基于红外加热的恒温控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，设计一个温度控制系统具有广泛的应用前景与实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一，在很多领域都要涉及到，例如：冶金工业、化工生产、造纸行业、机械制造、电加热炉及家用电器等，都需要对其进行测量和控制，使被控温度保持在预先设定的范围内（即恒温控制）。以水分测量仪为列，需要恒温加热以去除样品中含有的水分，在对样品烘干的过程中，每种样品只有在特定的温度下水分才能被烘干得最快并且不损坏样品，这样就需要恒温控制，所以要控制红外加热的加热功率以保证被测样品的温度稳定在设定值。由此可见各行各业对温度的控制要求斗都越来越高，温度的测量和控制是非常重要的。

自70年代以来，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，国外恒温控制系统发展迅速，并在智能化，自适应参数的自整定等方面取得了很大的科技成果。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。虽然温度控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器及技术来讲，其总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

我国目前在恒温控制技术这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的pid控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变的温度系统控制。在适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表领域内，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。因此，我国在恒温控制等控制仪表行业与国外还有着一定的差距。

2. 研究内容与预期目标

(1)研究内容：

以单片机为控制核心的基于红外加热的恒温控制器，通过单片机改变加热件的加热功率，采用数字pid控制算法实现对加热室的温度控制。该系统包括硬件和软件设计：硬件设计包括温度检测电路、主控电路、红外加热电路和显示电路等；软件设计预期目标：包括pid算法、显示程序、主程序等。

(2)预期目标：

3. 研究方法与步骤

认真研读任务书的要求，通过文献法调研和收集设计过程中可能使用的资料、例图，熟悉单片机的基本原理，了解单片机的硬件组成和结构，同时利用模拟法在了解红外加热的恒温控制系统后对照所收集的资料进行整体方案构思，整体系统框架设计，整体方案设计好后着手各部分的设计。对不明白的部分通过查阅资料进行实验法或者向指导老师请教，和同学讨论解决。

如图是设计的总体框图：

4. 参考文献

[1] 马忠梅，籍顺心，张凯，等．单片机c语言应用程序设计（第3版）[m]，北京：航空航天大学出版社，2003.11．

[2] 王昌明，孔德仁，何云峰．传感与测试技术[m]．北京：航空航天大学出版社，2005.6．

[3] 张开声，郭国法．mcs-51单片机温度控制系统的设计[j]．微计算机信息，2005

5. 工作计划

（1）2022.2.20——2022.3.09 查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.10——2022.3.30硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；

（3）2022.4.01——2022.5.01 设计电路原理图、编制应用程序；