开题报告----基于温度控制系统算法研究

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1、毕业设计/论文开题报告课题名称基于温度控制系统算法研究（系统程序设计与调试）类别毕业设计系　别XXXXXXXXXXXXXXXXX专业班XXXXXXXXXXXXX姓　名　XXXXXXXXXXX评分指导教师毕业设计开题报告学生姓名XXX学号XXX专业班级XXX系别XXX指导教师XXX职称教授课题名称基于温度控制系统算法的研究（系统程序设计与调试）1.课题研究的目的和意义1.1课题的研究目的温度是工业生产中很重要的一个热工参数，它直接影响到产品的质量和性能。现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的

2、铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。1.2课题的研究意义随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。温控技术无论是在工业生产，还是日常生活中都起着非常重要的作用。在冶金、石油、化工电力和现代农业等

3、行业，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一，在普通家庭里热水器、电饭煲、电烤箱等依赖于温控技术的家电设备也是必不可少。可以说温度控制技术无处不在。对温度控制工艺曲线的在线快速检测和校正就显得十分重要。常规的温度控制方法以设定温度为临界点，超出设定允许范围即进行温度调控：低于设定值就加热，反之就停止或降温。这种方法实现简单、成本低，但控制效果不理想，控制温度精度不高、容易引起震荡，达到稳定点的时间也长，因此，只能用在精度要求不高的场合。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

4、产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。单片机作为控制系统中必不可少的部分，在各个领域得到了广泛的应用，用单片机进行实时系统数据处理和控制，保证系统工作在最佳状态，提高系统的控制精度，有利于提高系统的工作效率。2课题研究方案及主要内容2.1本课题研究的主要内容设计并制作一个温度自动控制系统，控制一封闭木盒内的温度（其内空间为100mm×100mm×100mm）。系统的示意图如图1所示。图1温度控制对象结构系统装置示意图2.2课题研究的具体要求（1）温度可调节范围为5℃～35℃，最小设

5、定分度为1℃。（2）具有温度显示功能，分辨率为0.1℃。（3）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在±1℃以内。要求温度调控达到稳定状态时，必须给出声或光提示信号。（4）当设定的调节温差为15℃时，要求达到稳定状态的调节时间小于等于3分钟，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。发挥部分:（1）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在±1℃以内。（2）当设定的调节温差为15℃时,尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线,显示的误差绝对值小于2℃。2.3课题研究方案系统采用闭环控制原

6、理，利用线性温度传感器LM35和双积分AD转换器ICL7135对温度信号采集，由单片机（MSP430）对偏差经PID运算输出PWM控制信号，控制达林顿管，继电器的切换来实现制冷片的加热与制冷，最终实现对温度自动调节，系统能实现定点恒温控制。系统电路由温度信号采集、温度控制、PWM变换、显示及声光指示等四部分组成。其总的功能模块示意图如图2所示。图2闭环温度自动控制系统框图3研究方法及技术途径3.1课题研究的方法本系统以MSP430单片机中心控制器。单片机MSP430作为该系统的控制核心，以实现对系统温度的自动控制与可调。数据转换单元和检测单元为本课题的讨论重点，经过仔细比较和论证本设计

7、选用高稳定性、高精度、低价格的四位半、双积分型AD转换器ICL7135实现数据的转换。系统采用陶瓷半导体制冷片TEC1-12706作为加热、制冷的换能元件。选用性能较好的线性温度--电压传感器LM35DZ来采集温度信号。最后由MSP430产生的PWM波通过光耦隔离器件经线性变换电路产生0--12V可调电压，并通过对继电器的通断调节来实现制冷片的加热与制冷，从而实现对控制对象温度的自动调节。3.2课题研究的关键技术该课题主要应解决两方面的问题：强