畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告（理工類(lèi)）設(shè)計(jì)題目恒溫水箱控制器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名陳松學(xué)號(hào)0812102018專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課題的目的意義：隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用，智能化已經(jīng)成為現(xiàn)在溫度測(cè)量的主流發(fā)展方向。溫度是科學(xué)技術(shù)中最近本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度的測(cè)量。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程的重要參數(shù)之一。例如，某些化學(xué)反應(yīng)要在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行一定的時(shí)間才能出現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象；分餾的操作也是要有苛刻的溫度環(huán)境才能正常進(jìn)行以免產(chǎn)生雜質(zhì)；生物工程中的培養(yǎng)基的培養(yǎng)等。此課題的恒溫水箱主要是用于實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)溫度的環(huán)境要求比較苛刻，對(duì)溫度控制的先決條件是必須能夠精確地掌握實(shí)時(shí)溫度。通過(guò)對(duì)恒溫水箱的設(shè)計(jì)，不僅能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)需求，同時(shí)也是讓自己對(duì)protel等專(zhuān)業(yè)軟件在電路設(shè)計(jì)及仿真、51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)編程又一個(gè)深入的學(xué)習(xí)。同時(shí)也讓自己對(duì)開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的系統(tǒng)有了一個(gè)更加深入的認(rèn)識(shí)。二、資料調(diào)研分析：據(jù)調(diào)查分析，溫度傳感器有多種，比較常見(jiàn)的有熱敏電阻，模擬溫度傳感器，數(shù)字溫度傳感器。熱敏電阻的代表為pt1000它用特定的金屬在特定的溫度區(qū)間會(huì)有趨近于線(xiàn)性變化的物理關(guān)系，利用這個(gè)變化關(guān)系通過(guò)測(cè)量電阻來(lái)達(dá)到測(cè)定溫度的目的。因此在使用熱敏電阻做溫度傳感器的時(shí)候還需要為它單獨(dú)再設(shè)計(jì)一個(gè)電路模塊。模擬溫度傳感器的代表為AD590它雖然相較于熱敏電阻有很強(qiáng)的適用性，但是它的輸出還是模擬量“電壓或者電流”因此在使用中還是需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入至單片機(jī)。數(shù)字溫度傳感器的代表為DS18B20，它兼?zhèn)淞四M溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它輸出的試數(shù)字信號(hào)可以與單片機(jī)直連，直接將數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)使用起來(lái)方便而且價(jià)格便宜。因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中選擇最為簡(jiǎn)單方便的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。據(jù)調(diào)查市面上的大多數(shù)的恒溫水箱產(chǎn)品基本都是單純的只有加熱功能，而對(duì)在加熱時(shí)溫度超出預(yù)設(shè)溫度是的辦法也基本只有靠與室溫中和達(dá)到自然冷卻，而本設(shè)計(jì)所采用的方式則是對(duì)加熱系統(tǒng)采用兩個(gè)功率檔，在快接近設(shè)定溫度的時(shí)候讓加熱器進(jìn)行低功率的工作這樣可以保證在探測(cè)到水溫達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)候加熱器是余熱不會(huì)使水箱中的水箱中的水溫上升幅度過(guò)大，這樣就保證了可以在短時(shí)間之內(nèi)達(dá)到預(yù)期溫度的平衡，減少等待時(shí)間。為了達(dá)到控制加熱器在兩種功率之間的快速、安全切換，這里使用了繼電器來(lái)對(duì)它進(jìn)行控制。同樣，在加熱電路的通斷控制也是使用繼電器。通過(guò)對(duì)繼電器的資料調(diào)查分析，可將繼電器分為電磁繼電器，固態(tài)繼電器，磁簧繼電器以及光繼電器。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中不僅有控制單片機(jī)的弱電還有控制加熱器工作的強(qiáng)電，因此可以隔離輸入輸出并且能夠接受低壓信號(hào)輸入而驅(qū)動(dòng)高壓輸出的固態(tài)繼電器成為了不二之選。它開(kāi)關(guān)速度快、使用壽命長(zhǎng)并且工作可靠已經(jīng)在常規(guī)使用中取代了老式的電磁繼電器。本課題所設(shè)計(jì)的智能恒溫水箱的優(yōu)點(diǎn)在于：穩(wěn)定可靠的加熱實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)化管理系統(tǒng)靈活的加熱模式功能完備的監(jiān)測(cè)、控制、管理平臺(tái)完整的人機(jī)對(duì)話(huà)界面方便使用核心模塊可以拆卸適用于其他的恒溫控制系統(tǒng)參考資料：[1]李萍.AT89S51:單片機(jī)原理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例[M].中國(guó)電力出版社2008-07[2]沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社2002-07[3]羅懿.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J].信息與電腦（理論版）2010.03[4]高衛(wèi)東、辛友順、韓彥征.51單片機(jī)原理與實(shí)踐[M].北京航空航天大學(xué)2008-01[5]陳福安.單片機(jī)可編程應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社2008-07[6]李銀華.電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京航空航天大學(xué)出版社2005-06[7]耿長(zhǎng)青.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社2002-07[8]戴永.微機(jī)控制技術(shù)[M].湖南大學(xué)出版社2004-08[9]鄧生明.中溫箱式電阻爐微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].2003-04[10]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社1996-04[11]楊振江.智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社2001-06三、設(shè)計(jì)方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)：可行性分析：本設(shè)計(jì)是基于AT89C51單片機(jī)的恒溫控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個(gè)部分，其中硬件包括：溫度傳感器、顯示、鍵盤(pán)控制的設(shè)計(jì)；軟件包括鍵盤(pán)管理程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、控制程序設(shè)計(jì)等、編寫(xiě)程序結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)加熱溫度并在數(shù)碼管顯示。令外，本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)軟件的編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵誤差的調(diào)節(jié)，以提高系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。預(yù)期目標(biāo)：1、實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控并將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在顯示器上2、設(shè)定溫度時(shí)顯示器顯示的是設(shè)定的溫度，開(kāi)始加熱時(shí)讀取實(shí)時(shí)溫度3、可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定溫度的實(shí)時(shí)調(diào)控，方便用戶(hù)需求4、實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的分功率加熱，以最大限度降低到達(dá)溫度穩(wěn)定時(shí)的等待時(shí)間5、對(duì)加熱器的工作狀態(tài)用LED指示燈再進(jìn)行一個(gè)額外的提示四、所需要的儀器設(shè)備、材料：設(shè)計(jì)階段：裝有protel的PC一臺(tái)制作成品階段：AT89C51單片機(jī)、數(shù)碼溫度傳感器DS18B20、電路板一塊、數(shù)碼管顯示器三個(gè)、鍵盤(pán)一個(gè)、分壓電阻、電阻加熱器、固態(tài)繼電器、導(dǎo)線(xiàn)若干、LED指示燈五、課題分階段進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起止日期工作內(nèi)容階段成果1第1-2周收集相關(guān)資料并對(duì)其進(jìn)行分析以確定本次設(shè)計(jì)的方向明確設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求2第3周選擇、論證并確定總體設(shè)計(jì)方案完成開(kāi)題報(bào)告3第4周對(duì)DS18B20進(jìn)行學(xué)習(xí)并完成與51的接口連接完成對(duì)溫度監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)4第5-7周完成對(duì)加熱器功率選擇模塊的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成對(duì)加熱器功率選擇模塊的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5第8-9周完成人機(jī)交互的設(shè)計(jì)，包括鍵盤(pán)、顯示器以及LED指示燈完成人機(jī)交互的設(shè)計(jì)6第10-12周完成對(duì)所有模塊的“組合”并編寫(xiě)完成完整的程序完成總系統(tǒng)程序7第13-14周找出設(shè)計(jì)