基于STC89C52的智能温控风扇设计开题报告
2020-05-19 21:25:09
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写 2000字左右的文献综述: |
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文 献 综 述 一、 课题名称、选题背景和研究目的及意义 1.1 课题名称 基于单片机STC89C52智能温控风扇设计 1.2选题背景 温度是描述一个目标特点时最重要的数据之一,它与我们的日常生产及生活息息相关,它的测量和调整对控制产品的质量,提高生产效率和加快国家经济的发展有着非常重要的作用,特别是在冶金,化工,机械,电气等各类工业中使用的各种加热炉,热处理炉,反应炉等。因此对温度的检测和控制的技术进行研究是非常有必要的。在工业的研制和生产中,准确测量和有效控制温度是优质,高产,低耗和安全生产的重要条件,而为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度,采用电子技术是重要的途径。以单片机为核心的温度调节系统来对温度进行控制,广泛应用于社会生活的各个领域,是用途广泛的一类工业控制系统。这类系统不仅具有控制方便、组态简单、灵活性大、成本低,可靠性高等优点,而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标。 温度控制系统广泛应用于社会各个领域,但根据应用场合以及要求性能的不同使得其也不尽相同。传统的温度控制系统大多数采用模拟方法实现,主要有开关式控制法、比例式控制法等等,控制电路大豆采用继电器控制电路,虽然结构简单,但由于继电器动作频繁,常导致触点不良而影响温度控制,且其反应速度慢、精度低、造价高、维修麻烦。而随着温度控制技术的不断进步以及其与计算机等技术的相结合,使得温度控制系统在各个方面取得了巨大发展。其具体如下:(1)在控制电路上,采用主回路无触点作为控制电路的方法,即采用无触点的可控硅或固态继电器替代传统的继电器,克服了传统继电器接触不良的问题,提高了系统的稳定性,且其造价低,维修简单;(2)在温度采集方面,打破了传统的用热电阻、热电偶以及A/D转换器采集温度的思路,采用单线数字温度传感器采集温度,不仅简化了电路结构,同时有效的提高了系统的控制精度,如美国DALLAS公司1995年生产DS18B20数字温度传感器;(3)采用单片机等作为中央控制核心:单片微型计算机简称单片机,是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块集成芯片上构成的一个完整微型计算机,具有丰富的中断等资源。用单片机作为中央控制核心不仅极大地提高了温度控制系统的智能化,简化了外围电路的设计,同时结合文献的算法,通过编程方法实现系统参数自整定,提高了系统的控制精度以及反应速度,增强了系统功能,同时使得系统的适应性大大增强。与此同时,在国外随着计算机等技术的迅猛发展以及其与温度控制技术的不断结合,使得其温度控制技术在智能化、自适应、参数自整定等方面取得大量成果。从20世纪70年代以来,先是采用模拟式组合表来采集现场信息并进行记录和控制。到80年代末出现了分布式控制系统。在此基础上,日本、美国、德国等国在温度控制领域都生产出了一批性能优异的温度控制器及仪器数字控制器等。这些温度控制系统普遍具有参数自整定功能并结合了计算机、通信等技术,运用先进的算法,具有控制精度、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。 2.1智能温控风扇研究目的及意义 传统电风扇具有以下缺点:风扇不能随着环境温度的变化自动调节风速,这对那些昼夜温差大的地区是致命的缺点,尤其是人们在熟睡时,不但浪费资源,还很容易使人感冒生病;传统电风扇机械的定时方式常常会伴随着机械运动的声音,特别是夜间影响人们的睡眠,而且定时范围有限,不能满足人们的需求。鉴于这些缺点,我们需要设计一款智能的电风扇温度控制系统来解决。 温控风扇系统,是根据当时温度情况去自动开通和关闭电风扇,能很好的节约电能,同时也方便用户们的使用更具人性化。而且温控风扇系统在工业生产、日常生活中都有广泛的应用,如在工业生产中大型机械设备的散热系统,或限制笔记本电脑上的智能CPU风扇等基于单片机的温控风扇都能够根据环境温度的高低自动启动或停止转动,并能够根据温度的变化实现转速的自动调节,在现实生活中具非常广泛的用途,因此它的设计具有一定的价值意义。 二、 智能温控风扇定位现状 2.1 相关文献综述 高海生(2005)在论文中提到单片微型计算机的功能不断的增强,为先进的控制算法提供的载体,许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件。 王福瑞(2003)总结到电子技术和微型计算机的迅速发展,促进了微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用。可以说,微机测控技术的应用已渗透到国民经济的各个部门。国防技术、航空、航天、铁路、冶金、化工等产业自不必说,就连日常生活中也用上了微机控制的电梯、微波炉、电冰箱、电视机、电扇、智能照相机、玩具、模糊控制洗衣机、模糊控制空调机、携带式心脏监护机等。 张伟(2003)指出为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极其丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作及位处理指令。一般来说,单片机的逻辑控制功能及运行均高于一般同档次的微处理器。 何立民(2006)提到依靠自己的技术力量来构成一个计算机应用系统,是广大非计算机硬件专业的工程技术人员梦寐以求的愿望。只有在计算机芯片技术取得令人惊叹发展的今天,这个梦想才得以实现。各种8位单片计算机的推出,以及各种档次开发手段的涌现,使得国民经济各个领域,从民用电器、机电仪一体化产品到航空航天技术,从人工智能、工业机器人到人体工程等的一个极其广阔的领域中,掀起了一股竞相开发计算机应用系统的热潮。 吴少军(2003)提出随着电子技术的飞速发展,电子产品的低功耗设计越来越受到人们的重视。低功耗设计包括了低电压设计、低电流设计、相应的软硬件设计、充分利用现有资源、、开发新资源等多层含意与技术,它已成为各国、各公司竞相研究的一个重要领域。 杨子文(2006)经验表明,单片机或可编程器件进入”节电”工作方式时,CPU被冻结,不执行程序,只有中断系统、定时器和外部接口串行通信口、数据采集口等仍在工作,而这些外部接口可在单片机进入”节电”方式前将它们的电源关闭,这样整个系统的功耗可降到正常工作的几百分之一,节能效果非常理想。 黄坚(2004)在论文中提到,自动控制技术已大量应用于空间科技、冶金、轻工、机电工程以及交通管理、环境保护等领域。这不仅使得生产设备或生产过程实现自动化,大大提高了劳动生产率和产品质量,改善了劳动条件,而且在人类征服大自然,改善居住、生活条件等方面也发挥了非常重要的作用。 沙占友(2004)介绍了随着新技术和自动化的发展,传感器的使用数量越来越大,功能也越来越强,各种传感器都已经标准化、模块化,这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。电话远程控制和遥控方式相比,显示出一定的优越性。 甘勇等(2001)指出了DS18B20传感器精度高、互换性好;它直接将温度数据进行编码,可以只使用一根电缆传输温度数据, 通信方便,传输距离远且抗干扰性好;与用传统温度传感器组成的多点测温系统相比可节省大量电缆,而且系统得以简化,系统扩充维护十分方便.DS18B20可以广泛用于工厂工业过程、大型粮仓、酿酒厂,食品加工厂的温度检测以及宾馆、仪器仪表室等处的温度检测和控制。 余锡存(2010)通过论文介绍了微型计算机的基础知识,并以MCS-51系列单片机为核心,系统介绍了单片机的基本结构、指令系统、汇编语言程序设计、系统扩展与接口技术、应用系统设计与开发以及抗干扰技术,最后简要介绍了具有51内核的8位单片机类型与性能。 张立科(2000)论文中以单片机的功能为模块,以外围器件、相关电路设计的实际应用为内容,以实例问答的方式向读者介绍了如何将单片机硬件、程序和外围器件的选择合理地实施到项目开发中。 潘永雄(2003)认为MCS-51系列单片机具有总线技术开放,开发工具成熟,单片机芯片及其开发工具供货商多以及价格低廉等优点,同时该系统单片机进入市场时间较早,其汇编语言指令格式与Intel公司的8位通用微处理器相似,很容易被接触过Intel通用微处理器汇编语言的用户所接收,因此,它在单片机应用中占有重要地位。 张鹏(2004)详细了解到随着MCS一51系列单片机的广泛应用,许多电气厂商竞相使用8051(MCS一51系列中的一种)为内核,将一些测控系统中常用的电路技术、接口技术、可靠性技术、多通道数模转换器件等都应用到单片机系统中,增强了外围电路的功能,强化了智能控制的特征。90年代是微控制器的全面发展阶段,单片机在各个领域全面深入地发展和应用。 参考文献 [1]高海生.单片机及应用技术大全[M].成都:西南交通大学出版社.2005. [2]王福瑞.单片微型机测控技术大全[M].北京:北京航空航天大学出版社.2003. [3]张伟.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社.2003. [4]何立民.单片机应用系统设计[M].北京:清华大学出版社.2006. [5]吴少军.实用低功耗设计(原理器件与应用)/单片机应用技术系列[M].人民邮电出版社,2003. [6]杨子文.单片机原理及应用[M].陕西:西安电子科技大学出版社.2006. [7]黄坚,自动控制原理及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004. [8]沙占友,集成化智能传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2004. [9] 甘勇等.数字温度传感器DS18B20在多点测温系统中的应用[J].河南农业大学学报.2001,(04) :15~19 [10] 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M],西安:西安电子科技大学出版社,2010. [11] 张立科.单片机典型模块设计实例导航[M],北京:人民邮电出版社,2000. [12] 潘永雄.新编单片机原理与应用[M],西安:西安电子科技大学出版社,2003. [13] 张鹏.单片机原理及应用[M],成都:电子科技大学出版社,2004. [14]Ding Xiaojin.A metheod of measuring multi-point temperature based on DS18B20[J].Electronic Engineer,2006,27(7):1-7. [15]Wang Jinliang.Application of digitalized sensor DS18B20 in chemical filed[J].Foreing Electronic Measurement Technology,2005,24(2):18-21.
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
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2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): |
一、本课题要解决的问题 本次设计的主要任务是在温度传感器和单片机的理论知识基础上,选择合适的单片机和温度传感器,通过按键电路调整上下限温度并在数码管上显示出来,最后由温度传感器感应温度使得风扇达到不转,低速转和快速转的目的。 设计要求: 1.数码管显示当前温度值,采用三极管驱动数码管显示。 2.数码管温度显示精确到小数点后一位。 3.采用PWM调速的原理来实现风扇速度的控制,当温度低于20℃时,电机不转,当温度介于20℃和25℃之间时电机转速缓慢,当温度大于25℃时,电机全速转动。 4.当温度超过上限值25℃,蜂鸣器响,发出警报 5.可设置温度上下限值,第一次按下设置键设置温度上限值,第二按下设置键设置温度下限值,再按加减键就可以修改温度值并具有掉电保存功能。 6.按键具有连加、边减的功能,在设置参数时按键按着不动可以实现连加、连减的功能。7.温度测量范围:0℃-99.9℃ 8.可用红外遥控调节上下限温度 9.红外遥控具有定时功能,定时范围0-24小时
二、主要研究方法 1. 查阅文献资料,了解前辈们对单片机通信应用取得的研究成果和最新进展。 购买所需的芯片及器件,通过搭建的各子系统的思路焊接电路,包括单片机最小系统模块、单片机最小系统电路图、按键电路模块、风扇模块、电源模块、数码管驱动模块、报警系统模块、DS18B20温度传感器模块、红外接收模块。 2. 单独对每个模块进行测试后进行模块的整合。
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指导教师意见: |
1.对”文献综述”的评语: 2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
指导教师: 年 月 日 |
所在专业审查意见:
负责人: 年 月 日 |