基于STM32的恒温恒湿柜机的控制开题报告.doc

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1、广西工学院电子信息与控制工程系本科生毕业论文（设计）开题报告（2011届）题目名称：基于STM32的恒温恒湿柜机的控制学生姓名 刘 其 强 学 号 6 专业年级 测控技术与仪器 指导教师 罗 功 坤 填写时间 2011年6月4日 一、选题的根据：1）本选题的理论、实际意义 随着现代工业的不断发展,生产技术的不断进步,对于产品的精度要求也不断提高,恒温恒湿空调的应用范围也越来越广,要求也越来越高。但是,恒温恒湿空调系统送 风温差小,送风量大,又存在再热的问题,其消耗的能量相当可观。随着我国节能环保的政策制定，现代的恒温恒湿控制意味着低污染，高效率，高精度，搞可靠。所谓的恒湿是指通过智能控湿系统，

2、使某个环境的湿度保持不变。恒温是指通过自动温控设备，使温度保持不变得状态,温度值不受时间的影响。初始温度与任何一时刻的温度相同或者相近似。恒温恒湿空调是一种工艺性空调,主要用于将室内的温度、湿度、洁净度及气流速度控制在高精度范围内,以满足工业生产、科学研究等特殊场合对室内环境的要求。恒温恒湿系统主要用在药品生产车间，用智能设备，展览馆、档档馆、实验室、室内家居等场所，保温度和湿度在极小的范围内变化。通常所说的就是空调系统和空气净化系统。在微生物实验室里，培养箱也是恒温恒湿系统。2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解近几年，恒温恒湿空调技术在我国发展比较迅速，目前我国能够生产恒温恒湿空调

3、设备的厂家已有上百家，恒温恒湿空调系统的工程应用也日趋增多，应用范围越来越广。但是，人们在重视空调设备本身调控精度的同时，却忽略了恒温恒湿空调的系统设计，导致控制温湿度的精度达不到预定的要求。其实，控制温湿度与温湿度控制器、散热设备、散湿设备、房间气流组织等相关，当这些设备的散热量、散湿量及气流组织波动很大，且温湿度的精度要求较高时，恒温恒湿空调系统的设计就会出现新的问题。二、研究内容1）主要研究内容及观点恒温恒湿控制器主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件包括开关电源，模拟量输入（4路），数字量输入（14路），模拟量输出（2路），数字量输出（12路），EEPROM,掉电保护，故障报警，两路48

4、5通信，一个液晶显示屏。软件主要包括模拟量处理，故障处理，压缩机控制，加热控制，送风机控制，冷凝风机控制，定时开关机控制，和数据通信处理。1、处理器：处理器选择基于Cortex-M3内核的32位处理器STM32。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。2、人机交换界面：人机交换界面包括液晶显示器和20个矩阵按键。人机交换界面是用户修改和设定参数的窗口。液晶显示器做为独立的显示和按键，它具有独立的控制IC。人机交换界面通过485通信，用标准的

5、工业标准协议进行通信。3、电源部分：电源采用稳定性好效率高的开关电源，以满足系统稳定工作的需要。好的电源可以很好地提高系统的抗干扰能力，为系统期间提供稳定的工作能量，在工业设计中，电源是很重要的一部分，它是整个系统的心脏！4、输入输出部分：输入输出部分是控制系统控制信号输入和控制信号输出。设计输入输出部分的时候要充分考虑它的可行性和可靠性，比如考虑最大输出功率时电路是否能承受，连续工作的时候，元件老化的程度，上电过程输入输出是否安全，CPU复位过程输入输出是否安全，抗干扰能力等等，这些都是设计输入输出电路的重要考虑因素。5、故障部分：故障部分包括掉电故障，机器故障，输入输出故障等，故障处理对系

6、统的保护，特别是贵重机器的保护是必须的。2）研究重点通过理论分析和实践经验，反复的通过实验进行验证，设计出完整稳定可靠的硬件平台，通过软件作为工具，实现对控制量的准确控制。整体控制逻辑如下：上电后，手操器给出开机信号后，送风机延时5秒启动（在无故障情况下），然后根据采样得到的温湿度值进行判断，以温度为主，如果温度大于设定温度，就开压缩机制冷；温度小于设定温度就开加热器。同时也对湿度进行判断，如果湿度大于设定湿度，就开压缩机除湿，如果此时温度不高就应先开加热器进行热量补充；如果湿度小于设定湿度，就开加湿器。直到达到恒温恒湿的控制要求。在整个运行过程中都进行故障检测，一出现故障立即报警并采取相应保

7、护措施。控制电路主要由两部分组成:一部分是由送风机、压缩机、冷凝风机、加热器、加湿器的主电路部分构成；另一部分是控制部分，包括压缩机曲轴加热器、压缩机马达电子模块保护、加湿控制、电脑控制器电源及保护。3）研究难点本设计的难点是控制目标（温度和湿度）是否能达到控制的精度范围。关键 在于模拟量的采集和模拟量输出的精度。4）创新点人机交换界面和主控制板是分别独立的CPU，它们通过电气隔离的485，用工业标准的通信协议，具有可靠性高，抗干扰性强的优先，而且485通信是两线制的，连接非常方便。5）拟撰写论文的结构（论文撰写框架）目 录第一章 绪论 第一节 选题背景 第二节 恒温恒湿系统国内外研究现状 第

8、三节 研究目的和意义 第四节 主要研究内容第二章 恒温恒湿系统简述 第一节 恒温恒湿系统组成 第二节 系统介绍 一、 压缩机 二、 冷凝器 三、 蒸发器 四、 送风机 五、 电子膨胀阀 六、 电加热 七、 电极式加湿器 第三节 本章小结第三章 总体方案设计 第一节 总体方案设计 第二节 软硬件设计方案 一、硬件设计方案 二、软件设计方案 三、软硬件开发平台 第三节 本章小结第四章硬件设计 第一节 主控芯片 一、Corter-M3内核简介 二、STM32F103VC主要功能外设 第二节 电源模块 第三节 NTC温度采集模块 第四节 标准工业信号采集模块 第五节 模拟量输出模块 一、LM358介绍

9、 二、电路分析 第六节 通信模块 一、器件介绍 二、电路分析 第七节 继电器驱动模块 一、器件介绍 二、电路分析 第八节 数字了输入模块 第九节 EEPROM模块 第十节 掉电保护模块第五章 软件设计 第一节 人机界面软件设计 一、界面流程图 二、页面显示及数据处理设计 三、显示界面设计 四、RS485通信程序设计 第二节 控制板程序设计 一、被控制设备 二、I/O配置及说明 三、控制逻辑： 四、机组故障功能说明第六章 系统调试与测试结果 第一节 系统调试 第二节 测试结果结束语 第一节 本设计特点 第二节 不足及改善致谢参考文献附录A 系统原理图附录B 本设计PCB绘制注意事项附录C 系统实

10、物图三、研究方法本设计是根据所学的嵌入式系统的知识、自动检测技术、智能仪器等课程及现在课程设计的基础上进行的，结合了用户的需求和工业设计端的标准，充分考虑了系统日后的升级和维护，在 低成本和高可靠的平衡点上不断推敲，力求最大可能地提高产品的性价比。本次设计从理论和实践上进行研究。四、进程安排和采取的主要措施本设计为公司的一个项目，硬件软件初步完成，还没有进行调试和使用。通过对该系统的长时间学习，对恒温恒湿系统有比较完善的了解并且完成系统的初步的硬件软件设计方案。具体时间安排如下：第一、两周时间：查阅相关资料并翻译3000字科技外文。第二、 一周时间：系统硬件设计。 第三、 一周时间：系统软件设

11、计。第四、 二周时间：整理有关数据、撰写毕业论文。第五、 两周时间：修改论文，准备答辩。在以上实施过程中遇到困难和疑问，首先自己思考，查阅相关资料和书籍，同时也得到公司工程师很大的帮助。五、主要参考文献（不少于10篇，3篇以上英文参考文献）1 阎石. 数字电子技术基础（第5版）M. 北京：高等教育出版社，2006.2 康华光.模拟电子技术基础（第5版）M. 北京：高等教育出版社，2006.3 彭介华.电子技术课程设计指导M. 北京：高等教育出版社，2007.4 童白诗.模拟电子技术基础（第2版）M. 北京：高等教育出版社，1988.5 张友德. 单片微型机原理、应用与实验M.上海：复旦大学出版

12、社，1992.6 马忠梅.单片机的C语言应用程序设计（第4版）M.北京：北京航空航天大学出版社，2007.7 何立民.单片机应用文集1 M.北京：北京航空航天大学出版社 ，1992.8 何立民.单片机应用文集2 M.北京：北京航空航天大学出版社 ,1993.9 刘晓红.国内外制冷空调行业市场分析J. 制冷与空调.2009(03)，1-7.10 王恕清.房专用恒温恒湿空调机组的基础设计R.大连：大连冰山集团设计研究院,2008.11 陈延庆.高精度节能型恒温恒湿自控系统的研制R.上海：上海造纸研究所，2009.12 Study on the control technology for thermal printer based on MCU. 2009中国控制与决策会议论文集(3). 2009.13 邱彪.Thermo Tank Temperature Control System Based On STM32J .测试科学与仪器. 2011 ( 1 ),64-66.14 孔凡雪.Design of High-voltage Electrostatic Generator Based on STM32J. 测试科学与仪器. 2011 ( 1 ),72-74.六、指导教师意见指导教师签名： 年 月 日七、系审核意见 负责人签名（系公章）： 年 月 日