基于强电磁干扰下的中频电源炉温无线测试仪的研制-大学生创新创业训练项目申报书.doc

学院大学生创新创业训练项目申报书

项 目 名 称 基于强电磁干扰下的中频电源炉温无线测试仪的研制
项 目 类 型 （）创新训练项目（）创业训练项目（√）创业实践项目
项 目 负 责 人
指 导 教 师
申 报 日 期

学院教务处

项目名称
基于强电磁干扰下的中频电源炉温无线测试仪的研制
项目起止时间
4月至2016年4月
负责人
姓名
年级
学院
学号
联系电话
E-mail

大三
物理与电子工程学院
73
1

项目组成员

大三
物理与电子工程学院
2
1

大二
物理与电子工程学院

1

指导教师
姓名

职务/职称
教授
所在单位
物理与电子工程学院
联系电话

E-mail

校外导师
姓名

职务/职称

所在单位

联系电话

E-mail

一、项目简介（200字左右）
湖北省是金属冶炼大省，特别是襄阳市，现有中频电源生产公司达10家左右，是全国冶炼设备—中频电源生产集中之地，产值达3.5亿左右。为了进一步提高中频电源的智能化，增强襄阳中频电源在全国的竞争力，扩大市场占有率，为襄阳的经济腾飞助一臂之力。因此，开发智能无线中频电源炉温测试仪意义重大。
中频电源炉温在1000℃-2000℃之间，炉温的高低直接决定铸件产品的质量，因此炉温的精确控制与否决定了产品的合格率的高低。红外温度传感器的电源采用线圈感应供电方式，而中频电源工作环境恶劣，需要系统有较强的电磁兼容能力，同时显示电路与测量电路相距较远。为此，本中频电源炉温无线测试仪的研制采用单片机控制，实时无线精确显示；全金属表面结构，具有很强的电磁兼容能力；同时轻便小巧，成本低，具有很强的市场竞争能力。
通过文献检索，本技术属国内首创。

二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）
　1、自身及团队具备的知识
通过三年的课堂学习、实验室探索与研究，具备了一定的专业知识。
<1>硬件方面，学习并掌握了模拟电子技术基础、数字电子技术基础、传感器原理及应用技术、单片机系统设计、电磁兼容技术、无线通信原理、电磁兼容原理及应用等专业技能；
<2>软件方面，学习并掌握了汇编语言、C语言等多种计算机语言。
2、自身及团队具备的条件
<1>本项目组3名成员，各成员各有特长，且容易沟通合作，其中2名擅长程序开发，1名擅长硬件制作；
<2>本项目组具有丰富科研能力和实践经验的导师指导，每个成员创新思路活跃，学习能力很强，理论知识过硬、实践经验丰富；
<3>本项目组对MIK-AL型红外温度传感器、LCD1602显示器、MSP430F149单片机、PTR8000无线通信芯片等技术知识有较为熟练的掌握；
<4>本项目可依托物电学院“电工电子重点实验室”和襄阳世科电气有限公司，设备齐全。

　3、自身及团队的特长和兴趣
　　喜欢并善于探索与研究电子系统的设计和制作、单片机控制系统开发与应用。
　4、前期准备
<1> 本项目由温度采集系统和温度无线显示系统组成。前者负责数据的智能获取和处理；后者负责相关温度信息的显示。
<2> 收集了大量MIK-AL型红外温度传感器、MSP430F149单片机和LCD1602的相关资料，经过认真研读，有把握在规定期限内掌握并运用MIK-AL型红外温度传感器、MSP430F149单片机单片机、LCD1602和PTR8000无线通信芯片等技术；
<3> 根据中频电源运行特点，部分程序已编写并调试通过。已具备中频电源炉温无线测试开发基础。
<4> 本项目依托专利号为201420515868.0的热电偶埋式检测炉温的中频电源；
<5>本项目是在2014年学生创业创新项目基础之上进行。

三、项目方案（计划、技术路线、人员分工等）
<1> 计划
先查阅资料，后设计方案，最后制成样品和专利。同时样品精度达±5℃。
<2> 技术路线
使用单片机、测温传感器和液晶显示器等器件，通过软硬件有效结合快速处理并精确显示数据信息。包括系统硬件设计和软件设计。
1、系统硬件设计
1）以MSP430F149单片机为核心研发出中频电源炉温测试仪；2）以MIK-AL型红外温度传感器为核心研制出炉温采集电路；3）以半导体 PTR8000芯片为核心研发出炉温无线显示电路。硬件电路如下。

无线通信电路
单片机
红外温度传感器
预处理电路

电 源

图一 温度测量发射电路框图
液晶显示器
无线通信电路

电 源

图二 温度接受显示电路框图

2、系统软件设计
系统软件包括中频电源系统主程序、炉温采集子程序、炉温计算程序和炉温无线显示子程序等程序。主程序框图如下。
开 始

炉温采集子程序

N
升温测量？

Y

衰减补偿子程序
炉温显示子程序
迟滞补偿子程序

N
Y
循环测量？

结 束

图三 主程序框图

<3> 人员分配
1）、史梦一组，负责把用红外线传感器从炉里探测获得的数据接收到，经过单片机处理把数据信息传递到后台；
2）、汪子成一组，负责从后台接收前台数据，通过单片机处理将数据信息输出，无线显示最终的温度。
四、 项目特色与创新点
本次项目的特色与创新之处有以下5点。
<1> 本项目采用MIK-AL型红外温度传感器，非接触测温，并具有反应速度快，测量值稳定，精度高；
<2> 本项目采用MSP430F149单片机控制，无线实时精确显示；
<3> 本产品全金属表面结构，具有很强的电磁兼容能力；
<4> 本产品针对石英砂炉体外壳温度系数导致的温度显示迟滞性和衰减性，采用补偿方法进行计算；
<5> 红外温度传感器的电源采用线圈感应供电方式。

五、 项目进度安排
<1> 2015.4—2015.5，进行硬件设计、制作和软件编程；
<2> 2015.5-2015.10，整体设计完成，用炉子进行大致的测试并进行程序修改；
<3> 2015.10-2016.4，在襄阳安得尔电气有限公司进行测试并进行修改程序，取得最后的样品。

六、项目经费使用计划（要求说明项目经费）
温度传感器 1200元
购置其他配件 300元
制作电路板 200元
金属防干扰外壳 500元
产品的测试及差旅费 800元
总计： 3000元
七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）
本项目依托的公司是襄阳世科电气有限公司，它位于襄阳市高新区，占地100多亩。它在中频电源的设计、生产已有20多年了，是襄阳市中频电源行业的龙头企业，年营业额达3000千万。工程师级别以上的技术人员有12人，具有较强的专业技术能力。通过与此公司的合作，力争完成下列预期成果。
1）在±1%误差允许的范围内，能够准确的测量出炉温的温度，从而达到对炉温的精确测量，研制完成一件样品；
2）发明一项相关专利或一篇相关论文。
指导教师意见：
该项目的3名学生已查阅大量有关文献，对中频电源炉温的控制、测量方法有了清晰的思路。采用全金属外壳和红外传感器，以提高无线测温仪对周围强电磁的抗干扰能力，采用。软件上采用模块化设计，主要包括三个子程序--温度采集子程序、计算子程序和温度无线显示子程序，并用C语言编程实现。该方案合理，技术路线先进可行，时间安排紧凑，样品成本低廉。
该3位同学在这3年的学习中，系统的学习和掌握了电子产品设计所要求的知识和技能，具备较好的电子产品设计理念和较强的实践能力，相信他们一定能完成此项目。

签 名：
4月13日

学院意见：

签名盖章：
年 月 日
学校意见：

签名盖章：
年 月 日

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69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
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71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
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89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
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91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
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99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
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101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
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