温度控制系统的单片机设计Word文档下载推荐.docx

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B14130226

姓名

徐松林

指导教师

郑济仲

负责教师

沈阳航空航天大学北方科技学院

2015年5月

摘要

工业生产中温度控制具有单向性、时滞性、大惯性和时变性的特征，要实现温度控制的快速性和准确性，对于提高产品质量具有很重要的现实意义。

本课题针对温度控制的特点及实现准确温度控制的意义，设计了一种基于单片机的控制系统。

设计内容包括硬件和软件两个部分。

硬件电路以STC89C52单片机为微处理器，详细设计了温度信号采样电路，键盘及显示电路，温度控制电路，加温控制电路，降温控制电路、时钟信号电路以及系统电源供电设计等模块。

本设计由键盘电路输入设定温度范围信号给单片机，温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入的温度范围与反馈信号的偏差进行比较，输出控制信号给加温控制电路和降温控制电路。

液晶1602实现现场温度的实时监控。

关键词：

单片机STC89C52、温度控制

Abstract

Thetemperatureisetrolhasunidirectionalintheindustrialproduction,Zhiandbiginertiaandthecharacterofdenaturation,carryouttherapidandaccuracyoftemperatureisetrol,forexaltationtheproductmasshasveryimportantrealisticmeaning.

Themeaningofthistopiccharacteristicsaimingattemperatureisetrolandrealizeaccuratetemperatureisetroldesigned1kindaccordingtothecontrolsystemofsingleslabmachine.Designthecontentsincludinghardwareandsoftwaretwofractions.HardwaretelephonewiththeSTC89C52unipoleslabmachineformicroprocessor,detaileddesignthetemperaturesemaphoresampletelephone,keyboardanddisplaytelephone,thetemperatureisetroltelephone,heatcontrolcircuitandreducetheheatcontrolcircuit,clocksemaphorethetelephoneandsystempowersupplypowersupplydesignsetc.moldmass.Thisdesignfromkeyboardtelephoneinputsettemperaturerangethesemaphoregiveunipoleslabmachine,thetemperaturesemaphorecollectstelephonetocollectsitetemperaturesemaphoregiveunipoleslabmachine,unipoleslabthemachinecarryonacompareaccordingtotheanomalyofinwardtemperaturerangeandfeedbacksemaphoreandoutputcontrolsignaltoheatcontrolcircuitandreducetheheatcontrolcircuit.LCD1602carryouttherealtimesupervisionofsitetemperature.

Keywords:

single-chipmicrocomputer-STC89C52,temperature

1绪论

1.1课题背景和研究的意义

这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。

通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。

培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。

提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。

当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。

1.2温度控制系统的国内外发展趋势

国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。

先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。

80年代末出现了分布式控制系统。

目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。

现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。

我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。

我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。

在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。

我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。

在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。

1.3几种常见温度控制系统

下面介绍几种非常常见的温度控制系统

1.虚拟仪器温室大棚温度测控系统在农业应用方面虚拟仪器温室大棚温度测控系统是一种比较智能、经济的方案。

该系统能够对大棚内的温度进行采集,然后再进行比较,通过比较对大棚内的温度是否超过温度限制进行分析如果超过温度限制温度报警系统将进行报警,来通知管理人员大棚内的温度超过限制,从而有利于农作物的生长,提高产量。

系统最大的优点是在一台电脑上可以监测到多个大棚内的温度情况并进行控制。

该系统LabVIEW虚拟仪器编程通过对前面板的设置来显示温室大棚内的温度越限报警来对大棚内温度进行控制。

该系统有单片机,温度传感器串口通信,和计算机组成。

2.模糊PID热水锅炉温度控制系统模糊PID控制器是以常规PID为基础采用模糊推理思想根据不同的e和ec对PID参数进行在线自整定。

控制器有两部分组成，即常规PID控制部分和模糊推理的参数校正部分。

应用模糊集合理论建立参数kp、ki和kd与系统误差e和系统误差变化率ec之间的二元连续函数关系并用不同e和ec在线自整定PID参数。

3.电阻炉温度控制系统该系统的硬件主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成。

以内含C52兼容单片机的ADuC845为控制核心、配有640KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输入、320x240点阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示超温报警装置等外围电路预留微型打印机接口打印现场结果。

预留RS232接口。

能和PC机联机传输现场检测数据。

电阻炉的温度先由热电偶温度传感器检测并转换成微弱的电压信号，温度变换器此信号进行非线性校正及电压放大，由单片机内部A/D转换器将其转换成数字量。

再经数字滤波、误差校正、标度变换、线性拟合、查表等处理后。

一方面将炉温经人机面板上的LCD显示，另一方面将该温度值与被控制值键盘设定值比较根据偏差值的大小由控制算法进行运算最后输出移相控制脉冲放大后触发可控硅导通。

达到控制电阻炉温度的的如果实测温度值超过了该系统所要求的范围单片机就向报警装置发出命令系统进行报警。

1.4温度控制系统的应用实例

温度控制系统的应用实例如图1.1所示。

图1.1温度控制系统应用实例

1.5课题任务及要求

毕业设计内容是要求设计一个以单片机为主的恒温控制系统。

系统要求自

监测环境的温度，即时显示温度数值，自动调节并保持温度的恒定。

控制范围200C—1500C，误差为±

10C。

2温度控制系统的设计与分析

2.1主控制器模块的设计

采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制温度报警功能，以实现其既定的性能指标。

充分分析我们的系统，其关键在于实现温度的自动显示并报警功能，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。

这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。

STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。

2.2温度测量的设计

采用数字温度芯片DS18B20测量实际温度，输出信号全数字化。

便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。

且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。

在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。

DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。

这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。

采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。

既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信上传数据，另外STC89C52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。

DS18B20与单片机连接图如图2.2所示。

图2.2DS18B20的连接电路图

1、VDD为主电源接5V，电源引脚需加滤波电容，一般电容选取104陶瓷电容；

2、GND接地；

3、DQ脚分别与单片机相联，注意外部4.7K上拉电阻；

2.3LCD1602显示模块的设计

本系统采用LCD1602液晶显示模块，LCD1602显示直观、美观、价格低廉、便于大批量开发。

LCD1602B可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光；

显示电路图如图2.3所示：

图2.3LCD1602显示电路图

2.4加温模块的设计

系统加温模块采用三极管驱动5V继电器来实现，当继电器得电时，常开开关闭合，加热电阻的供电电源是通过继电器开关来隔开的，当继电器开关闭合时，进行加温工作。

系统加温电路如图2.4所示。

图2.4加温电路

2.5降温模块的设计

系统加温电路采用三极管驱动5V继电