毕业设计-温度控制系统-开题报告-文献综述

精品文档 燕 山 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称温度传感与温度过程控制研究 学院（系）里仁学院电气工程系 年级专业07 仪表 2 班 学生姓名饶佳新 指导教师程淑红 完成日期2011.3.15 。1欢迎下载 精品文档 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.国内外研究动态 温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛 用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。温度控制器是一 种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制加热器运 作，从而达到改变用户所需温度的目的。近百年来，温度控制器的发展大致 经历了以下阶段 1模拟、集成机械式温度控制器； 2 电子式智能温度控制器。 目前，国际上新型温度控制器正从模拟式 向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。 现今基于单片机的温度控制系统在生产、安全保护以及节约能源等方 面发挥了着重要作用。近年来，国内基于单片机的温度控制系统在技术上 得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断扩大，市 场占有率逐年增长，进入21 世纪后，智能的温控系统正朝着高精度、多功 能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温控器和网络温控器、研 制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。 但是比起国外，我们仍处 于起步晚，高度低，技术创新能力薄弱的状况，技术密集型产品明显落后 于发达工业国家，自主研发产品少，缺乏核心技术是硬伤。就单片而言， 以欧美和日韩的技术最为成熟，他们几乎霸占了智能市场，并制定了相关 的行业标准，在技术方面不断的革新使产品不断的更新换代，使之功能、 精度、安全性等都不断得到新的提升。在这方面我们做的还远远不够，与 发达国家的差距还很大。我们在研究新技术的同时还要加强产业结构的调 整，在产品的科技含量上下功夫，不断地提高产品的科技附加值，使产品 向着更加智能化、的方向发展，努力缩小同发达国家之间的差距。 2.选题的依据和意义 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪 里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18 世纪工业革命以 来，工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系，在冶金、化工、建材、 食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制效果直接影响着产品 。2欢迎下载 精品文档 的质量。在传统的温度控制系统中，对于不同场所、不同工艺、所需温度 高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控 制方法也将不同，产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对 数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而对温度的控制方法多种多 样。因此我们需要一个更加简单、高效、稳定、适用性好的控制系统。 基于当前经济结构的转型和过程控制的智能化的要求， 智能化的控制系 统越来越受到人们的亲睐， 它在节省人力和物力的同时又安全可靠。单片机 作为可编程的控制器在小型的自动控制系统和检测中发挥出越来越来大的 作用。温度作为系统经常需要测量、保持、和控制的一个量，在化工、冶炼、 电力， 以至于日常生活中的空调机和电压力锅等， 都需要对温度进行检测和 控制。但生产过程中经常遇到的温度控制系统具有大的滞后性，单纯采用 PID 算法校正的温度控制系统具有高频扰动大、调整时间长、PID 参数整定 困难、有较大超调量等弊端。但以单片机为核心的温度控制系统，设计成一 个简单实用的温度控制系统。该系统具有控制参数整定方便、控制精度高、 稳定性好、结构简单、价格低廉等优点。克服了传统控制的系统复杂、精度 小、成本大的缺点。适于普遍性生产和应用，对人们的生活和生产效力的提 高有很大作用。 本设计基于单片机系统的温度传感及温度过程控制研究，是对温度控 制一个很好的学习和提升自身的知识水平的机会， 反过来运用自己的知识为 温度控制的发展做点贡献， 为人类工业生产提供更加智能、 更加便捷的环境。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 1．研究的基本内容主要有 本文采用单片机来实现对温度的控制。它的主要组成部分有AT89S51 单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示 和设定温度，实现对温度的自动控制。 首先温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后， 将电压信号放大到 单片机可以处理的范围内；然后经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机； 最后单片机将检测到的温度信息用十进制数码显示温度值并与设定值进行 比较。 如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按 PID 控制算 。3欢迎下载 精品文档 法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元将温度维持在所需温度。 2．拟解决的主要问题 （1）如何测量温度及温度传感器的选择。 （2）如何将所得信号送入单片机。 （3）如何实现将所得的温度送显。 （4）如何实现将所测温度与设置温度对比并且智能调节温度。 （5）智能温度控制的硬件电路设计。 三、研究步骤、方法及措施 本设计的温度控制器可分为三大部分温度检测部分、温度控制部分和 显示部分。 1.温度检测部分 温度检测是温控系统的最关键部分，它只接影响整个 系统的测量、 控制精度。 例如热电偶温度传感器目前在工业生产和科学研究 中已得到了广泛的应用， 它是将温度信号转化成电动势。目前热电偶温度传 感器已形成系列化和标准化，主要优点是它属于自发电型传感器，测量温 度时可以不需要外加电源；结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和 形状的限制；测量温度范围广，高温热电偶测温高达 1800℃以上，低温热 电偶可测-260℃以下， 目前主要用在高温测量工业生产现场中。热电阻温度 传感器是利用电阻值随温度升高而增大这一特性来测量温度的， 目前应用较 为广泛的热材料是铜和铂。在铜电阻和铂电阻中，铂电阻性能最好，非常适 合测量-200960℃范围内的温度。国内统一设计的工业用铂电阻常用的分 度号有 Pt25、Pt100 等，Pt100 即表示该电阻的阻值在 0℃时为 100Ω。随 着半导体集成电路技术的迅速发展， 各种类型的集成温度传感器应用越来越 多。 集成温度传感器的工作原理是利用 PN 结的温度特性制成的，同热电偶、 热电阻等传统的温度传感器相比，集成温度传感器主要特点有灵敏度高； 线性度好，一般不需要线性补偿；测量重复性好；响应速度快。但不足之处 是测量温度较窄，通常为-55150℃。根据本课题设计的要求，可选用集成 温度传感器。 由于温度传感器的直接输出信号一般都非常微弱，为了更好的 测量和显示，需要放大器、滤波器等电路对信号进一步处理。对放大器的要 。4欢迎下载 精品文档 求是精度要高， 输入失调电压和输入失调电流要小， 同时要求抑制共模干扰 信号的能力要强。 2. 温度控制部分实现对温度控制的方法很多，有采用模拟电路实现 的， 也有采用计算机构成的智能控制。 模拟控制温度的方法主要有开关式控 制法、 比例式控制法和连续式控制法。 开关式控制是将检测的温度信号和设 定的温度值通过比较器比较后，驱动一开关器件（一般是继电器）控制加热 器的通断。 如当测量的温度低于设定的温度值时， 驱动电路使继电器接通加 热器的电源，