基于51单片机的水温自动控制系统的设计
- 格式:doc
- 大小:39.00 KB
- 文档页数:6
基于at89c51单片机的水温控制系统的设计文献综述基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计文献综述一、引言水温控制系统在工业、家电、农业等领域有着广泛的应用。
随着科技的发展,单片机作为微控制器在控制系统中的应用越来越广泛。
AT89C51单片机作为一种常用的单片机,具有性能稳定、价格低廉等优点,被广泛应用于水温控制系统的设计中。
本文将对基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计进行文献综述。
二、AT89C51单片机简介AT89C51是一种常用的8位单片机,由美国ATMEL公司生产。
它具有4K字节的Flash 存储器、128字节的RAM、32位I/O端口、两个16位定时器/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口等功能。
AT89C51单片机适用于各种控制领域,如温度、湿度、压力等。
三、水温控制系统设计水温控制系统主要由温度传感器、单片机控制器、执行器等组成。
传感器负责采集水温信息,并将信息传递给单片机控制器。
单片机控制器根据设定的温度值与实际水温的差值,通过执行器调节加热元件的工作状态,从而实现水温的自动控制。
在基于AT89C51单片机的水温控制系统中,常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
执行器则可以选择继电器、可控硅等设备,用于控制加热元件的工作状态。
为了实现精确的温度控制,可以采用模糊控制、PID控制等控制算法。
四、AT89C51单片机在水温控制系统中的应用AT89C51单片机在水温控制系统中主要负责温度信号的采集、处理和控制输出。
通过编程实现温度信号的采集和转换,并根据设定值与实际水温的差值,通过执行器调节加热元件的工作状态,从而实现水温的自动控制。
此外,AT89C51单片机还可以实现报警、显示等功能,提高系统的智能化程度。
五、总结与展望基于AT89C51单片机的水温控制系统具有结构简单、成本低廉、易于实现等优点,被广泛应用于各个领域的温度控制中。
随着科技的发展,人们对水温控制系统的精度和智能化程度的要求越来越高。
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加,太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式,已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品,其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而,太阳能热水器在实际使用过程中,仍存在一些问题,如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器,结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备,实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息,系统能够自动调整加热功率和补水流量,确保水温稳定在用户设定的范围内,同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能,能够及时发现并处理潜在的故障问题,提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状,分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后,详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面,本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则,包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面,本文详细说明了系统的控制算法和程序流程,包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性,为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验,还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中,我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求,以及51单片机的性能特点,从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
基于51单片机的温度控制系统0引言在现代化的工业生产中,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。
例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,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MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态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,从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
本文以它为例进行介绍,希望能收到举一反三和触类旁通的效果。
1硬件电路设计以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1所示。
1.1 温度检测和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。
镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围,相应输出电压为0mV-41.32mV。
变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成:毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流;电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。
为了提高测量精度,变送器可以进行零点迁移。
例如:若温度测量范围为500℃-1000℃,则热电偶输出为20.6mV-41.32mV,毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。
这样,采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。
1.2接口电路接口电路采用MCS-51系列单片机8031,外围扩展并行接口8155,程序存储器EPROM2764,模数转换器ADC0809等芯片。
由图1可见,在P2.0=0和P2.1=0时,8155选中它内部的RAM工作;在P2.0=1和P2.1=0时,8155选中它内部的三个I/O端口工作。
相应的地址分配为:0000H - 00FFH 8155内部RAM0100H 命令/状态口0101H A 口0102H B 口0103H C 口0104H 定时器低8位口0105H 定时器高8位口8155用作键盘/LED显示器接口电路。
基于51单片机的智能洗衣控制系统设计1. 引言智能家居技术的发展为我们的生活带来了诸多便利,其中智能洗衣控制系统是其中的一项重要应用。
本文旨在基于51单片机设计一种智能洗衣控制系统,通过对洗衣机的控制和监测,提高洗衣质量和用户体验。
2. 智能洗衣控制系统设计原理2.1 51单片机介绍51单片机是一种常用的微控制器,具有体积小、功耗低、易于编程等特点。
在本设计中,我们选择51单片机作为主要的控制器。
2.2 智能洗衣系统功能需求智能洗衣系统应具备以下功能需求:2.2.1 温度控制:根据用户设定的温度要求,自动调节水温。
2.2.2 洗涤程序选择:根据用户选择不同类型的布料和污渍程度,自动调节洗涤程序。
2.2.3 水位监测:通过传感器实时监测水位情况,并根据需要自动添加或排放水量。
2.2.4 电机驱动:通过电机驱动实现转筒运转、排放水等功能。
...3 实验结果与分析在实际实验中,我们成功地实现了基于51单片机的智能洗衣控制系统,并进行了多组洗衣实验。
通过对洗衣机的控制和监测,系统能够根据用户设定的要求进行智能化的洗涤操作,并在完成后自动停止。
4 总结与展望通过本次研究,我们成功地设计并实现了一种基于51单片机的智能洗衣控制系统。
该系统具备温度控制、洗涤程序选择、水位监测和电机驱动等功能,能够提高洗衣质量和用户体验。
然而,目前该系统还存在一些局限性,如对于特殊布料和污渍处理不够精细等。
未来工作可以进一步优化系统设计,并结合更多的传感器和算法来提高智能化程度。
5 致谢本次研究得到了指导教师的悉心指导与帮助,在此向他们表示诚挚的感谢。
同时也感谢参与本研究工作并提供支持与帮助的各位同学们。
6 附录附录中包含了本次研究中使用到的关键代码、电路图、数据表格等详细信息,以供读者参考。
通过对基于51单片机的智能洗衣控制系统的设计,本文详细介绍了系统的原理、功能需求、硬件设计和软件设计等方面。
通过实验验证了系统的可行性,并对实验结果进行了分析。
基于单片机的水温控制系统设计引言在能源日益紧张的今天,电热水器,饮水机,电饭煲之类的家用电器在保温时,由于其简单的温控系统,利用温敏电阻来实现温控,因而会造成很大的能源浪费浪费。
利用 AT89C51 单片机为核心,配合温度传感器,信号处理电路,显示电路,输出控制电路,故障报警电路等组成,软件选用汇编语言编程。
单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量,显示于LED 显示器上。
该系统灵活性强,易于操作,可靠性高,将会有更广阔的开发前景。
本设计任务和主要内容设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿。
水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定的温度基本不变。
本设计主要内容如下:(1)温度设定范围为40~90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃。
(2)环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。
(3)用十进制数码管显示水的实际温度。
(4)采用适当的控制方法,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减小系统的调节时间和超调量。
(5)温度控制的静态误差≤0.2℃。
系统主要硬件电路设计单片机控制系统原理框图温度采样电路选用传感器AD590。
其测量范围在-50℃--+150℃,满刻度范围误差为±0.3℃,当电源电压在5—10V之间,稳定度为1﹪时,误差只有±0.01℃。
此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。
系统的信号采集电路主要由温度传感器(AD590)、基准电压(7812)及A/D转换电路(ADC0804)三部分组成。
信号采集电路温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成。
MOC3041光电耦合器的耐压值为400v,它的输出级由过零触发的双向可控硅构成,它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。
100Ω电阻与0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。
部分控制电路系统主程序设计主程序流程图。
基于单片机的水温控制系统第1节引言水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心,采用软件编程,实现用PID算法来控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。
本文首先用PID算法来控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。
此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。
1.1水温控制系统概述温度控制是无论是在工业生产过程中,还是在日常生活中都起着非常重要的作用,过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用,从而造成水资源的巨大浪费。
特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下,我们更应该掌握好对水温的控制,把身边的水资源好好地利用起来。
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中,温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。
在环境恶劣或温度较高等场合下,为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度、节约能源,要求对加热炉炉温进行测、显示、控制,使之达到工艺标准,以单片机为核心设计的炉温控制系统,可以同时采集多个数据,并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。
那么无论是哪种控制,我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度(起码是在满足我们要求的范围内),帮助我们实现我们想要的控制,解决身边的问题。
在计算机没有发明之前,这些控制都是我们难以想象的。
而当今,随着电子行业的迅猛发展,计算机技术和传感器技术的不断改进,而且计算机和传感器的价格也日益降低,可靠性逐步提高,用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。
报告评分批改老师《现代电子综合实验》课程设计报告基于单片机的温度检测控制系统设计学生姓名 学 号专 业 班 级同组学生 提交日期 年 月 日指导教师目录2一、实验目的 .....................................................................................2二、实验要求 .....................................................................................2三、实验开发环境及工具 ...........................................................................2四、按键扫描和液晶显示功能实现 ...................................................................24.1矩阵键盘电路 ...............................................................................4.1.1矩阵键盘电路简介 .....................................................................224.1.2矩阵式按键扫描原理 ...................................................................24.1.3 按键扫描子程序设计思想及流程图 ......................................................34.2 LCD1602显示电路 ..........................................................................34.2.1 LCD1602模块简介 ....................................................................34.2.2 LCD1602模块引脚说明 .................................................................4.2.3 LCD1602控制方式及指令 ..............................................................344.2.4 LCD1602液晶显示子程序设计思想及流程图 ..............................................5五、基于单片机的温度检测控制系统设计过程 .........................................................55.1 系统整体电路框图及功能说明 ................................................................55.2 DS18B20数字温度传感器电路 ..............................................................55.2.1 单总线通信方式简介 ..................................................................65.2.2 DS18B20简介 ......................................................................5.2.3 DS18B20读写操作 ..................................................................665.3 声光报警及控制电路 ........................................................................75.4 软件设计 ..................................................................................5.4.1 主程序设计流程图 ....................................................................775.4.2 DS18B20子程序设计思想及流程图 ...................................................85.4.3 声光报警子程序设计思想及流程图 .....................................................9七、 实验过程及实验结果 ...........................................................................9八、实验中遇到的问题及解决方法 ...................................................................10附件 ............................................................................................一、实验目的(1). 掌握单片机应用系统的设计方法与步骤;(2).掌握硬件电路各功能模块的工作原理、应用电路与编程方法;(3).熟练掌握单总线的应用及编程;(4). 掌握基于单片机的温度检测控制系统的设计与实现。
攀枝花学院本科毕业设计(论文)基于单片机的水温控制系统学生姓名:学生学号:指导教师:助理指导教师:攀枝花学院本科毕业设计(论文)摘要二〇一五年五月摘要随着工农业生产水平和人们生活水平的提高,对工农业环境和生活环境的要求也越来越高,工农业生产设备越来越趋向于自动控制控制乃至于智能控制,人们的日常用品也越趋于智能化和自动化,针对目前社会发展的实际需要,自动控制水温报警系统能应用于许多日常生活和工农业,所以本文的设计也应运而生。
本设计就通过51 系列单片机做出一个自动控制水温报警系统的模型。
本设计主要包括硬件和软件设计两个部分。
硬件部分包括单片机控制电路、传感器电路、驱动执行报警电路、数码管控制电路等部分组成。
处理器采用51 系列单片机AT89C51。
整个系统是在系统软件控制下工作的。
软件部分可以归划成以下几个模块:数据采集、按键控制、蜂鸣器报警、外接温度控制设备和显示等子函数模块。
本设计实现自动控制水温功能,即实时感测当前系统工作区的温度信息,温度信息通过数码管显示屏直观的显示出来,我们再根据自己对水温的实用需求,通过按键可以设置一个温度的控制范围,当温度值小于或者超出我们设定的范围时,本系统可以自动执行相应的加热和制冷工作,并接通蜂鸣器使其报警。
关键词:AT89c51 单片机,按键控制,数码管显示,AT24C02,DS18B20攀枝花学院本科毕业设计(论文)ABSTRACTABSTRACTAs the level of industrial and agricultural production and peopleliving standard rise, demand for industrial and agricultural environment and living environment is becoming more and more high, industrial and agricultural production equipment is more and more tend to automaticcontrol and intelligent control, People's Daily supplies are more tend to be more intelligent and automation, aiming at the practical needs of social development, the automatic control water temperature alarm system can be applied to a lot of daily life and industry and agriculture, so the design of this article also arises at the historic moment.This design by 51 series single chip microcomputer to make a model of automatic control temperature alarm system. This design mainly includes the design of hardware and software two parts. Hardware part includes single chip microcomputer control circuit, sensor circuit, driver execution alarm circuit, digital tube control circuit and other parts. The processor with 51 series microcontroller AT89C51. The whole system is the system software work under control. Software part can be as the following several modules: data collection, button control, buzzer alarm, external temperature control equipment and display DengZi function module.This design to realize automatic control water temperature function, the real-time temperature sensing the current system of information, the temperature information through digital tube display intuitive display, we again according to the practical demand for water temperature, through the buttons can set a temperature control range, when the temperature is less than or beyond the scope of we set, the system can automatically perform the corresponding heating and cooling, and turn on the buzzer alarm.Key words:AT89c51, button control, digital tube display, AT24C02,DS18B20,目录摘要 (I)ABSTRAC.T (II)前言 (1)1绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2国内外现状及研究水平 (2)1.3本课题的发展趋势 (3)2设计要求与方案论证 (4)2.1设计要求 (4)2.2系统基本方案选择和论证 (4)2.2.1单片机芯片的选择方案和论证 (4)2.2.2温度传感器设计方案论证 (5)2.2.3掉电保持方案论证 (5)2.3电路设计最终方案决定 (5)3系统的硬件设计 (7)3.1AT89C51 介绍 (7)3.1.1................................................................................................................. AT89C51 主要功能及 PDIP封装 (7)3.1.2............................................................................................................... A T89C51 引脚介绍 (7)3.1.3单片机最小系统 (8)3.2DS18B20 传感器介绍 (9)3.2.1............................................................................................................... D S18B20 概述 (9)3.2.2............................................................................................................. D S18B20 的内部结构 (10)3.3数码管介绍 (11)3.4AT24C02 简介 (11)4系统的软件设计 (14)4.1软件设计架构 (14)4.2主控制程序 (15)4.3DS18B20 的程序流程图 (16)5系统仿真 (17)5.1仿真软件 Proteus 的简介 (17)5.2keil uVision2 ..................................................... 编程开发工具的简介175.3仿真设计的预期目标 (17)5.3.1仿真设计的实现 (17)5.3.2最终仿真图 (18)6PCB 画图及实物制作 (19)6.1制作过程理论实践概述 (19)6.2设计原理图 (19)6.3印制电路板制作流程 (21)6.4最终实物图 (22)7组装与调试 (24)7.1系统组装 (24)7.2硬件调试 (24)7.3软件调试 (25)7.4硬件软件联合调试 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 A 电路仿真图 (29)附录 B 实物展示 (30)附录 C C 语言程序 (31)附录 D PCB原理图 (43)前言随着社会的发展, 科学技术的进步和增强安全意识,在锅炉房大型工厂和学校越来越多关注工作环境是否是安全的, 所以水温控制变得尤为重要,因此, 本文的设计也应运而生。
基于51单片机的水温自动控制系统的设计学生:汪凡,信息工程学院指导教师:朱嵘涛,信息工程学院一、题目来源题目来源于生产/社会实际。
二、研究背景及其意义目的随着社会主义现代化的发展,在科学技术突飞猛进的今天,人工智能起到不可忽视的作用。
尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。
文章就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子。
它完成了从温度的采集、转换、显示以及控制的一系列任务。
由于篇幅关系,文章并未深入探讨温度的具体实例。
例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备,提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理。
测温仪器在各个领域的应用,智能化是现代温控系统发展的主流方向,特别是今年来,温度控制系统已应用到生活的各个方面,但是温度控制一直是一个未开发的领域,是与人们息息相关的一个问题。
针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用前景和实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一。
物理、化学、生物等学科都离不开温度,在工业生产等许多领域,温度常常是表征对象和过渡状态的重要物理量。
各行各业对温度的要求越来越高,可见温度的测量和控制是非常重要的。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。
随着温度控制器应用越来越广泛,各种试用于不同场和的温度控制器应运而生。
目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制,存在电路繁琐,可调节性差,受温度影响大,响应速度慢,有噪音等缺点,针对这些缺点我们对它进行了再次设计。
实现满足题目要求的水温自动控制系统需要解决以下两个方面的问题:一是高精度的水温测量电路及其数据处理的实现,另一个是控制方法及其控制电路实现的研究。
数字控制方法远远优于模拟控制方法。
目前,实现水温的高精度控制常采用数字控制方法,可用的控制算法有开关控制、经典PID控制、模糊控制等。
为了追求控制系统具有最小的稳态误差、最好的动态过程,即具有最小的超调量和最短的稳定时间,人们一直在不断研究各种控制方法的应用。
单片机水温控制系统,是用来控制电炉温度,让它的温度始终保持在某一个范围内的恒温值,为此对温度的控制我们可采用很多种方法,以往的水温控制系统都采用开关式控制方式,使用的是模拟式调节仪表,我们可通过一位式模拟控制方案,用电位器设定给定值,反馈的温度值和设定值比较后,决定加热或不加热。
其特点是电路简单,易于实现。
但是存在着不足之处:系统所得结果的精度不高而且调节动作频率、系统静差大,不稳定。
系统受环境影响大,不能实现复杂的控制算法,不能用液晶显示,不能用键盘设定。
单片机温控系统多种多样,针对不同的被控对象可以设计出不同的硬件电路。
为了实现高精度的温度控制,我们采用了以AT89C51为控制核心的单片机控制系统,温度实时控制采用的是多次测量取不同的PWM值来触发可控硅从而调节加热丝的有效功率。
并用液晶显示水的实际温度,尤其对温度控制,它可达到模拟控制所达不到的控制效果,并且可实现显示、打印,键盘设定,远程控制,报警等功能,大大提高系统的智能化,也使得系统所测结果精度大大提高。
并且为了保证系统稳定运行,在软硬件方面都采取了一定的措施。
主程序主要处理系统初始化、扫描键盘、采样温度值和对采样数值进行数字滤波等工作。
系统灵敏度高和抗干能力强,具备较高的测量和控制精度。
该控制系统主要是针对控制水杯中的温度而设计的,它具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点,所以具有一定的应用前景。
它也不仅可应用于科研水中的温度检测与控制,也可应用于实际孵蛋房、豆芽菜房等生产工作间恒温控制的场合。
三、阅读的主要参考文献及资料名称[1] 严洁.单片机原理及其接口技术.机械工业出版社,2010,65-105[2] 范红刚.51单片机自学笔记.北京航空航天大学出版社,2009[3] 高云.基于MSP430的温室多路数据采集系统.农机化研究,2009,No.8[4] 常铁原,王欣,陈文军. 多路数据采集系统的设计.电子技术应用,2008,No.11[5] 叶红海,李丽敏.基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现.2008,No.4[6] 彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.电子工业出版社,2009,46-48,104-110[7] 杨居义,杨晓琴,王益斌等.单片机课程设计指导.清华大学出版社,2009,135-141[8] 刘刚,秦永左,朱杰斌.单片机原理及应用.北京大学出版社,2006,76-98,134-155[9] 林祝亮,武林,杨金华.基于双单片机的多路数据采集系统设计.仪器仪表学报,2006,No.6[10] 元增民,张文希.单片机原理与应用基础.国防科技大学出版社,2006,205-266[11] 王琳,商周,王学伟.数据采集的发展及应用.电测与仪表,2004,No.464四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向温室自动控制系统是专门为农业温室、农业、环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。
科学家成功开发了一系列计算机软件,硬件,实现了温室供水,施肥和环境自动化控制。
英国农业部对温室发展也很重视,科学家们先后进行了温室环境与作物生理,温室环境因子的计算机优化,温室节能,温室自动控制,温室作物栽培与产后处理的研究。
另外,国外温室正致力于高科技发展。
遥测技术,网络技术,控制局域网已逐渐应用予温室的控制与管理中。
世界发达国家如荷兰,美国,英国等大力发展集约化的温室产业,已经研制成功对温室内温度,湿度,光照,气体交换,滴灌,营养液循环等实现计算机自动控制的现代化高科技温室,甚至于育苗,移栽,清洗,包装等也实现了机械化,自动化。
从目前的研究情况来看,我国的温室自动控制系统科研水平跟国外比仍有较大差距,主要表现在以下几个方面:一是尚未建立温室结构的国家标准,研究者给出的控制系统大都有较强针对性。
由于温室结构千差万别,执行机构各不相同,对于控制系统的优劣缺乏横向可比性。
二是缺乏与我国气候特点相适应的温室自动控制软件。
目前我国引进温室自动控制系统大多投资大,运行费用过高,并且控制系统中所侧重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾,如荷兰由于温度变化很小,故降温,通风问题考虑很少,而采光问题考虑得较多,如果将这种温室应用于我国新疆地区,肯定不合适,因为新疆的温差变化大。
三是我国综合环境控制技术的研究刚刚起步,目前仍然停留在研究单个环境因子调控技术的阶段,而实际上,温室内的日照量,气温,地温,空气湿度,土壤湿度,CO浓度等环境因素,是在相互影响,相互制约的状态中对作物的生长产生影响的,环境因素的空间变化,时间变化都很复杂。
此外,优化值的设定是一项复杂的工作,作物生长是多因素综合作用的结果,当我们改变某一环境因子时,常会把其他环境因子变到一个不适宜的水平,因此,将温室内的物理模型,作物的生长模型,温室生产的经济模型结合起来,进行作物生长环境参数的优化研究,开发一套与我国温室生产现状相适应的环境控制软件是很重要的。
五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路1.主要要求(1)温度设定范围为40~90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃。
(2)环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制的静态误差≤1℃。
(3)用液晶显示器显示水的实际温度。
(4)采用适当的控制方法,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减小系统的调节时间和超调量。
2.发挥部分(1)具有远程温度数据的准确可靠传输、预置和显示功能,无线传输距离至少20米(空旷地区);(2)增加多点温度检测功能(至少8点),并能实现多路数据的定点和巡回检测两种功能;(3)具有温度标定、校准功能;(4)具有温度传感器失效判断与显示报警功能;3.关键问题由于工业过程控制的需要,特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展,以及自动控制理论和设计方法发展的推动下,国外温度控制系统发展迅速,并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。
在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先,并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表,目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
温度控制不好就可能引起生产安全,产品质量和产量等一系列问题。
尽管温度控制很重要,但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难。
由于温度控制具有工况复杂参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求较高。
4.解决思路模糊逻辑控制(FLC)是人工智能领域中形成最早、应用最广的一个重要分支,适用于结构复杂且难以用传统理论建立模型的问题。
目前FLC已经成功地应用与各种温度控制上。
模糊控制与一般的自动控制的根本区别是,不需要建立精确的数学模型,而是运用模糊理论将人的经验知识、思维推理,其控制过程的方法与策略是由所谓模糊控制器来实现。
对于多变量、非线性和时变的大系统,系统的复杂性和控制技术的精确性形成了尖锐的矛盾。
模糊控制对那些难以获得数学模型或模型非常粗糙的工业系统,如那些大滞后、非线性等复杂工业对象实施控制有独特优势,但静态误差不易控制.模糊控制偏偏含有大量专家经验,实际实现比较困难,它绝不可以代替经典的自动控制,而是扩展了一般的自动控制。
在一些实际过程中,人们也常把模糊控制与一般的自动控制结合在一起应用,并且已研制出神经模糊网络的家电产品,将模糊控制技术与人工神经网络、专家系统等人工智能中一些新技术相结合,向着更高层次的研究和应用发展。
采用模糊控制其优点是不需要粗确知道被控对象的数学模型,而且适用于有较大滞后特性的控制对象。
缺点是静态误差不易控制,因含有大量专家经验,实际实现比较困难。
模糊控制比传统的PID 控制等方法, 在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果有着明显的优势。
将模糊控制技术应用于家电产品在国外已是很普遍的现象。
单片机是家用电器常用的控制器件, 把二者结合起来, 可使控制器的性能指标达到最优的目的。
基于模糊控制技术的单片机控制的电热水器, 是对传统的电热水器开关控制的改造, 具有达到设定温度的时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点,将成为以后发展的主流。
六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件6.1 所必须具备的工作条件:51单片机书籍:《手把手教你学51单片机》、《单片机C语言应用100例》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》实验设备:一台PC机器、稳压直流电源、逐渐逼近式A/D转换器——ADC0809、单片机AT89C52、标准RS-232C接口、LED发光二极管若干、8个LED显示管、程序下载线、4*4键盘一个。
编程及仿真软件:《Keil C uVision3》、《Proteus 7.4》、《程序在线下载软件》。