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一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势
本课题属于实践型课题。锅炉水温控制系统属于典型的测控系统。锅炉水温控制涉及到到信号检测、单片机控制系统等系列设计内容，对于综合锻炼学生的单片机、传感器和控制技术等方面的综合知识和工程实践能力都具有一定的意义。锅炉是一种重要的能量转换设备
,随着工业的不断发展，锅炉在各行各业当中的应用也显著增加，锅炉在运行时可以将电能、化学能等能量形式转化成有热量的蒸汽、高
温液体等,通过复杂的物理化学变化以及一系列能量的传输过程实现锅炉的正常运转。在实际的生产过程当中温度控制系统的运行具有很大的难度，究其原因就是因为温度控制系统是一个具有多变、时变以及非线性变化的复杂系统,因此在实际的生产过程中选择适合的温度控制锅炉的方法很重要,当通过温度控制系统能够是锅炉稳定运行时，不仅仅对锅炉的稳定性有极大的提高，而且也极大地提高了工作人员的安全性，具有十分重大的意义。锅炉运行温度的控制直接关系到锅炉的生产效率、性能指标,同时锅炉以及工作人的安全性产生了巨大的影响。过高或过低的工业锅炉温度不仅仅对锅炉和工作人员安全性造成影响，还对锅炉的稳定性造成影响，压力不符合标准，导致系统不稳定甚至锅炉的损坏和事故的发生，此外，还会影响到生产产品的质量。虽然锅炉的温度控制系统有了很大的进步，但是时至今日仍然存在许多的难题，由于实际生产过程当中的锅炉温度控制系统中存在时变性，多变量，大滞后，非线性等特点，参数具有不确定性和时变性，在现实生活中很难建立起精确的数学模型，而能够精确的控制锅炉温度对锅炉的稳定性,安全性以及节能环保具有相当重要的意义。
1、研究现状
随着科技的不断发展，国内各行业不断兴起，国内各行各业在锅炉温度控制技术方面需求越来越大，温度控制系统的应用的领域日渐增多，但国内总体发展水平仍然低于西方工业生产技术发达的先进国家。目前，我国还十分的落后于发达国家，在这方面总体技术水平处于相对来说很落后的时代，在国内的温度控制系统技术相对成熟产品主要常规的PID 控制器和以“点位”控制为主。国内的这些产品在控制比较复杂的大规模温度系统控制有很大的困难，只能适应与一般温度系统控制。对于那些能够用于较高场合的智能化自动控制器以及自动控制仪表来看，国内的技术还明显的低于发达国家，然而在国外已经有了许多成熟的产品，能够自定义各个参数，并形成了商业化的仪表。由于国内对于锅炉温度控制系统技术的滞后，经常需要工作人员根据实际经验去设定参数，根据目前国内的温度控制方面的技术来看还不能开发出技术相对完善可靠的自整定软件。
二、主要涉及（研究）内容
本设计主要利用单片机技术、采集温度、温度的执行等知识制作一个工业锅炉的温度控制系统。本设计涉及了计算机、电子、通信以及软件学等相关专业的知识，所涉及到的专业知识比较广泛。此次设计中要求可以实时监测并显示当前温度，可以实现温度的升高和降低，当超限后可以实现报警）
1)锅炉水温控制系统整体方案设计（主控制器的选择，传感器和周围器件的选择）
2）锅炉水温控制软件算法设计。
3）控制系统硬件电路设计，并画出电路原理图。
4）采用Protel软件，画出电路PCB图。
5）软件设计，画出程序流程图，并调试部分软件。
6）在实验室里采用热转印法制作电路板，完成关键电路调试。
7）认真撰写设计说明书
三、研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）
1、研究方案
本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是介绍了对水箱温度的显示，实现了温度的实时显示及控制，水箱水温控制部分，用STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，而炉内温度控制部分，由DS18B20检测炉内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LCD中显示。以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的检测与控制。
2、工作计划
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周次 |
内 容 进 程 |
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1 |
通过查阅文献和参考资料，了解和掌握锅炉温控系统的工作原理。在此基础上撰写开题报告。 |
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2 |
翻译一篇外文文献，准备开题报告答辩。 |
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3 |
熟悉51单片机的IO口资源，并编写初始化驱动程序。 |
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4 |
设计电源系统，选用适当的电池和稳压模块。 |
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5 |
设计人机接口，并编写接口的驱动程序及调用子程序。 |
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6 |
设计锅炉温控系统控制电路。 |
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7 |
设计温控系统接口电路 |
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8 |
对前期工作进行总结归纳，准备撰写中期检查报告。 |
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9 |
准备中期检查答辩材料。 |
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10 |
设计PCB电路板并焊接调试各模块。
编写简单的控制程序，对整个系统进行总体调试。 |
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11 |
根据锅炉温控系统的性能设计适当的控制程序。
根据采集数据，分析，并优化控制程序。 |
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12 |
进一步优化设计，使锅炉温控能在要求的环境中保持稳定运行。 |
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13 |
对前期工作进行总结和归纳，撰写毕业论文。 |
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14 |
对前期工作进行总结和归纳，撰写毕业论文。 |
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15 |
针对指导教师的修改意见，对毕业论文进行修改完善，并尽早定稿。 |
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准备毕业论文答辩所需报告内容。 |
四 研究计划
1）能通过外接键盘设定所需温度
2））实时测量当前温度值，并能在液晶显示屏上实时显示
3）当锅炉内水位过低时，优先锅炉进水，防止出现干烧情况，再加热
4）当锅炉内水位过高时，优先锅炉排水，防止锅炉内压力过大，再加热
5）当锅炉内温度低于设定温度时 ，系统能自动检测到 ，并自动加热
6）当锅里内温度高于设定温度时，系统能自动检测到，停止加热并向锅炉内进水来降温至设定温度
7）具有较高的可靠性，能进行人机交互，并可以与计算机通讯，采用串行通讯方式能在电脑上编程并将程序下载入单片机内
8）要求达到的性能指标：测量温度 0℃—100℃；测温精度±1℃
五 总体设计框图
总体设计方案
单片机控制L298N原理图
电热丝加热原理图
四、参考文献
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[2] 叶景. 基于单片机的温度控制系统的设计经验与交流[M]. 北京: 清华大学, 2008: 34-37
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[5] ATMLE Corporation, 8-Bit Micro controller AT89C51. [J]. Digital Thermometer, 2001, 15(4): 58-61.
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[11]DallasSemiconductor, Programmable Resolution 1-WIRE Digital Thermometer DS18B20 [J]. ATMLE Corporation, 1996, 10(6): 65-70.
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