基于triz理论的反应釜温度控制系统的设计

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1、毕业设计报告（论文）(2013届)题目：基于TRIZ理论的反应釜温度控制所属系：自动化技术系班级：自动化1021学生姓名：学号：同组成员：指导教师：38摘要在近几年，微机技术的已经得到了迅速的发展，已经达到了比较成熟的阶段。现在基于单片机的温度控制系统越来越多，因为单片机具有体积小，编程简单，成本低等优点。而目前，对于温度的采集技术也获得的很大的发展，现在温度变送器主要有两种，一种是热电偶温度变送器，另一种是热电阻温度变送器。而在本次项目中我们用的是PT100铂电阻温度变送器。因为此次的温度控制系统的温差比较小，所以用热电阻温度变送器测量精

2、度会高一些。在本次的项目设计主题是对反应釜中的反应物进行加热和制冷操作，我们用到了新型的加热和制冷系统：半导体加热制冷片。这种方法代替了传统的用蒸汽加热和冷却水制冷系统。具有控制工艺简单，成本低的优点。本文设计的温控系统包括单片机系统，温度测量系统，温度的输入和显示，以及半导体制冷器的功率驱动等部分。温度测量系统指的是通过PT100温度传感器读取系统当前的温度并通过温度采集电路对PT100输出的信号进行放大整定后送入单片机。单片机是整个温控的中央处理器，温度控制算法是在单片机中进行运算的。将测量到的当前温度值输入到单片机，再通过PID控制算

3、法的运算，并进行脉宽调制以PWM输出控制量。单片机的PWM输出要通过半导体加热制冷片的功率驱动电路才能驱动半导体加热制冷片工作。关键词：单片机，加热制冷，温度变送器，放应釜，脉宽调制38目录摘要II第一章：课题研究的背景和意义11.1背景11.2意义1第二章：用TRIZ分析系统22.1项目要求22.2控制要求22.3项目描述：22.3.1SMART原则：22.4问题描述：22.5矛盾分析32.5.1物理矛盾32.6三种方案的优缺点比较52.7物场分析62.8总结：9第三章：系统硬件设计103.1单片机的选型103.1.1STC12C5A60

4、S2/AD/PWM系列单片机103.1.2主要性能113.2半导体加热制冷片123.2.1工作原理123.2.2赛贝克效应123.2.3珀尔帖效应133.2.4汤姆逊效应133.2.5TEC1-12712性能参数143.2.6DIY153.3温度变送器的选择：153.3.1PT100热电阻温度传感器。153.4多通道RS-232驱动器/接收器163.5LM324四运算放大器173.6稳压器173.6.1LM7805，LM7812183.7系统元器件清单18第四章：系统电路图204.1PT100信号调整电路204.2换向电路图（输出电路图）2

5、04.3串口通讯接线图214.4电源电路图224.5LCD显示电路224.5.1液晶显示模块的原理224.5.21602LCD主要技术参数234.5.3引脚功能说明23384.6键盘电路图254.6.1矩阵式键盘的结构与原理254.6.2键盘的工作方式254.7系统总电路图26第五章：系统软件设计275.1LCD显示程序：275.2键盘程序：285.3A/D转换程序：315.4主程序32第六章：总结36致谢37参考文献：3838第一章：课题研究的背景和意义1.1背景在精细化工行业中,反应釜是常用的一种反应容器,而温度是其主要被控制量,是保证

6、产品质量的一个重要因素。反应釜利用导热介质通过反应釜的夹套来提高釜内物料的温度,通过搅拌机的搅拌使物料均匀、提高导热速度,并使其温度均匀。在反应釜里的混合物，刚开始反应时需要一定的温度，所以要加热，但是温度不能太高。而很多物质的反应是放热反应，所以温度会不断升高，这就要求要进行制冷操作。所以本次课题就是设计一个自动控制系统，来控制反应釜里的物质的反应温度。这是目前用的场合比较多的控制系统，有很好的发展前景。1.2意义本次课题设计是基于单片机的反应釜的温度控制，这对电子应用技术要求相当的高，换句话说就是本系统是趋向于微型控制系统。如果此技术成

7、熟，那么就可以代替传统的温度控制系统，这会大大简化工艺，缩小成本。有很多大的房展潜力。所以我们想通过这次的毕业设计，来对电子应用技术进行研究。38第二章：用TRIZ分析系统2.1项目要求在此项目中，反应釜的容积定为100L反应物的容量为60L，基于单片机来控制温度。要求成本不能超过10000元人民币，工艺尽可能简单，对环境没有污染，加热时间不能超过30分钟。在本项目中要遵循以下的解决问题的标准：标准1、目的是否达到标准2、成本是否允许2.2控制要求：反应釜里温度控制在60℃~70℃，低于60℃要进行加热操作，温度大于70℃开始制冷操作。2.

8、3项目描述：2.3.1SMART原则：S：在30分钟以内把反应釜里的反应物质的温度控制在60℃-70℃；M：温度在是可测量的；A:温度控制在一个范围内是可以现实的，这样有反应的余