臨沂大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告姓名學(xué)號(hào)專業(yè)題目基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選題意義、研究現(xiàn)狀及可行性分析一、選題意義為了節(jié)約勞動(dòng)成本，減少資源浪費(fèi)，提高溫度控制效率，設(shè)計(jì)一款合適的溫度控制系統(tǒng)十分重要，它可以通過改善相應(yīng)的因素來提高經(jīng)濟(jì)效益，有利于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同領(lǐng)域社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，為需要溫度控制的項(xiàng)目工程提供一個(gè)合理的操作系統(tǒng)、以此來提高工程的操作效率。本次研究的設(shè)計(jì)主要采用的是STC89C51單片機(jī)作為主要控制來設(shè)計(jì)一款溫度控制系統(tǒng)。利用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一方面是比較容易進(jìn)行溫度的控制，另一方面是其操作更具有靈活性。作為一項(xiàng)利用單片機(jī)、傳感器、繼電器以及顯示器等部件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以很好地考驗(yàn)我們的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皠?dòng)手操作能力，將所學(xué)的書面知識(shí)得到一個(gè)更深層次的理解，對(duì)書本知識(shí)有進(jìn)一步的加深。二、研究現(xiàn)狀（一）國(guó)外溫度控制發(fā)展溫度控制在20世紀(jì)80年代中末期是發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一；當(dāng)時(shí)，它被認(rèn)為是一種新技術(shù)，它將被廣泛地運(yùn)用于21世紀(jì)。首先，采用模擬組合式儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄和控制；上個(gè)世紀(jì)八十年代后期，分布式控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。世界上首款使用八維數(shù)字轉(zhuǎn)換器的智能溫度傳感器出現(xiàn)在二十世紀(jì)九十年代中期，由于測(cè)量精度不高，分辨率僅為1。目前，全球各地的溫度測(cè)量與控制技術(shù)都得到了飛速的發(fā)展。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)逐步與微機(jī)、電腦等技術(shù)的融合，使溫度控制系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化程度得到了進(jìn)一步的提升。美國(guó)，德國(guó)，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在自動(dòng)化水平的提高下，逐步走向完全自動(dòng)化和無人操作。科學(xué)家開發(fā)了一系列計(jì)算機(jī)軟硬件，其功能是自動(dòng)控制環(huán)境的溫度和濕度。英國(guó)：高度重視溫濕度控制器并進(jìn)行開發(fā)。科學(xué)家利用溫濕度控制器調(diào)節(jié)環(huán)境，同時(shí)對(duì)農(nóng)作物的環(huán)境生理、室內(nèi)節(jié)能等因素進(jìn)行研究，并取得重大突破；荷蘭、美國(guó)：利用高科技為溫濕度控制器添加遙感、局域網(wǎng)控制、通訊等附加屬性，成功實(shí)現(xiàn)了PC自動(dòng)溫濕度、照明、滴灌、循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液等控制功能等，讓溫濕度控制器更加驚艷。日本：KomatsuElectronics該公司開發(fā)出一種新型的模糊控制器用于溫度調(diào)節(jié)，并將它應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中。實(shí)驗(yàn)證明，這種系統(tǒng)在不同環(huán)境溫度下都能保持較好的性能。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的溫度控制方法相比，溫度傳感器的使用較少，可以降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。（二）國(guó)內(nèi)溫度控制發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)的溫度測(cè)量與控制技術(shù)相比起步較晚，通過國(guó)外先進(jìn)測(cè)量和控制技術(shù)的基礎(chǔ)研究，中國(guó)工程技術(shù)人員掌握了室內(nèi)溫度微型計(jì)算機(jī)技術(shù)。近年來，在冶金、機(jī)械、化學(xué)等領(lǐng)域，溫度控制已逐漸成為工業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但由于傳統(tǒng)的控制方法難以滿足高速、高精度的需要。與接觸式溫控儀相同，其最大的缺陷是其溫度變化幅度很大，其特點(diǎn)是通過調(diào)節(jié)接觸器的開關(guān)比來實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱功率的調(diào)節(jié)；由于溫度控制系統(tǒng)的誤差，儀表自身和交流接觸器的使用壽命非常短。嚴(yán)格來說，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還是很大的。近年來，各種溫控技術(shù)得到了飛速發(fā)展，其中PID控制即比例、積分、微分控制等技術(shù)的發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但具有現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)調(diào)整困難、抗干擾性差、控制延遲大等缺點(diǎn)。由于其控制算法需要事先建模，因此很難將其納入到模型中。模糊控制，借助模糊規(guī)則以及推理方法，由A/D轉(zhuǎn)換電路和模糊控制器組成適用于控制非線性、時(shí)變和純延遲系統(tǒng)，參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響大大降低，抗干擾能力更強(qiáng)。常運(yùn)用與如干燥機(jī)、工業(yè)爐等溫度控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，采用數(shù)學(xué)模型方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)系統(tǒng)的辨識(shí)、運(yùn)算后將簡(jiǎn)單的處理單元連接起來，構(gòu)成了各種各樣的錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。Fuzzy-PID控制技術(shù)，利用模糊控制和PID控制相結(jié)合，解決了常規(guī)PID參數(shù)不能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)的不足，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不確定目標(biāo)和非線性目標(biāo)的控制。常用于人工智能調(diào)節(jié)器、溫度儀、熱電阻校驗(yàn)儀等控溫裝置。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，在模糊邏輯的基礎(chǔ)上與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過在線學(xué)習(xí)算法和采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯推理網(wǎng)絡(luò)模型，具有自調(diào)整、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力在不需要任何初始信息的P、I、D參數(shù)尋優(yōu)溫控系統(tǒng)中，如陀螺溫控系統(tǒng)中常見。以我國(guó)的現(xiàn)狀，溫度測(cè)量控制離工業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。可行性分析研究發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在的社會(huì)中比較流行的溫度控制系統(tǒng)大多數(shù)的控制性能、可靠性不高，一些先進(jìn)的、操作性好的溫度控制系統(tǒng)價(jià)格比較昂貴而且操作比較繁瑣。針對(duì)于此現(xiàn)狀，我們現(xiàn)在需要的就是性價(jià)比較高而且操作簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，并且在研究中我們可以了解到單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)低廉，而且也可以實(shí)現(xiàn)范圍性的溫度控制，因此采用單片機(jī)作為主控部分來進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以為社會(huì)提供一些基本的范圍性溫度控制系統(tǒng)。基本內(nèi)容、目標(biāo)、擬采用的方案一、基本內(nèi)容當(dāng)今社會(huì)不斷發(fā)展，工業(yè)以及生活領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的要求日益增加。以往的設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足如今的社會(huì)需求，因此設(shè)計(jì)更加符合要求的溫度控制系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以使溫度的調(diào)節(jié)更簡(jiǎn)單、靈活，節(jié)約操作成本。本文將利用STC89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫控系統(tǒng)，利用溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，LCD顯示屏顯示當(dāng)下的溫度。當(dāng)設(shè)備的溫度超過或低于預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間時(shí)，報(bào)警器發(fā)出警告且繼電器開始控制相應(yīng)的器件進(jìn)行溫度控制操作，從而將溫度控制在預(yù)設(shè)的區(qū)間內(nèi)。最終通過仿真對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試以及改善。本系統(tǒng)可作為熱水器溫度控制系統(tǒng)、溫室溫度控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)靈活性大，便于調(diào)節(jié)。研究目標(biāo)為了使工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域能夠順利進(jìn)行，調(diào)節(jié)其中的各類參數(shù)如溫度、壓強(qiáng)、速度等是十分有必要的，其中對(duì)溫度進(jìn)行控制是非常重要的。如今社會(huì)不斷發(fā)展，我們對(duì)于溫度的要求越來越高，不同領(lǐng)域在操作的時(shí)候都或多或少的需要對(duì)溫度進(jìn)行一定的控制，所以對(duì)溫度的測(cè)量以及控制變得十分重要。工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域離不開溫度這種要素，準(zhǔn)確的測(cè)量并控制溫度不僅可以提高工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)效率，還可以對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行提升，減少人工資源的浪費(fèi)。研究方案本設(shè)計(jì)研究主要是基于單片機(jī)做溫度控制系統(tǒng)，所要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備通過DS18B20溫度傳感器把目前的被控設(shè)備溫度轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字溫度信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，與此同時(shí)可以在系統(tǒng)中設(shè)定一個(gè)被控設(shè)備的初始溫度范圍。設(shè)定的被控設(shè)備適應(yīng)的溫度范圍以及設(shè)備當(dāng)前的溫度會(huì)顯示在LCD1602液晶顯示器上。當(dāng)設(shè)備溫度高于或低于預(yù)設(shè)溫度范圍時(shí)，通過報(bào)警器報(bào)警并且繼電器控制系統(tǒng)會(huì)據(jù)此控制不同器件進(jìn)行設(shè)備的升降溫，以控制設(shè)備溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。進(jìn)度安排2020年09月01日－2020年09月30日

選題、調(diào)研、收集相關(guān)資料；

2020年10月01日－2020年11月30日

審核、修改、論證，完成開題；

2020年12月01日－2021年02月15日

完成中期檢查，提交中期報(bào)告；

2021年03月01日－2021年03月31日

提交論文初稿；

2021年04月01日－2021年04月15日

補(bǔ)充完善、進(jìn)一步修改，完成終稿；

2021年04月20日－2021年05月10日論文答辯。主要參考文獻(xiàn)（不少于15篇，其中英文不少于2篇）[1]唐文彥,張曉琳.傳感器（第6版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2020.[2]姜學(xué)軍.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社,2020.[3]李朝青,盧晉,王志勇,袁其平.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第5版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2017.[4]王來志,王小平,楊定慧.基于Protues的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2017.[5]俞阿龍,李正,孫紅兵,孫華軍.傳感器原理及其應(yīng)用（第2版）[M].南京：南京大學(xué)出版社,2017.[6]劉星平,賴指南,唐勇奇,王明東.PLC原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社,2017.[7]謝國(guó)坤,賈亞娟,鄭凱.智能溫度控制系統(tǒng)研究[J].西安交通工程學(xué)院,2018.[8]吳海紅.基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào),2021,42(12):1-6.[9]李妍.淺析單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研究[J].能源與節(jié)能,2020(09):113-114.[10]李想.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].集成電路應(yīng)用,2020,37(09):92-93.[11]陳進(jìn)京,姜志軒,王泓平.溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試,2022(03):37-39.[12]王曉燕,劉明華.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》串口通信內(nèi)容教學(xué)改革[J].電子世界,2021(23):33-34.[13]WeiWenyuan,YiYangpeiqi,SongJun,ChenXiaogang,LiJinhua,LiJiashen.TunableGraphene/NitrocelluloseTemperatureAlarmSensors.[J].ACSappliedmaterials&interfaces,2022.[14]WURui,WANGYi-ming,WANGYu-hu.ResearchontemperatureacquisitionsystemofprintingmachineovenbasedonwirelessSensornetwork[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021.[15]JulioSanchez,MariaP.Canton.MicrocontrollerProgramming:TheMicrochipPIC[J].MinnesotaStateUniversity,Mankato,USA;SouthCentralCollege,NorthMankato,Minnesota,USA,2018.[16]MaWC,KuoPT,TsaiMS,etal.Fancontrolsystemusingamicrocontroller:US20040247449A1[P],2004.[17]GuoZ,ChuJ.DesignofTemperatureControlSystemforElectricHeatingFurnaceBasedonC51Microcontroller[C].20175thInternationalConferenceonMachinery,MaterialsandComputingTechnology(ICMMCT2017)