辽宁工业大学毕业设计论文)开题

毕业设计（论文） 开题报告

题目 小型家用燃气锅炉单片机控制系统设计

电气工程学院（系） 测控技术与仪器 专业 082 班

学生姓名 任鹤 学 号 指导教师 蓝和慧 开题日期：2011 年3 月 18日

开 题 报 告 一、本毕业设计题目来源，理论及现实意义： 目前，我国城镇居民住宅取暖方式大都采用集中供暖方式，这种方式从原理上讲，热效率高，能源能够得到充分利用，具有较高的经济性。但是集中供暖多为燃煤锅炉，会带来很大的环境污染问题。我国是当今世界上生产和使用燃煤锅炉的第一大国。全球燃煤锅炉每年向大气排放约800万吨烟尘、500多万吨二氧化硫，6亿吨二氧化碳气体以及大量二氧化氮等有害气体，不仅严重污染了大气环境，而且由于大量温室气体的排放，直接影响了全球温室效益，治理大气污染，保护环境，为子孙后代留下一片蓝天绿地是我们这代人不可推卸的责任，同时集中供暖对于每个用户来说，后者能够停掉却不能预设启动，回家时室内温度低，给生活带来不方便。 近几年，随着我国油田、气田的不断发展，尤其是我国南海“涯 13-1”气田、东海“平湖”、“春晓”气田和陕甘宁“长庆”气田的投产，以及西气东输工程的竣工，城市燃气管网逐步完善。居民燃气使用率提高。同时随着我国由计划经济向市场经济体制的转型，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供暖管网费、采暖费全部由个人支付，将会有越来越多的居民放弃集体供热而选择分散采暖。小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好的补充或代替已被越拉越多人所关注和采用。 家用燃气锅炉可以安置在厨房、阳台上。通过这台小巧的锅炉燃烧天然气，室内管线、散热器与小锅炉连接，一般可以实现暖气和热水双路供应。这种分散式供暖方式中的小型燃气取暖炉，方便随意。可以任意调节不同居室的温度，家中无人时，只需要调低温度，确保机器和循环水不冻即可。可以预设启动时间，回家后立刻能感受到家的温暖。房屋开发商还可以省掉锅炉房建设、规划、维护所占用的资金、土地、人力资源，减少空气污染，保护环境。 二、小型家用燃气锅炉国内外发展趋势及市场前景： 近年以来以天然气为燃料的燃气锅炉具有高效污染小，倍受青睐。尤其在国外，燃气锅炉目前已经得到了普遍应用。据统计，国外一些发达国家供暖用锅炉中，燃气锅炉中已占有相当大的比例。我国的家庭燃气取暖锅炉主要于上世纪八十年代从韩国引进，研制燃气锅炉控制器的单位较少，只有天津大学无线电厂，江西九江交通电器厂，南京仁泰锅炉自控设备有限公司，市场上家用燃气锅炉大多数是进口或合资，鉴于这种情况，研制开发小型家用燃气锅炉就显得很有现实意义和市场价值。 三、毕业设计的目的、内容及基本要求： 以单片机为系统的控制核心，对小型燃气锅炉内的温度、水位、压力等参数进行检测，对锅炉的煤气量、空气量进行控制，同时能够完成用户参数的输入，锅炉内各个参数的实时显示，具有定时启动、定时停止等功能，当锅炉压力过高、水位过低或煤气熄灭时，提出报警，并关断煤气管道等。 开 题 报 告 技术指标： 1.温度检测：检测对象为锅炉内部的温度检测范围：0~100℃，检测精度±1℃； 2.压力检测：压力检测范围0.1MPa~0.4MPa，检测精度±1%；锅炉内最高压力控制在0.3MPa以下。 3.水位监测：水位检测范围0~1000mm，检测精度±50mm； 四、拟采用哪些方法及手段： 本系统可以采用两种方法来设计家用小型燃气锅炉。 方案一：基于单片机的小型家用燃气锅炉的系统设计。 方案二：基于PLC的小型家用燃气锅炉的系统设计。 综上所述，对于采用单片机还是PLC来设计整个控制系统，相对于PLC而言，单片机的数据处理能力以及实时检测的能力都很强，并且数据采集的精度和速度也很高，所以采用单片机为主控器能很好的完成对燃气锅炉的系统设计并对数据进行实时检测。由于设计中对系统采取了有效的抗干扰措施，所以本次设计采用廉价的单片机替代了价格昂贵的PLC。此外单片机还具有体积小、重量轻、价格低廉、灵活性好等特点。基于以上比较，选择方案一比较好。 锅炉系统的原理图如图所示。加热后的水循环水泵强制进入散热器，经散热器冷却后，再由管道流回锅炉，温度、水位、压力传感器的输出信号经调理处理后作为单片机系统的输入信号。控制系统根据传感器检测到的温度、水位、压力的参数，经一定的控制算法给出控制信号，控制器调节进气量的大小，来调节锅炉炉火的大小，以调节锅炉的出水温度，从而完成室温的调节。 系统工作原理图 开 题 报 告 系统构成原理图 各模块设计思路如下： 1.单片机： 本次毕业设计的核心控制是单片机，单片机又称微控制器，它主要用来完成各种控制与处理功能，以及与各个模块连接。鉴于此次设计的模块比较多，单片机的自身I/O接口并不能满足要求，所以要进行I/O模块扩展。 2.温度传感器 为了测量室内温度和锅炉水温度，以达到满意的控制效果，系统设计采样回路的温度，供水温度和室内温度。因此，在供水口和室内各配置一个温度传感器。温度传感器种类比较多，有分立式、集成式；有模拟的、有数字的、有接触式的、有非接触式的。集成的温度传感器测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、功耗低，适合远距离的测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单，是目前国内外应用最为普遍等的一种传感器。而且其电阻很大，不需要精密电源为其供电，不需要温度补偿和线性化电路。 3.压力传感器 家用燃气锅炉安全性是最重要的一个标准，如果没有控制好天然气的进气量就会造成危险，甚至危害人民生命财产安全。燃气是具有一定腐蚀性的，所以要求气压传感器要具有耐腐蚀性，另外在防潮、和热性能上都有较高的要求，如果是特殊的燃气具，还要有防 开 题 报 告 爆性。由于工作环境的特殊性，因此选用电压型蒸汽式压力传感器。此种传感器采用刚性杆，膜片隔离结构，稳定性好，能有效消除高温压力传感器的缺陷。由于精度高、稳定性强、抗干扰能力好，被广泛应用于家用生活锅炉和工厂小锅炉中。 4.液位传感器 对于水位检测，目前流行的技术有超声波、水位频率计、光纤法布里、红外成像、步进电机检测等方法。它们各自具有自己的优缺点，适合不同领域。在锅炉的特殊环境中，要找到易用性好、准确度高、价格适中、结构比较简单的水位检测工具不是一件简单的事。电容式液位传感器，它是将被测物理量转化成电容的变化，而且功率小、本身发热小、可进行非接触式测量。 5.显示电路 本设计采用LED显示，其显示通常有两种方式：动态显示和静态显示。单片机输出的信号通过LED进行显示。 五、毕业设计进度计划： 02.27~03.02 1. 分析毕业设计题目，查阅相关资料； 03.05~03.09 2. 进行英文资料翻译，初步选择系统方案； 03.13~03.16 3. 整理所有资料，准备开题答辩； 03.19~03.23 4. 对系统方案和传感器型号，设计传感器应用方案； 03.26~03.30 5. 选择相应的传感器型号，设计传感器方案 04.02~04.06 6. 确定系统的整体设计方案； 04.09~04.20 7. 设计具体的硬件电路，绘制电路图； 04.23~04.27 8. 设计软件流程图； 04.30~05.04 9. 编写各部分软件，并进行相应的调试； 05.07~05.18 10. 所有软件进行整体调试； 05.21~06.08 11. 编写毕业论文； 06.11~06.15 12. 对毕业设计论文进行打印，装订； 06.18~06.22 13. 整理所有资料，准备毕业答辩。 查阅资料、文献目录 1. 孙元宝 传感器及其应用技术 2005 2. 周立俭 基于单片机的循环水动态模拟装置设计[期刊论文]-微计算机信息 2009 3. 胡建、刘玉宾、朱焕立 单片机原理及接口技术 2005 4. 高峰 单片微机应用系统设计及实用技术2005 5. 李进 锅炉炉膛安全监控系统中火焰检测系统的研究和开发 2007 6. 孙胜勇 基于单片机技术的燃气锅炉控制系统设计[期刊论文]-黑龙江科技信息 2010 7. 张国俊 使用单片机对热水锅炉的控制[期刊论文]-浙江工业大学学报 2005 8. 张振兴 燃气热水锅炉控制系统的研究 2007 9. 孔亮 电站锅炉燃烧优化控制技术综述[期刊论文]-电力设备 2006 10.陈夕松 过程控制系统 2005 11.肖玲妮、袁增贵 Protel99SE 印刷电路板设计教程 2003 12.刘瑞新、高远、胡建 ProtelDXP原理图设计 2006 13.李响、朱立焕 小型家用燃气锅炉单片机控制系统研究[期刊论文]-黄河水利职业技2009,21（3） 14.程素娥 基于单片机的家用燃气锅炉控制系统研究[期刊论文]-潍坊教育学院 2009,22 15.王世忠 小型燃气锅炉房节能控制的探讨[期刊论文] 2007,26（8） 16. Motorola Microcontroller Setectro Guide 2010 指导教师意见： (对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测) 指导教师签字： 2011年3 月 18 日 教研室意见： 教研室主任签字： 2011年 3 月 19日 开 题 须 知

一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计（论文）答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计（论文）一并存档备案。

二、毕业设计（论文）题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计（论文）任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计（论文）正式开始的第二周至第三周进行。

三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为10—15分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计（论文）的资格。

四、学生要充分理解毕业设计（论文）题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计（论文）所要求的实验或实习（调研）条件。

五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计（论文）任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。

六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。