题目： 《室内恒温自动控制系统设计》
文献综述
- 恒温控制系统研究的背景和意义
在人们的日常生活、工业制造、制冷等领域,温度作为当前环境的重要因素之一，被人们广泛的作为参考因素来使用，从而保证各项工作的正常运行，如火灾报警、温室或粮仓中温度的实时监测、冷库温度的调节等,因此以温度参数为基础而设计的温度控制系统被广泛开发和使用。使用传统意义上的温度计采集温度信息，不但采集精度低，实时性差，而且操作人员的劳动强度高，不利于广泛的推广[1]。此外由于环境因素导致的数据难以采集的问题，特别是在工厂，火灾等的现场，工作人员不能长时间停留在现场观察和采集温度，就需要实现能够将数据采集并将其传送到-个地方集中进行处理，以节省人力，提高效率，但这样就会出现数据传输的问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统方法容易造成资源浪费而且可操作性差，精度不高，这都在不同程度上限制了工作的进行和展开。因此，高精度，低成本，实时性好的温度控制系统等待人们去开发[2-3]。市场决定技术，技术引导产品的开发，在这样的环境下，与温度控制相关的电子类产品的开发成为当今的研究热点。随着单片机技术的日益成熟，应用范围的逐渐扩大，以单片机为核心的控制系统，逐渐应用到生活中的很多方面，这不仅克服了温度控制系统中存在的严重时延，节省了人力，提高了采样频率，而且在很大程度上提高了控制效果和控制精度[3-4]。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内;许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行;炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的[5]。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。
以往的温度检测系统所使用的单片机，管脚少,功能少，功耗大，虽经数十年发展，仍不能满足现在的市场需要。自1996年TI公司推出的16位、具有超.低功耗和丰富的片上外围模块的MSP430系列单片机以来,该系列单片机就以其低功耗特性被广泛应用于医疗、电子仪表以及消费类电子等产品中。MSP430系列单片机支持采用汇:编语言和C语言进行开发，该系列单片机集成了较丰富的片内外设备，方便高效的开发环境，适应工业级运行环境。与目前广泛使用的89C51单片机相比，具有指令少，超低功耗，运算速度快等优点，因而在许多领域特别是要求超低功耗的领域得到了广泛应用[2-4]。进入21世纪后，温度检测系统已逐步走向复合型和智能化，温度作为其中的重要参数，其测量的准确性对提高正确性是很重要的，研究和设计高性能的温度控制系统具有非常重要的意义，而其中最重要的器件就是温度传感器，它的性能也直接影响到了采集的温度数据的精度和时效性。
现如今，智能温度传感器正迅速朝着高精度、高可靠性及安全性等高科技的方向发展，提高温度传感器测温精度和分辨力，增加传感器测试功能，提高总线技术的标准化与规范化，增强可靠性及安全性设计，虚拟温度传感器和网络温度控制器的设计成为当前要解决的主要问题。由美国Dallas公司生产的DS18B20温度传感器具有单总线,两种工作模式，能够直接读出被测温度等特点,特别是它的单总线设计，使得系统结构简单，可以节省单片机的I/0接口的开销，多个传感器可共用一个接口而不会产生干扰;虽然软件设计复杂，但通过软件的设计，可以提高可靠性，增强抗干扰能力，适合于恶劣的环境,共地模式使得它耗电量小,支持串行数据传输,传输距离远;温度测量范围广，精度高，可根据实际情况实现精度的变换,因而成为目前各类有关温度采集工作的首选[9-11]。
二.国内外研究概况
随着物联网时代和工业4.0的到来，恒温控制当仁不让的在工业生产领域中获得了广泛的使用，对社会的发展和经济方面的贡献是十分杰出的。即使在不同的领域里，由于控制环境、目标、成本等因素，不可能批量生产相同的温度控制器，需要根据实际情况，实事求是的来设计系统的框架和功能，这样才会事半功倍。国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。我国现在在恒温控制技术上的水平和世界总体水平相比是很落后的，一般的相对完善的产品主要可以划分为以点位操控和通用的PID控制器，它仅仅使用在普遍的温度系统控制，有些则是不可以适应的，就像不容易操控复杂和时变的温度系统。在人工智能化、自适应控制仪表的方面，国内的科技其实并没有实现到国外的先进水平，变为商品化并广泛使用的控制仪表少之又少[6]。从不同的方面来观察可以得知，我们国家的恒温箱仪器仪表产品依然有许多的问题。产品相对不稳定，性能很长时间来不能得到充分的解决，这深深的影响到了我国其他相关行业的发展，阻止了经济发展的脚步，反观大型精密仪器，依然很是遗憾，我们还是没能达到足够高的水平，没有办法只能依赖进口了，损失了许多金钱。为了以恒温箱为基础的其他行业能够快速并沉稳的发展，我们对恒温的创新和研究就变得特别重要了。
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