 完成主控板的固件开发,实现温湿度数据的采集、处理与传输。

b. 开发后台数据库和管理系统,实现温湿度数据的存储、管理与分析。

c. 设计用户界面与工具,方便用户实时地查看仓库温湿度数据,并进行数据分析与决策。

3. 实验环境与调试:a. 确定实验环境,建立标准的温湿度模拟环境。

b. 进行传感器的校准与测试,确保测量准确性。

c. 进行实验数据的采集与传输测试,验证系统的稳定性与可靠性。

四、数据采集与分析:1. 根据实验与调试所得的数据,使用合适的数据采集工具进行记录。

2. 对采集到的温湿度数据进行整理与分析,采用统计学方法和图表可视化工具,得出数据的基本特征与规律。

五、结论:通过本次实验与调研,我们成功地设计出了一套仓库温湿度监测系统,能够实时地采集、传输和分析仓库内的温湿度数据。

在已有研究成果的基础上,我们提出了一些新的观点和方法,并对数据进行了深入分析。

毕业设计stm32

毕业设计stm32

毕业设计:基于STM32的智能温湿度检测系统引言智能温湿度检测系统是一种能够实时检测和监控环境温度和湿度的系统,广泛应用于仓储、办公室、工厂等场所。

本文介绍了一种使用STM32微控制器搭建的智能温湿度检测系统的设计和实现。

设计目标本设计的目标是开发一种低功耗、高精度的智能温湿度检测系统,能够实时监测环境温湿度并提供数据记录和报警功能。

同时,该系统还具备良好的可扩展性,能够与其他设备进行数据通信和远程控制。

系统设计硬件设计本系统的硬件主要由STM32微控制器、温湿度传感器、液晶显示屏、按键和蜂鸣器等组成。

1.STM32微控制器:选择STM32F103C8T6,具备高性能、低功耗和丰富的接口资源。

2.温湿度传感器:采用DHT11数字温湿度传感器,具有简单、经济和稳定的特点。

3.液晶显示屏:使用1602液晶显示屏,能够通过显示温湿度数据和系统状态。

4.按键:设计了4个按键,用于系统设置和菜单导航。

5.蜂鸣器:用于温湿度异常时的报警提醒。

软件设计本系统的软件设计主要包括STM32固件程序和上位机监控程序两部分。

1.STM32固件程序:使用STM32CubeMX进行初始化配置和代码生成,通过定时器中断实现温湿度数据的采集和处理,通过串口通信实现数据传输和控制。

2.上位机监控程序:使用C#编写上位机程序,通过串口与STM32进行通信,实现数据的监控、记录和远程控制。

用户可以通过上位机设置查询间隔、报警阈值等参数。

系统实现系统实现主要包括硬件的搭建和软件的编程两个步骤。

硬件搭建方面,按照硬件设计进行电路连接和元件的布局,保证各元件之间的正常通信和协作。

软件编程方面,通过STM32CubeMX生成初始化代码,编写主程序和中断服务函数。

在上位机监控程序方面,使用C#编写串口通信程序,并进行数据处理和界面设计。

系统测试和评估系统测试主要针对温湿度检测精度、报警功能和系统稳定性进行评估。

通过与标准仪器进行对比测试,验证系统的测量精度。

PID温控系统的设计及仿真毕业论文

PID温控系统的设计及仿真毕业论文

PID温控系统的设计及仿真毕业论文摘要:本论文针对PID温控系统的设计和仿真展开研究。

首先,介绍了PID控制器的基本原理和工作方式,并分析了PID控制器在温控系统中的应用。

然后,基于MATLAB/Simulink软件,建立了PID温控系统的数学模型,并进行了系统的仿真。

通过对比分析不同PID参数的变化对温度控制系统的影响,最终得到了最优的控制参数。

关键词:PID控制器,温控系统,MATLAB,仿真1.引言温控系统在日常生活中被广泛应用,例如家用温度控制、工业生产过程中的温度控制等。

PID控制器作为一种经典的控制方法,被广泛应用于温控系统中。

本论文旨在设计一个PID温控系统,并通过仿真实验分析不同PID参数对系统性能的影响,从而得到最优的控制参数。

2.PID控制器原理及应用PID控制器是一种反馈控制器,根据控制量与设定值之间的差异来调整输出信号。

它由比例环节、积分环节和微分环节组成,可以有效地抑制温度偏差、提高控制系统的稳定性和精度。

PID控制器在温控系统中的应用十分广泛。

通过对温度传感器采集到的信号进行处理,PID控制器可以实时调整控制系统的输出信号,从而控制温度在设定范围内波动。

PID控制器的参数调整对于系统性能和稳定性具有重要影响。

3.温控系统的数学模型建立基于PID控制器的温控系统可以用数学模型来描述。

以温度T为控制对象,控制量为输出温度U,设定温度为R,PID控制器的输出为Y。

根据温控系统的动力学特性,可以建立如下的数学模型:T * dY(t)/dt = Kp * (R - Y(t)) + Ki * ∫(R - Y(t))dt + Kd * d(R - Y(t))/dt其中Kp为比例系数,Ki为积分系数,Kd为微分系数。

4.温控系统的仿真实验通过MATLAB/Simulink软件,搭建了PID温控系统的仿真模型。

根据数学模型,设定了温度的变化范围和输出的控制参数。

在仿真实验中,通过对比分析不同PID参数的变化对温度控制系统的影响。

毕业设计(论文)-基于CC2530的温度监测系统设计

毕业设计(论文)-基于CC2530的温度监测系统设计

编号:( )字 号本科生毕业设计题目:姓名: 学号: 班级:二〇一四年六月基于CC2530的温度监测系统设计 信息工程2010-4班中国矿业大学本科生毕业设计姓名:学号:********学院:信息与电气工程学院专业:信息工程设计题目:基于CC2530的温度监测系统设计专题:指导教师:华钢职称:教授二〇一四年六月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院信息与电气工程学院专业年级信息2010级学生姓名李明达任务下达日期:2013年12月30日毕业设计日期:2013年12月30日至2014年6月10日毕业设计题目:基于CC2530的温度监测系统设计毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:1.设计基于CC2530的无线温度检测节点;2.多个节点组成一跳网络;3.节点可睡眠;4.设计节点软件;5.简单设计上位机软件院长签字:指导教师签字:年月日指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本文主要对煤矿监控系统中温度的监测进行研究和分析,根据国内目前对于温度监测方法的研究,设计了一种基于CC2530的温度监测系统。

本文首先对本课题的研究意义及国内发展现状进行分析和研究,详细比较了几种现有的温度监测方法,根据煤矿监控系统所处的复杂环境需要,提出了基于CC2530的温度监测系统设计。

随后本文对设计所采用的ZigBee无线自组网技术和ZigBee开发套件进行了简要介绍,并对设计所采用的Z-Stack协议栈的工作流程作详细介绍。

远程温度监测系统设计本科论文

远程温度监测系统设计本科论文

题目远程温度监测系统设计学生姓名学号所在学院物理与电信工程学院专业班级电子信息工程1204 指导教师完成地点博远楼2016 年 6 月18日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级电子信息工程学生姓名一、毕业论文﹙设计﹚题目远程温度监测系统设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自___2016__年__ 2 _月_ 20_日起至__ 2016__年 6 月_ 20 _日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求:温度远程监控在工业控制领域中有着十分重要的意义,在许多工业场合,需要对一些分散的、无人值守的现场温度数据进行定实时采集,同时发送简单的控制命令。

传统温度远程监控系统的实现方式一般都需要自己建设并维护有线或无线网络,维护费用高。

随着通信技术的发展,原有的远程监控系统已日益不能满足多方面的要求,温度数据无线传输设计。

系统主要由现场温度监测端,数据传输模块和监控端组成,数据的传输由NRF24L01模块完成。

具体要求如下:1、用微处理器(单片机或ARM)控制监控现场的温度信息采集和数据发送;2、采用温度传感器DS18B20和无线收发模块NRF24L01对试验现场温度数据进行远程无线测量和控制;3、完成系统的软件硬件设计;五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献:[1]黄贤武,郑筱霞.传感器原理及其应用[M].成都:电子科技大学出版社, 2010.[2]俞国亮.MCS-51单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2010.[3]李斯伟,雷新生.数据通信技术[M].北京:人民邮电出版社,2009.[4]谢自美.电子线路设计实验测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.六、进度安排:2月20日─3月1日:查阅资料、完成英文资料翻译并准备开题报告. 3月2日─4月1日:完成开题报告,完成监控系统的监控软件设计.4月2日─5月1日:完成监控系统的硬件系统设计. 5月2日─5月30日:搭建硬件系统并进行测试验证. 准备验收。

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代生活和工业生产中,对环境温湿度的准确监测和控制具有重要意义。

温湿度的变化可能会影响产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。

因此,设计一个可靠、精确且易于使用的温湿度监测系统是十分必要的。

本毕业设计旨在基于单片机技术开发一款实用的温湿度监测系统。

二、系统总体设计(一)系统功能需求该监测系统应能够实时采集环境的温度和湿度数据,并将其显示在屏幕上。

同时,系统应具备数据存储功能,以便后续分析和查询。

此外,还应设置报警阈值,当温湿度超出设定范围时能发出警报。

(二)系统组成本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。

传感器模块负责采集环境温湿度数据,选用了精度高、稳定性好的DHT11 温湿度传感器。

单片机控制模块作为系统的核心,采用了 STC89C52 单片机,负责处理传感器采集到的数据、控制其他模块的工作以及进行逻辑判断。

显示模块采用了液晶显示屏(LCD1602),能够清晰地显示当前的温湿度值。

存储模块使用了 EEPROM 芯片,用于保存历史数据。

报警模块则通过蜂鸣器和指示灯实现,当温湿度异常时发出声光报警。

三、硬件设计(一)传感器接口电路DHT11 传感器与单片机通过单总线进行通信,连接时需要注意数据线的上拉电阻。

(二)单片机最小系统STC89C52 单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路。

时钟电路采用晶振和电容组成,为单片机提供稳定的时钟信号。

复位电路用于系统初始化和异常情况下的复位操作。

(三)显示电路LCD1602 通过并行接口与单片机连接,需要配置相应的控制引脚和数据引脚。

(四)存储电路EEPROM 芯片通过 I2C 总线与单片机通信,实现数据的存储和读取。

(五)报警电路蜂鸣器通过三极管驱动,指示灯通过限流电阻连接到单片机的引脚,由单片机控制其工作状态。

四、软件设计(一)主程序流程系统上电后,首先进行初始化操作,包括单片机内部寄存器的设置、传感器的初始化、显示模块的初始化等。

简单的电子毕业设计

简单的电子毕业设计

简单的电子毕业设计电子毕业设计是大学生在专业学习结束后,展示自己所学知识和技能的一种机会。

它是学生们通过实践来巩固和应用所学理论知识的重要环节。

在这篇文章中,我将探讨一个简单的电子毕业设计的案例,以展示学生如何运用所学知识来解决实际问题。

在这个案例中,我们的主人公是一位电子工程专业的学生,他希望设计一个简单的温度监测系统。

这个系统可以实时监测室内温度,并将数据显示在LCD屏幕上。

此外,他还希望能够通过手机APP来远程监控温度,并在温度超过一定范围时收到警报通知。

首先,这位学生需要选择合适的传感器来监测温度。

他选择了一款数字温度传感器,这种传感器可以直接输出数字信号,非常方便。

接下来,他需要设计一个电路来连接传感器和LCD屏幕。

他使用了一块微控制器来处理传感器的输出信号,并将数据转换为LCD屏幕可以显示的格式。

在电路设计完成后,学生需要编写相应的程序来控制微控制器的工作。

他使用了C语言来编写程序,通过读取传感器的数据并将其显示在LCD屏幕上。

此外,他还编写了一个简单的手机APP,通过蓝牙与微控制器通信,实现远程监控和警报功能。

完成了硬件和软件的设计后,学生进行了一系列的测试和调试工作。

他首先验证了传感器的准确性和稳定性,确保它能够准确地监测室内温度。

然后,他测试了LCD屏幕的显示效果,并确保数据能够正确地显示。

最后,他测试了手机APP的功能,并确认它能够与微控制器正常通信。

在整个设计过程中,这位学生遇到了一些挑战和困难。

例如,他发现传感器的输出信号有时会受到干扰,导致温度数据不准确。

为了解决这个问题,他使用了滤波器来去除干扰信号,确保温度数据的准确性。

此外,他还遇到了一些编程上的问题,通过查阅资料和请教老师,最终成功解决了这些问题。

通过这个简单的电子毕业设计案例,我们可以看到学生们在实践中运用所学知识的能力。

他们不仅需要掌握理论知识,还需要具备实际操作和问题解决的能力。

在这个过程中,他们不断面对挑战和困难,通过思考和实践来解决问题。

体温监测器设计毕业论文(设计)

体温监测器设计毕业论文(设计)

体温监测器设计毕业论文(设计)引言体温监测器是一种用于测量人体体温的设备,近年来受到了越来越多的关注。

特别是在当前全球爆发的疫情背景下,准确监测体温对于控制疫情传播至关重要。

本文旨在设计一种体温监测器,具有高精度、便捷操作和实时监测等特点。

设计目标本设计的体温监测器旨在实现以下目标:1. 高精度:准确测量体温,并具有较小的误差范围。

2. 便捷操作:设计简单易用的界面,方便用户进行体温测量。

3. 实时监测:实时显示体温数据,并提供警报功能。

设计思路为了满足上述目标,本文采用以下设计思路:1. 温度传感器:选择高精度的温度传感器,能够实时获取体温数据。

2. 数据处理:使用微控制器进行数据处理和分析,确保测量结果准确无误。

3. 显示界面:设计液晶显示屏,以直观方式展示体温数据和测量结果。

4. 警报功能:当体温超过设定的预警值时,触发警报系统发出提醒。

设计实施本设计的实施步骤如下:1. 配置硬件:选择合适的温度传感器和微控制器,并进行连接。

2. 编程开发:编写适当的程序代码,使得温度传感器能够与微控制器进行通信和数据处理。

3. 界面设计:设计用户友好的界面,包括液晶显示屏和操作按钮。

4. 警报系统:设置预警温度值,并编写程序以触发警报系统。

5. 测试和优化:对体温监测器进行测试,根据测试结果进行必要的优化和改进。

结论该体温监测器设计具有高精度、便捷操作和实时监测的特点,能够准确测量并显示体温数据。

本设计的实施步骤包括硬件配置、编程开发、界面设计、警报系统和测试优化。

通过设计和实施这一体温监测器,可以有效帮助人们进行体温监测,提高疫情防控效果。

注:本文所述设计仅供参考,具体实施时需结合实际情况进行详细设计和调整。

(完整版)基于单片机的温度监控系统毕业设计论文

(完整版)基于单片机的温度监控系统毕业设计论文

1 绪论1.1 课题背景本课题要求实现温室温度的自动检测和控制,能够显示温室温度,当温度超出正常范围时系统发出报警信号。

温度是工业生产过程中最普遍、最重要的检测参数之一。

任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关。

温度检测和控制都直接与安全生产、节约能源等技术经济指标相联系。

温度测量在工业、民用、军事等领域占有重要的地位。

航空、汽车、家电、科研等领域都需要温度测试设备,用于测试和确定电工、电子及其他产品及材料进行高温、低温、交变温度或恒定试验的温度环境的变化,判断当检测目标的温度值达到警示条件时发出警告信号。

一般系统运行时,温度不可过高,温度检测系统可以设定一个报警值,对于温度超过该温度值时进行声光报警,提示管理人员尽快断电对设备进行检修,这样就可以防止温度过高对电机、部件所造成的损坏,避免造成更大的损失[2-3]。

传统的温度检测系统采用热电阻、热敏电阻、热电偶等传感器作为感测器件,采用差动放大器进行放大,用单片机进行数据处理,最终显示出温度值。

本设计的核心部件用精密温度传感器,专门负责现场温度的测量、变换和数字量化,选用单片机作为微控制器进行温度采集,然后将采集到的温度值的数据利用微控制器将当前温度显示出来。

通过RS-485总线将当前采集到的温度值发送到PC机,在控制室的观察人员能够及时准确的监视当前温度情况。

1.2 课题现状温度检测具有广泛的应用性,在工业、民用、军事等领域都有着极其重要的应用。

1.2.1 CPU温度检测现在的电脑主板具有老式主板所没有的CPU温度检测报警功能。

CPU 温度过高会导致系统工作不稳定或者死机,甚至损坏CPU等,所以对CPU 的温度检测是很重要的。

它会在CPU温度超出安全范围时发出警告检测。

温度的探头有两种:一种集成在处理器之中,依靠BIOS的支持;另一种是外置的,在主板上面可以见到,通常是一颗热敏电阻。

它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值,让温度检测电路探测到电阻的改变,从而改变温度数值。

基于温湿度监控系统毕业设计毕业论文[管理资料]

基于温湿度监控系统毕业设计毕业论文[管理资料]

摘要温湿度监控是人们对居室要求的重要指标之一,也是影响人体健康的重要因素之一。

为了保证对温湿度良好的监测和控制,本文采用数字式温湿度传感器SHTll来设计居室温湿度监测系统,以达到简化软硬件系统设计,提高测量精度的目的。

首先介绍了SHTll的结构特点、接口电路,以及温湿度测量系统的软硬件设计方案,最后基于AT89C51单片机和光电耦合器设计了电路简洁、大大节省I/O口资源的居室温湿度监控系统,保证了由AT89C51单片机输出的弱电来控制外围的强电电路,本设计不仅仅只是在原理上可行,而且在实际运用中也了能实现对人们居室温湿度的精确测量与控制,该电路简单且工作稳定,集成度高,操作方便、灵活,对满足人们居室环境的要求具有一定的实用价值和意义。

关键字:AT89C51单片机,SHT11,LM016L,光电耦合器ABSTRACTThe temperature and humidity control to the requirements of the bedroom is people important indexes, and also one of the important factors affect human health of one. In order to guarantee to the temperature and humidity good monitoring and control, this paper using digital temperature and humidity sensors to design SHTll bedroom temperature and humidity monitoring system, in order to achieve the simplified the hardware and software system design, improve the accuracy of measurement purposes. First introduced the structure characteristics of the SHTll, interface circuit, and the temperature and humidity measurement system hardware and software design scheme, then based on AT89C51 single-chip microcomputer and photoelectric coupling control circuit design the simple circuit, save the I/O mouth of temperature and humidity control system resources bedroom, ensure the electricity output by AT89C51 single-chip microcomputer to control in the outer reaches of the high voltage circuit, this design is not just in principle on feasible, but also in the practical application of the bedroom can realize to people the precise measurement of the temperature and humidity and control, the circuit is simple and stable operation, high level of integration, convenient operation, flexible, to meet the requirements of the people bedroom environment has certain practical value and meaning. Keywords:AT98C51,SHT11,LM016L ,Photoelectric coupled circuit目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪言 (3) (3) (3) (5)2 系统设计方案的研究 (6) (6) (7)3 硬件的设计89C51芯片 (7)SHT11传感器 (8)LCD LM016L显示模块 (10) (11)4 软件系统与实现 (12)P ROTEUS简介 (18)C语言介绍 (18)K EIL 软件介绍 (19)仿真结果 (19) (19) (19) (20)5 总结与展望 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)1 绪言改革开放以来,人们对生活质量要求显著提高,对自己居室的环境要求也越来越高,这对以从事居室装修工人来说是一个机遇,同时也是一个挑战,而基于单片机的温湿度控制系统对解决这个问题有着非常重大的意义。

毕业设计26浙江理工大学远程温度监控系统设计

毕业设计26浙江理工大学远程温度监控系统设计

摘要本论文对远程温度数据的采集与控制温度进行了详细的阐述。

主要讲述了一个在计算机远程控制下,利用单片机对远程温度进行采集显示并控制温度的增长。

同时通过PC机对PWM波输出进行PID调整。

并给出其软硬件设计及调试。

在论文完成过程中,主要进行了以下工作:1.对系统要求进行分析,并设计系统的整体结构2.把整体细分化,对每个模块进行详细设计3.绘制原理图和PCB图,并制成实验板4.按照硬件电路,编写软件程序5.调试阶段,调试各软、硬件模块,编写测试程序,验证系统的可用性,最后制成系统样机。

本论文主要对远程温度采集与控制系统进行了较详细的阐述。

软件的三大模块:采集模块、PID控制、上下位机通讯,并对主要芯片的使用做了说明。

对硬件电路的数据采集、数据设定及显示部分作较详细的阐述。

介绍了整体硬件的实现方案。

另外,在本文中,还介绍了在绘制原理图和PCB图时所用的工具及需要注意的问题。

例如,电源线、地线等问题,及检查PCB图时所用的高亮度显示的方法。

关键词:温度采集 PID控制上下位机通信Abstract :This study will discuss how to gather three temperature data .This system use the temperature sensor of 7109 .it could gather and keep temperature data . The Computer sets temperature by communicating with SCM.after gathering the temperature date ,it can display the data on the Computer . In the completion of the thesis, I mainly carry through hereinafter job:1.Analyze the requirement of the system, and design the whole structure of the system.2.Subdivide the whole, and design each module in particular3.Protract schematic plot and PCB plot, and crank out experiment board4.Write software procedure according to hardware circuit5.In debugging moment, debug each software and hardware module, write testing procedure, validate the usability of the system, and finally crank out the system sampleThis thesis will discuss the part of long-distance temperature ‘s gathering and contron. The software is set by three part :1.the part of temperature gatering 2.the pid contron munication between computer and scmIn addition, in the text, it also introduces the tools used in protracting schematic plot and PCB plot and the problems required attendant. Such as, power supply wire、ground wire and so on, and the way of highlight display in examining the PCB plot.I hope everybody can present criticisms and point out mistakes so that I can correct in the thesis, hereon, thank especially the tutor who help me accomplish my graduate design.Keywords: temperature gather PID contron communication between compuer and scm目录中英文摘要 (1)第一章概述 (3)1.1 本课题研究背景及意义 (4)1.2本课题的可行性分析 (4)1.3设计要求 (5)1.4预期研究成果......................................................... ..(5) 第二章系统简介 (6)2.1 系统总体方案设计 (6)2.2 硬件各模块的设计 (6)第三章软件开发与调试 (9)3.1软件设计 (9)3.2测量模块程序及框图 (9)3.2.1数据采集子程序 (11)3.2.2温度参数计算子程序 (12)3.2.3PWM波生 (15)3.2.4 下位机通信子程序 (16)3.2.5 状态子程序 (18)3.3 上位机程序设计 (20)第四章调试中出现的问题 (26)结束语 (27)注释、参考文献 (28)附录 (29)第一章概述1.1本课题研究背景及意义现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中,例如钢铁的水溶温度,不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现,这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代社会中,温湿度的监测在许多领域都具有重要意义,例如农业生产、仓储管理、工业制造以及室内环境控制等。

为了实现对温湿度的准确、实时监测,基于单片机的温湿度监测系统应运而生。

本毕业设计旨在设计并实现一种基于单片机的温湿度监测系统,以满足实际应用中的需求。

二、系统总体设计方案(一)系统功能需求分析本系统需要实现对环境温湿度的实时采集、数据处理、显示以及超限报警等功能。

能够在不同的环境中稳定工作,并具有较高的测量精度和可靠性。

(二)系统总体结构设计系统主要由单片机控制模块、温湿度传感器模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。

单片机作为核心控制器,负责协调各个模块的工作,温湿度传感器用于采集环境温湿度数据,显示模块用于实时显示测量结果,报警模块在温湿度超限时发出警报,电源模块为整个系统提供稳定的电源。

三、硬件设计(一)单片机控制模块选择合适的单片机型号,如 STC89C52 单片机,其具有丰富的资源和良好的性价比。

单片机通过 I/O 口与其他模块进行通信和控制。

(二)温湿度传感器模块选用 DHT11 数字温湿度传感器,该传感器具有体积小、功耗低、测量精度高、响应速度快等优点。

通过单总线方式与单片机进行数据传输。

(三)显示模块采用液晶显示屏(LCD1602)作为显示设备,能够清晰地显示温湿度测量值。

通过并行接口与单片机连接。

(四)报警模块使用蜂鸣器和发光二极管作为报警装置,当温湿度超过设定的阈值时,蜂鸣器发声,发光二极管闪烁。

(五)电源模块设计稳定的电源电路,为整个系统提供 5V 直流电源。

可以采用电池供电或者通过电源适配器接入市电。

四、软件设计(一)系统主程序设计主程序主要负责系统的初始化、各模块的协调控制以及数据处理和显示。

首先对单片机进行初始化,包括设置 I/O 口状态、定时器和中断等。

然后循环读取温湿度传感器的数据,并进行处理和显示,判断是否超过阈值,若超过则启动报警。

温湿度智能监控系统的设计-毕业设计-好

温湿度智能监控系统的设计-毕业设计-好

温湿度智能测控系统摘要本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统,通过在LCD1602 上实时显示室内环境的温度和相对湿度。

系统采用集温湿度传感器与A/D 转换器为一体的DHT90 传感器芯片,通过单片机AT89C52 处理进行显示,其它模块包括了实时时钟/日期产生电路和超限报警处理电路,对所测量的值进行实时显示和报警处理。

本文介绍了基于ATMEL 公司的AT89C52 系列单片机的温湿度实时测量与控制系统和显示系统的设计,包括介绍了硬件结构原理,并分析了相应的软件的设计及其要点,包括软件设计流程及其程序实现。

系统结构简单、实用,提高了测量精度和效率。

关键词:温湿度测控DHT90 传感器AT89C52 单片机LCD1602AbstractThe design and implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humidity measurement LCD1602. System adopts set temperature and humidity sensor and A/D converter for DHT90 chip microcontroller processing, through that other modules including real-time clock/date produce circuit and the off-gauge alarm circuit, the value of measurement for real-time display and alarm.The paper introduces the ATMEL company based on AT89C52 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real-time display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure.System structure is simple,practical, and improve the measuring precision and efficiency.Keywords:temperature and humidity control, DHT90, LCD1602,AT89C52目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 温度、湿度数据采集与监测技术的发展历程 (2)1.2 内外温度和湿度测量的发展史 (3)2 系统总体设计 (6)2.1 系统功能设计 (6)2.2 系统设计原则 (6)3 方案论证与比较 (8)3.1 3.2 3.3 3.4数据采集部分 (8)控制部分 (9)显示部分 (10)系统框架图 (10)4 系统硬件结构 (11)4.1 温湿度传感器DHT90 (13)4.1.1 温湿传感器DHT90 的简介 (13)4.1.2 接口说明 (14)4.1.3 温湿传感器DHT90 的工作过程 (14)4.1.4 输出转换为物理量 (16)4.2 AT89C52 (18)4.2.1 主要性能参数 (18)4.2.2 功能特性概述 (18)4.2.3 特殊功能寄存器 (21)4.2.4 存储器结构 (23)4.2.5 看门狗定时器 (24)4.2.6 定时器2 (25)4.2.7 中断 (27)4.3 单片机最小系统的设计 (27)4.3.1 复位电路设计 (27)4.3.2 时钟电路设计 (28)4.3.3 报警电路 (28)4.3.4 键盘设定模块 (29)4.3.5 稳压电路 (30)4.4 软件设计 (30)5系统软件设计 (31)6仿真与调试 (32)6.1 仿真 (32)6.2 硬件调试 (33)总结 (35)致谢 (37)参考文献 (38)附件 (39)前言在现代工业现场,随着科技的进步和自动化水平的提高,电缆的用量越来越大,电缆的安全保护已成为不可忽视的问题。

温度采集与控制系统设计毕业论文.doc

温度采集与控制系统设计毕业论文.doc

第一章绪论本章介绍了温度采集与控制系统设计的背景与意义,通过本章,可以了解温度传感器和单片机的发展状况以及相关技术的发展状况。

1.1 课题背景与意义温度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,而在当今,我国农村锅炉取暖,农业大棚等多数都没有实时的温度监测和控制系统,还有部分厂矿,企业还一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实时监测与控制。

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,传统的温度控制器的控制精度普遍不高,不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。

人们对于温度监测技术的要求日益提高,促进了温度传感器技术的不断发展进步。

温度传感器主要经历了三个发展阶段:模拟集成温度传感器、模拟集成温度控制器、智能温度传感器。

温度传感器的发展趋势:进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片机测温系统等高科技的方向迅速发展。

自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来,80年代的单片机技术进入了快速发展的时期。

近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝着快速,高性能的方向发展,从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。

单片机主要用于控制,它的应用领域遍及各个行业,大到航天飞机,小至日常生活中的冰箱、彩电,单片机都可以大显其能。

单片机在国内的主要的应用领域有三个:第一是家用电器业,例如全自动洗衣机、智能玩具;第二是通讯业,包括手机、电话和BP机等等;第三是仪器仪表和计算机外设制造,例如键盘、收银机、电表等。

除了上述应用领域外,汽车、电子行业在外国也是单片机应用很广泛的一个领域。

它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多、能灵活的组装成各种智能控制装置,由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪表中的误差的修正、线性处理等问题。

11.2 本课题的研究内容与目标设计以STC89C52单片机为系统控制核心,结合DS18B20温度传感器、12864液晶显示、BM100无线模块、报警、升温和降温指示灯几部分电路,构成了一整套温度检测,报警及控制系统。

参考论文-基于西门子S7-200PLC的温度控制系统设计毕业论文

参考论文-基于西门子S7-200PLC的温度控制系统设计毕业论文

基于西门子S7-200 PLC的温度控制系统设计毕业论文第一章前言1.1 课题研究背景温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。

在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足轻重的作用。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制,所采用的加热方式,燃料,控制方案也有所不同。

例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等;燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。

温度控制系统的工艺过程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器(PLC)可编程控制器是一种工业控制计算机,是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。

它具有抗干扰能力强,价格便宜,可靠性强,编程简单,易学易用等特点,在工业领域中深受工程操作人员的喜欢,因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用[2]。

目前在控制领域中,虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具,特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统(DCS)。

但就其控制策略而言,占统治地位的仍然是常规的PID控制。

PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型[3]。

PID的使用已经有60多年了,有人称赞它是控制领域的常青树。

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

在组态概念出现之前,要实现某一任务,都是通过编写程序来实现的。

编写程序不但工作量大、周期长,而且容易犯错误,不能保证工期。

组态软件的出现,解决了这个问题。

对于过去需要几个月的工作,通过组态几天就可以完成.组态王是国内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的,组态王具有流程画面,过程数据记录,趋势曲线,报警窗口,生产报表等功能,已经在多个领域被应用[4]。

基于单片机的温度控制系统的毕业设计论文

基于单片机的温度控制系统的毕业设计论文

基于单片机的温度控制系统的毕业设计论文温度控制系统是一种通过控制温度传感器感知到的温度值,以达到用户设定的目标温度的自动控制系统。

在工业、农业、医疗和家庭等领域中,温度控制系统广泛应用于保温、散热、恒温和冷却等需要稳定温度环境的场合。

本论文将重点介绍基于单片机的温度控制系统的设计与实现。

该系统采用单片机作为控制核心,结合温度传感器、显示器、执行器等硬件,通过软件实现对温度的监测和控制。

首先,系统硬件部分包括温度传感器、单片机、显示器、执行器等元件的选取和电路的搭建。

温度传感器负责实时感知环境的温度,将采集到的温度值通过模拟信号传递给单片机。

单片机作为控制核心,负责接收和处理温度传感器的数据,通过控制执行器的开关状态,实现对温度的调节。

同时,可以将温度数值通过显示器显示出来,方便用户实时监测。

其次,系统软件部分包括单片机程序的编写和功能实现。

通过编写程序,实现温度的读取、控制和显示等功能。

具体包括读取温度传感器的数值,判断是否达到用户设定的目标温度,如果超过目标温度,控制执行器关闭,否则控制执行器打开,以使温度保持在设定的范围内。

同时,将温度数值转化为适合显示的格式,并通过显示器显示出来。

系统软件的编写需要考虑实时性和准确性,确保温度控制的稳定性和精确性。

最后,论文还将介绍系统的测试和优化。

通过对温度控制系统的测试,验证系统硬件和软件的正确性和稳定性。

并在测试的基础上,对系统进行优化,提高控制效果和系统性能。

本论文的研究内容主要包括基于单片机的温度控制系统的硬件设计和软件编程,以及系统的测试和优化。

通过对温度控制系统的设计和实现,研究单片机在温度控制领域的应用,为进一步的研究和应用提供参考和借鉴。

优秀毕业设计 毕业论文 基于单片机的室内温度监控系统的设计

优秀毕业设计 毕业论文 基于单片机的室内温度监控系统的设计

原创性声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师指导下,独立进行研究取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外,论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名:日期指导教师签名:日期确定了温度监控系统的总体设计方案,包括系统各组成硬件、系统电路设计及系统软件设计等方面。

利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。

对传感器理论单片机实际应用有机结合进行了研究,详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程,以及实现热电转换的原理过程。

电路及软件设计方面,利用Protel99软件对系统的电路原理图进行了设计,并生成了电路板。

对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

整个系统的核心是进行温度监控。

传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。

关键词:A/D转换模块;数据传输模块;温度;Protel99;传感器;Determine the temperature monitoring system design program, including system component hardware, system circuit design and system software design and so on. In this paper, microcomputer with the sensor technology development and design of the temperature monitoring system. Paper sensor combination of the practical application of theory of SCM in detail about the use of thermistor temperature as a thermal sensor to detect the process, and the realization of the principle of thermoelectric conversion process. Circuit and software design, use of software systems Protel99 circuit schematic for the design and build the circuit boards. Function of each part of the article, realize the process in detail. The core of the system for temperature monitoring.Sensors of various physical quantities can, chemical content and biomass signals into electrical signals so that people can use computers for automatic measurement, information processing and automatic control, but they have varying degrees of the influencing factors such as temperature drift and nonlinearity .Sensors are used to measure and control system, its performance directly affects the system performance. Therefore, not only to master the structure of various types of sensors, theory and performance, but also must understand the sensor interface circuit through the appropriate adjustments to meet the signal processing, display and control requirements, and only through the application examples of the principles of sensor and intelligence sensor instance of understanding, to the sensors and information communications and information processing combine to adapt to sensor production, research, development and application.Key words: A / D converter module; data transfer module; temperature ; Protel99; sensor;目录前言 (1)1 绪论 (2)1.1温度监控技术的研究背景 (2)1.2温度监控技术的研究现状 (3)1.2.1国外研究现状 (3)1.2.2国内研究现状 (3)2 设计要求 (5)2.1 设计要求 (5)2.2 研究对象的数学模型 (5)3 系统硬件的设计 (6)3.1 单片机和电路设备选择 (6)3.2温度监控系统的组成框图 (10)3.3温度监控系统的结构图 (11)3.4系统硬件的电路设计 (12)4 系统软件的设计 (17)4.1硬件系统分析 (17)4.1.1 温度变换程序模块 (17)4.1.2 温度非线性转换程序模块 (17)4.1.3单片机控制流程图 (19)4.2 软件设计 (20)4.3 程序调试 (22)4.3.1硬件调试 (22)4.3.2软件调试 (22)总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)致谢 (32)基于单片机的室内温度监控系统的设计前言温度监控系统广泛应用于社会生活的各个领域,适用于家电、食品、汽车、材料和电力电子等行业.随着科技水平的提高,温度监控系统作为实现设备小型化,智能化和自主知识创新的重要元素,目前在国防、航空、交通、能源、工业、通信和人们日常生活等各个领域,越来越发挥着极其重要的作用. 对传感器技术要求越来越高,需求越来越迫切。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

引言随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。

传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。

因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。

另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

温度传感器是其中重要的一类传感器。

其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。

为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。

文中传感器理论单片机实际应用有机结合,详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程,以及实现热电转换的原理过程。

本设计应用性比较强,设计系统可以作为生物培养液温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。

课题主要任务是完成环境温度检测,利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。

设计后的系统具有操作方便,控制灵活等优点。

本设计系统包括温度传感器,A/D转换模块,输出控制模块,数据传输模块,温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。

文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。

1 设计要求1.1 控制要求(1)生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内,这主要在控制程序设计中考虑。

温度控制范围为15 ~25,升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度,保温阶段温度控制精度为 0.5度。

图1.1.1温度控制曲线(2)微机自动调节正常情况下,系统投入自动。

(3)模拟手动操作当系统发生异常,投入手动操作。

(4)微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值,控制量的输出。

1.2 受控对象的数学模型生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究,而温度是影响生物繁殖的重要因素。

本系统要求长时间监视培养液的温度,并对当前的温度进行控制。

本控制对象为生物繁殖用培养液,采用继电器进行控制。

2 系统的硬件配置2.1 单片机和系统总线单片机:PIC16F877A(PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机)。

显示系统:商用计算机。

用户内存:256M RAM。

系统总线:RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)RS232 C有25条线,,分为5个功能组,包括4条数据线,11条控制线,3条定时线,7条备用线和未定义线。

操作系统:Windows 2000。

2.2硬件介绍计算机工作的外围电路设备(1)温度传感器温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下:①补偿型NTC热敏电阻 B值误差范围小,对于阻值误差范围在5%的产品,其一致性、互换性良好。

适合于一般精度的温度测量和计量设备。

②外型结构和尺寸:图2.2.1 温度传感器结构尺寸图③主要技术参数:时间常数≤30S测量功率≤0.1mW使用温度范围-55~+125℃耗散系数≥6mW/℃额定功率0.5W④降功耗曲线:图2.2.2温度传感器功耗曲线图(2)核心处理单元MicroChip PIC16F877A单片机MicroChip PCI16F877A单片机主要性能:具有高性能RISC CPU仅有35条单字指令。

除程序指令为两个周期外,其余的均为单周期指令。

运行速度:DC-20M时钟输入。

DC-200ns指令周期。

8K*14个FLASH程序存储器。

368*8个数据存储器(RAM)字节。

引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容。

中断能力(达到14个中断源)。

8级深度的硬件堆栈。

直接,间接和相对寻址方式。

上电复位(POR)。

上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。

监视定时器(WDT),它带有片内可靠运行的RC振荡器。

可编程的代码保护。

低功耗睡眠方式。

可选择的振荡器。

低功耗,高速CMOS FLASH/EEPROM工艺。

全静态设计。

在线串行编程(ICSP)。

单独5v的内部电路串行编程(ICSP)能力。

处理机读/写访问程序存储器。

运行电压范围2.0v到5v。

高输入/输出电流25mA。

商用,工业用温度范围。

低功耗:在5v,4MHz时典型值小于2mA。

在3v,32KHz时典型值小于20uA。

典型的静态电流值小于1uA。

外围特征:Timer 0 :带有预分频的8位定时器/计数器。

Timer 1 :带有预分频的16位定时器/计数器,在使用外部晶体时钟时在SLEEP期间仍能工作。

Timer 2 :带有8位周期寄存器,预分频和后分频器的8位定时器/计数器2个捕捉器,比较器和PWM模块。

其中:捕捉器是16位的,最大分辨率为12.5nS。

比较器是16位的,最大分辨率为200nS。

PWM最大分辨率为是10位。

10位多通道模/数转换器。

带有SPI(主模式)和I2C(主/从)模式的SSP。

带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送(USART/RCI)。

带有RD,WR和CS控制(只40/44引脚)8位字宽的并行从端口。

带有降压的复位检测电路。

(3)RS-232-C接口电路计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。

由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。

在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。

RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。

它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。

它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。

①接口的信号内容实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的,在计算机通讯中一般只使用3-9条引线。

RS-232-C最常用的9条引线的信号。

②接口的电气特性在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。

即:逻辑。

“1”,-5~-15V;逻辑“0”+5~+15V 。

噪声容限为2V。

即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”,高到-3V的信号作为逻辑“1”。

③接口的物理结构RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。

所以采用DB-9的9芯插头座,传输线采用屏蔽双绞线。

④传输电缆长度由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下,传输电缆长度应为50英尺,其实这个4%的码元畸变是很保守的,在实际应用中,约有99%的用户是按码元畸变10~20%的范围工作的,所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。

图2.3.1 Max232结构图(4)继电器继电器是具有隔离功能的自动开关,广泛用于遥控,遥测,通信,自动控制,机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。

继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件,它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。

在本系统中,继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路,实现对生物培养液温度的监测和自动控制(5)半导体降温片及电阻加热丝①半导体制冷器是根据热电效应技术的特点,采用特殊半导体材料热电堆来制冷,能够将电能直接转换为热能,效率较高。

其工作原理如图2.5.1:图2.5.1半导体降温片工作原理图半导体制冷片由许多N 型和P 型半导体之颗粒互相排列而成,而N P 之间以一般的导体相连接而成一完整线路,通常是铜、铝或其他金属导体,最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来,陶瓷片必须绝缘且导热良好,通上电源之後,冷端的热量被移到热端,导致冷端温度降低,热端温度升高。

它的外观如图2.5.2所示。

2)本控制系统是对生物培养液进行温度监控,故太快的温度变化对生物繁殖显图2.5.2半导体降温片外观图②本控制系统是对生物培养液进行温度监控,过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的,因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。

正视图侧视图3 温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统,组成部分见图3.1。

其中数字控制器的功能由单片机实现。

图3.1温度控制系统的组成框图培养皿的传递函数为),1/()(1+=-s Ke s G s τττLT =θ,其中τ1为电阻加热的时间常数,θ为电阻加热的纯滞后时间,T θ为采样周期。

A/D 转换器可划归为零阶保持器内,所以广义对象的传递函数为]/)1[()1/([)(11s Ts e s Ke s G s --⨯+-=τθ (3-1-1)广义对象的Z 传递函数为)/1/)11(]}/)1[()]11/{[)(1111-------=-⨯+-=z eT e Kz s e s s Ke Z z G T L Ts ττθτ (3-1-2) 所以系统的闭环Z 传递函数为)1/()1()1/(/)1[()(//1ττθτT T L s Ts e e z s e s e Z z --------=+⨯-=Φ (3-1-3)系统的数字控制器为)(G /)()(D )(E /)(U 1z z z z z Φ===L T T e T T T z e z e e K e z e ---------------1/1/1//11/)1(]1)[1(/)1)(1(ττττ (3-1-4)写成差分方程即为)1()1()1()(//L k u e k u e k u T T ---+-=--ττ)1(/)1()1()1(/)()1(1/1//1//τττττT T T T T e K k e e e e K k e e -----------+ (3-1-5)令 )1(/)1(1//0ττT T e K e a ----=)1(/)1(1/1//1τττT T T e K e e a -----= τ/1T e b -=,τ/21T e b --=,得)1()1()1()()(2110L k u b k u b k e a k e a k u --+-+--= (3-1-6) 式中)(k e ——第k 次采样时的偏差;)1(-k e ——第1-k 次采样时的偏差; )1(-k u ——第1-k 次采样时的偏差;4 温度控制系统结构图及总述图4.1温度控制系统结构图图4.1中温度传感器和Micro Chip PIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道,用于采集培养皿内的温度信号。

相关文档
最新文档