关于多点温度采集控制系统的开题报告
多点温度采集控制系统的开题报告
一、 综述部分
1、课题的开发背景与需求分析
温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
多路无线温度采集系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或供电故障监控的工业、农业、环保、服务业、安全监控等工程中，例如：城市路灯故障检测和供电线路防盗监视、城市居民小区供热检测、大型仓库温度检测、工业生产测控、农业生产温度测控、环保工程、故障监控工程等。考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上。本文设计多路无线温度监控系统。
2、调研分析
在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和室内中的温度进行检测和控制。采用STC89C51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且能大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。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，因此温度控制是生产自动化的重要任务。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。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，能说多少乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
二、方案论证
控制系统由硬件电路和软件程序两部分组成，其中硬件部分主要有温度采集电路、显示模块(数码管显示)、键盘接口、蜂鸣报警、单片机电路几部分组成。
（1）根据单片机测试系统的设计原则提出设计方案，构建总体硬件方案和完成系统所需的器件的选择。
（2）根据测控系统的要求，设计应用较为广泛的几个测量模块的硬件设计。
（3）在硬件设计基础上，进行整体系统流程设计和功能模块的软件设计，利用汇编语言进行编译、调试和仿真。
本研究设计的控制系统主要特点是：（1）采用单片机控制设计，实现多点温度采集、数据无线传输送、多路控制温度、湿度、无线报警（2）由ST89C51控制温度测控系统的设计完成后，将实现以 一种基于DS18B20的数字温度计设计方案。简要阐述了温度传感器DS18B20的性能指标、工作原理、时序以及工作过程。利用主板STC89C52单片机控制DS18B20进行数据采集并将数据送至数码管显示结果。另外，采集结果可由RS-232-C接口送入计算机显示并存储。
1. 系统硬件设计框图
多点温度湿度采集控制系统的硬件选用MCS—51系列89C51作为主控中心。为实现对系统的处理将温度传感器、湿度传感器采集得到的值，与通过键盘设置的上限及下限值进行比较，系统根据比较结果进行相应的控制操作。并且选用8279芯片实现键/显的功能，将结果送到LCD显示。硬件框图见1所示：
2. 元器件选择
在考虑性能/价格比的前提下,在本次设计中我选择最容易实现产品的指标的几种仿真器件如下：
（1）主机：一台奔腾D PC机，伟福仿真器；
（2）主控芯片：MCS-51系列中的89C51芯片；
（3）温度传感器：多个数字温度传感器DS18B20组成一个温度检测电路；
（4）湿度传感器：HSM-20G系列的湿度传感器；
（5）编辑键/显：一片8279芯片；LCD1602显示屏；多个按键；
（6）报警器：1个蜂鸣报警器；
（7）无线传送模块：nRF905。
3. 系统软件功能模块设计图
利用层次图来表示系统中各模块之间的关系。层次方框图是用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。树形结构的'顶层是一个单独的矩形框，它代表完整的数据结构，下面的各层矩形框代表各个数据的子集，最底层的各个矩形框代表组成这个数据的实际数据元素（不能再分割的元素）。随着结构的精细化，层次方框图对数据结构也描绘得越来越详细，这种模式非常适合于需求分析阶段的需要。从对顶层信息的分类开始，沿着图中每条路径反复细化，直到确定了数据结构的全部细节为止。
本系统一共分为屏幕显示、键盘输入设置、湿度采集、温度控制、屏幕显示、报警控制六大模块，每个模块之间虽然在表面上是相互独立的，但是在对数据库的访问上是紧密相连的。每个模块的功能都是按照在调研中搜集的资料进行编排制作的图2是系统的功能模图。
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