科研立项中期检查表.docx
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科研立项中期检查表.docx
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科研立项中期检查表
附件一:
宿州学院第五届大学生
科研立项项目
中期检查报表
项目名称:
基于单片机孵化箱恒温控制系统
项目负责人:
李连贺
研究期限:
2011年5月至2012年5月
所在班级:
09电气工程及其自动化2班
填表日期:
2011年11月
共青团宿州学院委员会制
一、项目进展情况
本项目研究已取得的研究成果。
(要求详细报告项目进展情况、已取得的阶段性成果,可另附页)
11年暑假期间,去了孵化厂参观,并了解了孵化过程中温度对家禽出壳率的影响,禽类的孵化对温度的要求十分严格,要保证高出壳率就得对温度进行严格的控制。
鸡:
孵化期为21天。
1~6天为38.5℃;7~14天为38℃;15天为37.9℃;16~21天为37.3~37.5℃。
鸭:
孵化期为28天。
1~7天为38℃;8~16天为37.8℃;17天为37.5℃;18~28天为37.3℃。
鹅:
孵化期为30天。
1~8天为37.9℃;9~18天为37.8℃;19天为37.8℃;20~30天为37.0℃~37.3℃。
9月份和小组成员开始上网查资料购买相关书籍构建整体思路。
经过一个月的努力,设计出一份系统设计方案,方案包括硬件电路各个模块的论证和使用,程序流程图等。
一孵化箱恒温控制系统的设计分析
1.1设计要求
本系统要完成对温度的检测,有调节温度的功能,并且能根据情况调节预设温度,比如,鸡的孵化期为21天。
1~6天为38.5℃;7~14天为38℃;15天为37.9℃;16~21天为37.3~37.5℃。
这就要求系统能够根据孵化天数随时调节温度。
在低于预设温度是能利用加热器加热,达到预定温度停止加热。
一旦温度低于预设温度能够报警提示工作人员。
本系统还要完成对湿度的检测。
要求系统能够根据孵化天数随时调节湿度。
当孵化箱的湿度达到预定湿度停止加湿。
一旦湿度低于预设湿度还要能够报警提示工作人员。
1.2总体设计
根据要求,设计系统总流程图如下:
二方案论证
2.1孵化箱
(1)自制木箱
(2)塑料箱
自制木箱比较繁琐,且木箱不透明不利于观察木箱内禽蛋的变化情况。
木箱容易受到损毁,塑料箱质地坚硬,容易改造自己想要的形状。
因此选择方案
(2)塑料箱。
2.2加热器加湿器
(1)加热片
DJR型大尺寸100W铝合金加热器
(2)加热管
特制铝合金型材为传导散热体,其内部发热芯采用优质Ni80Cr20镍铬合金电阻丝精工制作而成。
该产品体积小,重量轻,散热面积大,使用寿命长。
接线装置安全可靠,不易损坏。
整体设计,结构合理,外型美观;绝缘性能好,耐压强度高,安装方便简单等特点;与温湿度监控器配套使用,可实现电力设备防止凝露、除湿加热自动化。
拟采用方案
(1)加热片。
2.3单片机
使用STC89c52单片机
STC89c52是一种低功耗,高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用高密度非易失性存储器制造,与工业80c51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash,使得STC89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活,超有效的解决方案。
STC89c52具有以下标准功能:
8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计时器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
另外,STC89c52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计时器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
其引脚电路如下图。
STC89c52主要性能有以下几点:
(1)与MCS—51单片机产品兼容
(2)8K字节在系统可编程Flash存储器
(3)1000次擦写周期
(4)全静态操作:
0Hz~33Hz
(5)三级加密程序存储器
(6)32个可编程I/O口线
(7)三个16位定时器/计时器
(8)八个中断源全双工UART串行通道
(9)低功耗空闲和掉电模式
(10)掉电后中断可唤醒
(11)看门狗定时器
(12)双数据指针
(13)掉电标识符
2.4显示模块
(1)LED数码管显示
数码管具有亮度高,色彩选择多的优点,但是数码管占有的单片机I/O口资源多,控制复杂功耗较大,显示信息较少且单一。
(2)LCD12864显示
液晶显示驱动简单易于控制,功耗小,且显示信息量大。
可以直观的显示出所需要的信息。
因此选择方案
(2)
2.5温度检测模块
(1)DS18b20
DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样。
技术性能描述:
①、独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
②、测温范围-55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃。
③、支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温,如果数量过多,会使供电电源电压过低,从而造成信号传输的不稳定。
④、工作电源:
3~5V/DC
⑤、在使用中不需要任何外围元件
⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送
⑦、不锈钢保护管直径Φ6
⑧、适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温
⑨、标准安装螺纹M10X1,M12X1.5,G1/2”任选
⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
(2)热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。
热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。
正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。
由于利用热敏电阻做温度测试,外围电路复杂,还要进行AD转换,这样增加成本,也给编程带来不便。
因此选用方案
(1)DS18b20.
2.6湿度检测模块
(1)DHT11温湿传感器
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
因此其具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式存在OTP内存中,传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。
DHT11为4针单排引脚封装,连接方便。
2.7电源模块
电源是整个系统稳定运行的基本要求,制作一个优质稳定的电源,必须兼顾各个模块的需求。
加热器使用220v交流电
通风扇使用12V直流电机
单片机使用5V直流电
温度传感器,湿度传感器使用5V直流电
因此电源的设计要有5V,12V和220V输出。
220V交流电直接使用市电,单片机和各个模块的的5V直流电使用市电经变压,整流,滤波,稳压得到理想的直流电。
12V直流电也采用相同的方法获得。
稳压部分使用78XX系列的芯片,78XX系列稳压芯片为线性稳压芯片,稳压效果好,外围电路简单应用成熟等优点。
因此5V使用LM7805,12V使用LM317调节后得到。
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块,是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
三硬件设计方案
3.1控制系统
控制系统的核心部件是STC89c52单片机,最小系统如下图
3.2显示模块
3.3报警电路
3.4键盘电路
3.5继电器组电路
3.6温度传感器
3.7温湿度传感器
3.8串口下载器模块
3.9电源模块
四程序流程图
10月份根据系统设计方案,开始进行系统硬件电路的设计。
其中硬件电路部分包括:
控制系统,电源系统,和ISP串口下载器。
我们小组成员利用AltiumDesigner6软件设计出硬件电路的的全部原理图和PCB。
控制系统的原理图如下:
控制系统的PCB图如下:
11月份开始制作电路板,经过半个月的努力终于初见雏形。
并利用现有的原件尝试焊接电路。
各个模块初步雏形如下
二、项目存在问题
项目负责人在研究的过程中存在的问题及困难:
三、提出项目整改措施:
整改措施:
四、项目下一步研究思路
负责人和主要成员在已有基础上下一步的研究计划,预计完成情况:
五、上一阶段项目经费开支情况
序号
经费开支科目
备注
1
资料费
2
差旅费
3
计算机使用费
4
印刷补助费
5
管理费
6
其它
7
合计
六、学生科研项目指导老师意见
项目阶段性研究情况,并针对指导过程和下阶段工作提出意见和建议:
指导老师签名:
年月日
七、二级学院团总支意见
项目阶段性研究评价意见:
负责人签名:
年月日
八、二级学院大学生科研评审专家组中期审核意见
审核意见:
单位盖章负责人签名:
年月日
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