高学森《基于单片机的炉温控制系统》开题报告.doc

北方工业大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 书题 目： 基于单片机的炉温 控制系统设计 指导教师 ： 袁俊杰 专业班级： 机械设计制造及其自动化机06A-6 学 号： 姓 名： 高学森 日 期： 2009 年 3月 10日 一、 选题的目的、意义 随着国民经济的发展，温度控制越来越多的出现在人们的生活之中，例如各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉，据需要对温度进行监测和控制。温度控制器控制方法一般分为两种：一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制，多采用蒸气压力式的温度控制器，另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制，多采用电子式的温度控制器。作为21世纪的大学生，作为以机械设计制造及其自动化为专业，虽然温度控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距，这需要我们进行不断改进，不断提高。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。本系统所使用的单片机8031有128K的RAM，使温度控制大为简便。 综上所述，本次毕业设计对热处理用加热炉的温度控制系统进行设计的设备，完成温度的测量和显示以及控制升温的过程。二、本题的基本内容本课题研究基本内容为：根据已有的电工电子学、计算机、单片机、检测技术、控制工程基础的相关知识，学习单片机的实际应用，包括系统设计和电子元件的实际焊接。（1） 对单片机温度控制系统进行方案设计；（2） 搭建温度检测硬件电路；（3） 编制程序，实现温度采集和控制输出，并实现设计所需辅助功能，如现实输入输出设备等。采用的技术方案如下：（1） 以MS-5l单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统；（2） 根据所选控制方法设计数字控制器，通过计算机仿真和实验建立模型，编制控制算法；（3） 根据所选系统方案编制相应控制程序。三、完成期限和主要措施时间安排: 12周，查阅课题相关资料，简单设计出课题的大概思路，完成开题报告； 34周，通过开题答辩，同时熟悉单片机编程相关知识，大量阅读有关资料，完成准备工作； 56周，完成方案设计，开始硬件系统搭建和调试； 78周，进行软件部分编写； 910周，对毕设内容进行调整修改和完善，通过中期检查； 1114周，完成毕业论文，并在老师指导下进行修改； 1516周，通过毕业论文答辩。主要措施：保证每天6小时，每周5天时间用于毕业设计，每周保证至少两次与指导老师讨论课题。并和同学一起讨论研究疑难问题，整个课题将在导师的指导下有计划、有序、分步骤地完成，努力将这次毕设做到最好，顺利的完成大学四年的学业。四、预期达到的目标（1）完成控制系统整体设计，搭建出硬件调试系统。（2）能够实现单片机单闭环控制形式；（3）编写出控制程序；另外，通过这次毕业设计的整个过程，了解单片机控制系统的一般设计方法，巩固控制原理的基础内容。五、主要参考文献1 何立民.单片机高级教程应用M. 北京：北京航空航天大学出版社，2000，3142 赖寿宏.微型计算机控制技术M. 北京：机械工业出版社.2003，2142.3 康华光主编.电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998，121142.4 秦实宏等. 单片机原理与应用技术M.北京：中国水利水电出版社, 2005，2748.5 李洪编著.Protel 99电路设计Z. 北京：人民交通出版社，2000，6192.6 方大千等.实用电子控制电路M.北京：国防工业出版社，2002,234304.7 曹巧媛.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，1997,125186.8 李华等.单片机实用接口技术M. 北京：北京航空航天大学出版社，2002，6072.9 周慈航.单片机程序设计基础M. 北京：北京航空航天大学出版社，1999,156214. 10 陆子明.单片机设计与应用基础教程M.北京:北京国防工业出版社,2005,126210. 六、指导教师意见（包括毕业实习） 指导教师签字：七、系审查意见 系主任签章：八、学院审查意见 院长签章：