1 绪论
本课题是基于51单片机的多路温度采集控制系统的设计,在这一章中主要介绍了课题研究的背景,研究的目的及意义,国内外研究现状及发展趋势。随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响。温度作为一个重要的物理量,是工业生产中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展,对温度测量的要求也越来越高,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。本课题就是在这样的环境下产生的。
1.1 本课题研究背景
现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量日渐上升。
温度控制器是基于单片机开发的温度控制装置。其主要功能是,根据用户设定温度与实际温度的差值来控制加热器等执行机构,从而改变温度至用户所需。
近些年来,因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统(DCS),个人电脑(PC)和可编程逻辑控制器本文来自辣%文,论'文.网,
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(PLC),全球工业电子温度控制器市场增长缓慢。随着我国电子温度控制器市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外电子温度控制器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。
目前主要有模拟、集成机械式温度控制器和智能电子式温度控制器两大系列。且国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式;从集成化向智能化、网络化的方向发展。在当今电子信息时代,电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流。
温度控制器发展初期是机械式温度控制器,这类温度控制器采用双金属片或充气膜盒测室内温度,使用波段开关直接调整风速。双金属片温度控制器现基本已淘汰,只使用在一些要求不高较低档场合;充气膜盒温度控制器当前较流行,但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显:1.机械式温度控制器外观陈旧呆板;2.机械式温度控制器控温精度差;3.容易打火(直接切换强电);4.极易在一个极小温差范围内频繁开关水阀(风阀);5.功能比较单一。鉴于这些,智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将是不可逆转的潮流。本文将介绍一款以单片机为核心,具有智能、可编程、环保和节能等特点的温度控制系统的设计。
本设计的温度控制器是以单片机为核心的。单片微型机简称单片机,它是在一片芯片上集成了中央处理部件,存储器、定时器/计数器和各种输入输出设备等接口部件。单片机是微机发展的一个重要的分支,自问世以来,性能不断地改善和提高,加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点,故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。国内虽然起步较晚,但单片机的潜力越来越被人们所重视,尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等应用领域发展很快。它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要的意义。在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中,温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大的提高产品的质量和数量。
1.2 研究的目的和意义
在一些对温度要求较高的工业生产中,往往存在局部温度差异的现象,采用单点温度采集的方式不能准确反映一个温度场的实际状况,因此采用多点温度采集的方式来解决这一问题。由于测温点的分布较为分散,传统测控系统中往往采用热点偶等模拟器件,会产生无法避免的误差,并且随着测温点数量的增加,信号传输线数量也随之增加,设备安装文护检修的费用增加,布线困难,且更改采温点比较麻烦。
本课题的基本目的是: 利用单片机作为系统的主要控制器,通过温度传感器检测环境温度信号,再经A/D转换后,将数字信号,送入到单片机中进行数据处理,经过一定的控制算法后,通过单片机的输出I/O口,来控制继电器的闭合,达到弱电控制强电的目的,最终完成对加热炉和风扇的自动控制,从而实现了对环境温度的调节。
本课题的基本意义是:温度是一个非常重要的物理量。因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成型、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越重要。
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