關于多點溫度采集控制系統的開題報告
多點溫度采集控制系統的開題報告
一、 綜述部分
1、課題的開發背景與需求分析
溫度是工業、農業生產中常見的和最基本的參數之一，在生產過程中常需對溫度進行檢測和監控，采用微型機進行溫度檢測、數字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產效率和產品質量、節約能源等都有重要的作用。伴隨工業科技、農業科技的發展，溫度測量需求越來越多，也越來越重要。但是在一些特定環境溫度監測環境范圍大,測點距離遠,布線很不方便。這時就要采用無線方式對溫度數據進行采集。
多路無線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、農業、環保、服務業、安全監控等工程中，例如：城市路燈故障檢測和供電線路防盜監視、城市居民小區供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業生產測控、農業生產溫度測控、環保工程、故障監控工程等。考慮到許多工業環境中對多點溫度進行監控，一般需要測量幾十個點以上。本文設計多路無線溫度監控系統。
2、調研分析
在現代化的工業生產中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數。例如：在冶金工業、化工生產、電力工程、造紙行業、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和室內中的溫度進行檢測和控制。采用STC89C51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且能大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業生產中經常會遇到的問題。
在人類的生活環境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業生產中常見的工藝參數之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關，因此溫度控制是生產自動化的重要任務。對于不同生產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世紀工業革命以來，工業發展對是否能掌握溫度有著絕對的聯系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫藥等等行業，能說多少乎80%的工業部門都不得不考慮著溫度的因素。
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測量模塊的硬件設計。
（3）在硬件設計基礎上，進行整體系統流程設計和功能模塊的軟件設計，利用匯編語言進行編譯、調試和仿真。
本研究設計的控制系統主要特點是：（1）采用單片機控制設計，實現多點溫度采集、數據無線傳輸送、多路控制溫度、濕度、無線報警（2）由ST89C51控制溫度測控系統的設計完成后，將實現以 一種基于DS18B20的數字溫度計設計方案。簡要闡述了溫度傳感器DS18B20的性能指標、工作原理、時序以及工作過程。利用主板STC89C52單片機控制DS18B20進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，與通過鍵盤設置的上限及下限值進行比較，系統根據比較結果進行相應的控制操作。并且選用8279芯片實現鍵/顯的功能，將結果送到LCD顯示。硬件框圖見1所示：
2. 元器件選擇
在考慮性能/價格比的前提下,在本次設計中我選擇最容易實現產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：多個數字溫度傳感器DS18B20組成一個溫度檢測電路；
（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；多個按鍵；
（6）報警器：1個蜂鳴報警器；
（7）無線傳送模塊：nRF905。
3. 系統軟件功能模塊設計圖
利用層次圖來表示系統中各模塊之間的關系。層次方框圖是用樹形結構的一系列多層次的矩形框描繪數據的層次結構。樹形結構的頂層是一個單獨的矩形框，它代表完整的數據結構，下面的各層矩形框代表各個數據的子集，最底層的各個矩形框代表組成這個數據的實際數據元素（不能再分割的元素）。隨著結構的精細化，層次方框圖對數據結構也描繪得越來越詳細，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開始，沿著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問上是緊密相連的。每個模塊的功能都是按照在調研中搜集的資料進行編排制作的圖2是系統的功能模圖。
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