机电专业论文开题报告
开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，写作不能马虎。以下是我为您整理的机电专业论文开题报告，希望能提供帮助。
篇一：开题报告
课题名称：基于GPRS的远程监控系统
1、课题的目的及研究意义
随着计算机技术的发展，尤其是Internet技术广泛深入到人们生活的各个方面，使人们的生活发生了深刻的变化，从工控领域来讲，由于需要监控的区域广、监控的对象种类繁多，因而需要花费大量的人力、物力和财力进行设备的维护，而且存在许多条件恶劣、人们不易到达或不能时刻停留的地方偶尔采集1些现场数据，如果进行大量的布线工作则是不经济、不合理的，这就推动了无线通信的技术在远程监控领域的发展。
而随着PLC应用的迅猛发展，各种高级空盒子策略不得不面对不同的对象在大跨距分散地点下的远程控制应用，如何实现大范围分布式应用中各种现场数据传输处理及远程控制，远程维护等就是很现实的问题，这其中的前提之1就是各中数据包de远程传输。
以前，有的PLC应用系统中采用了无线数传电台通信来达到远程控制PLC的目的，但是这种方案仍然存在1些缺陷，主要就是其分布范围仍然较为有限，而且随着通信距离的增加，其可靠性受到很大影响。目前最新应用趋势是将PLC空盒子系统与现有GPRS无线通信网络技术集成，通过GPRS网络通信技术，可以实现全国，甚至全球范围内的数据超远程可靠传输，进而达到数据远程分析处理，远程控制的目的。
2、本课题的主要研究内容
(1)现场控制/采集点：
现场监控点由PLC实现自动控制，并采集相关信息，通过RS232或RS485接口与GPRSDTU终端相连，PLC采集到的设备信息通过GPRSDTU终端对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无限网络。
(2)监控中心：
a)公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址;可以实现中小容量的系统应用。
b)专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线，申请配制固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当现场PLC数量增加，中心不用扩容既可满足需求，可实现大容量系统应用。监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数控进行还原显示，并进行数据处理，这样进1步增强了系统数据通信安全性能。
(3)GPRS移动数据传输网络：
PLC采集的数据经GPRS网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。
3、进度计划
xx年xx月xx前，毕业设计选题;
xx年xx月xx日学生提交毕业设计的开题报告;
xx年xx月xx日始，毕业生校外顶岗实习;期间每两周向指导教师和辅导员分别汇报毕业设计和校外实习的情况;
xx年xx月xx日毕业生将毕业设计初稿交指导教师审阅;
xx年xx月xx日，毕业生将毕业设计第2稿交指导教师审阅
xx年xx月xx日，毕业生返校，带回毕业实习协议书、实习鉴定(实习单位盖章)及实习总结报告，指导教师审阅论文
xx年xx月xx日毕业答辩。
4、参考资料
[1]郑家莉、黄炜主编。片机及嵌入式系统应用。北京：中国轻工业出版社，2006
[2]胡大可主编。SP430系列超低功耗16位单片机原理与应用。北京：北京航空航天大学出版社，2000
[3]李华、李学云主编。代移动通信新技术GPRS系统。广州：南理工大学出版社，2001
[4]张雷主编。GPRS系列手册。上海，2006
[5]沈建华、杨艳琴、翟骁曙主编。MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用。北京：2006
[6]梅丽凤、王艳秋、张军主编。单片机原理及接口技术。北京：北京清华大学出版社，2006
[7]赵含颖主编。组无线业务(GPRS)的技术实现和业务应用的研究。北京：信息产业部电信传输研究所，2006
[8]蔡悦丹、许少云、甘义成主编。GPRS无线数据传输系统的`设计与应用[J]。上海：上海交通大学出版社，2005
篇二：开题报告
论文名称：棒料切割机的设计
1、选题依据(选题意义、准备和基础等)
机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。如今已进入以通用机械时代。几十年来，切割技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。而目前市面上有很多型号的棒料切割机结构复杂，调节，维修不方便，生产效率低，智能化低等不足。
2、内容综述(目标、主要内容、拟解决的重点问题等)
1.对于板材切割机切割过程，如：上料-压紧-切割-调整-再切割-切割完毕-松开板材这一系列工作流程的PLC半自动控制。让对于操作人员人数的要求变得最小，并且可以使操作人员不用一直守在机器旁边。这里主要研究的就是PLC的控制过程，以及程序的书写。
要：本文介绍了一种基于MSP430 单片机的温度测控装置。该装置可实现对温度的测量，并能根据设定值对环境温度进行调节，实现控温的目的。控制算法基于数字PID算法。
0 引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用[1]。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。
本文设计了一种基于MSP430单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。
1 整体方案设计
单片机温度控制系统是以MSP430单片机为控制核心。整个系统硬件部分包括温度检测系统、信号放大系统、A/D转换、单片机、I/O设备、控制执行系统等。
单片机温度控制系统控制框图如下所示：
温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。
2 温度信号检测
本系统中对检测精度要求不是很高，室温下即可，所以选用高精度热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻具有灵敏度较高、稳定性强、互换精度高的特点。可使放大器电路极为简单, 又免去了互换补偿的麻烦。
热敏电阻具有负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小,它的阻值—温度特性曲线是一条指数曲线,非线性度较大。而对于本设计，因为温度要求不高，是在室温环境下，热敏电阻的阻值与环境温度基本呈线性关系[2]，这样可以通过电阻分压简单地将温度值转化为电压值。
给热敏电阻通以恒定的电流，可得到电阻两端的电压，根据与热敏电阻特性有关的温度参数T0 以及特性系数k，可得下式
T＝T0-kV(t) (1)
式中T为被测温度。
根据上式，可以把电阻值随温度的变化关系转化为电压值随温度变化的关系,由于热敏电阻的电信号一般都是毫伏级，必须经过放大，将热敏电阻测量到的电信号转化为0～3.6之间，才能在单片机中使用。
下图为放大电路原理图。稳压管的稳压值为1.5V。
由于传感器输出微弱的模拟信号，当信号中存在环境干扰时，干扰信号也被同时放大，影响检测的精度，需用滤波电路对先对模拟信号进行处理，以提高信号的抗干扰能力。本系统采用巴特沃斯二阶有源低通滤波电路。选取该巴特沃斯二阶有源低通滤波电路的截止频率
fH=10 kHz 。
3 控制系统设计
3.0 软件设计
单片机温度控制器控制温度范围100℃到400℃，采用通断控制，通过改变给定控制周期内加热和制冷设备的导通和关断时间，来提高和降低温度，以达到调节温度的目的。
软件设计中选取控制周期TC 为200(T1×C) ，导通时间取Pn ×T1×C ，其中Pn 为输出的控制量，Pn值介于0～200之间， T1 为定时器定时的时间，C为常数。由上两式可看出，通过改变T1 定时时间或常数C，就可改变控制周期TC 的大小。温度控制器控制的最高温度为400℃，当给定温度超过400℃时以400℃计算。
图3为采样中断流程图。
数模转换部分使用单片机自带的12位A/D转换器，能同时实现数模转换和控制，免去使用专用的转换芯片，使系统处理速度更快，精度更高，使电路简化。采样周期为500 μs ，当采集完16个点的数据以后，设置标志“nADCFlag =1”，通知主程序采集完16个点的数据，主程序从全局缓冲区里读出数据。
为进一步减小随机信号对系统精度的影响，A/D转换后，用平均值法对采样值进行数字滤波。每16个采样点取一次平均值。然后将计算到的平均值作为测量数据进行显示。同时，按照PID算法，对温度采样值和给定值之间的偏差进行控制，得到控制量。采样全过程完成后就可屏蔽采样中断，同时启动T1定时[3]，进入控制过程。
温度值和热敏电阻的测量值在整个温度采样区间内基本呈线性变化，因此在程序中不需要对测量数据进行线性校正。MSP430的T1定时器中断作为控制中断，温度采样过程和控制输出过程采用了互锁结构，即在进行温度采样，温度值处理和运算等过程时T1不定时，待采样全过程进行完时再启动T1定时并同时屏蔽采样中断。T1定时开始就进入控制过程，在整个控制过程中都不采样，直到200(T1×C) 定时时间到，要开始新一轮的控制周期。在启动采样的同时屏蔽T1中断。
图4为T1定时中断流程图。
图中，M代表定时器控制周期计数值，N则表示由调节器计算出的控制量。首先判断控制周期TC是否己经结束。若控制周期TC已结束(即M=0)，则屏蔽T1定时器中断，进行新一轮温度采样；若控制周期TC还未结束〔即M≠0 〕，则开始判断导通时间是否结束。若导通时间己结束(即N=0)，则置输出控制信号为低，并重新赋常数C值，启动定时器定时，同时退出中断服务程序；若导通时间还未结束(即N ≠0 )，则置输出控制信号为高，控制执行其间继续导通，重新赋常数C值，启动定时器定时，同时退出中断服务程序。
3.1 数字PID
本文控制算法采用数字PID 控制，数字PID 算法表达式如下所示：
其中，KP 为比例系数；KI=KPT/TI 为积分系数；T 为采样周期，TI 为积分时间系数；KD=KPTD/T 为微分系数，TD 为微分时间系数。u(k) 为调节器第k次输出， e(k) 为第k 次给定与反馈偏差。
对于PID 调节器，当偏差值输出较大时，输出值会很大，可能导致系统不稳定，所以在实际中，需要对调节器的输出限幅[4]，即当|u|>umax 时，令u=umax 或u=-umax ，或根据具体情况确定。
3.2 温度调节
PI 控制器根据温度给定值和测量值之间的偏差调节，给出调节量，再通过单片机输出PWM 波，调节可控硅的触发相位的相位角，以此来控制执行部件的关断和开启时间，达到使温度升高或降低的目的。随后整个系统再通过检测前一阶段控制后的温度，进行近一步的控制修正，最终实现预期的温度监控目的。
4 结论
本设计利用单片机低功耗、处理能力强的特点，使用单片机作为主控制器，对室内环境温度进行监控。其结构简单、可靠性较高，具有一定的实用价值和发展前景。
参考文献
[1] 赵丽娟，邵欣.基于单片机的温度监控系统的设计与实现.机械制造，2006，44(1)
[2] 张开生，郭国法.MCS-51 单片机温度控制系统的设计.微计算机信息，2005，(7)
[3] 沈建华，杨艳琴，翟骁曙..MSP430 系列16 位超低功耗单片机原理与应用.清华大学出版社，2004，148-155
[4] 赖寿宏.微型计算机控制技术.北京:机械工业出版社，1994:90-95
