温度控制系统设计文献综述.doc

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基于单片机的温度控制

系统设计文献综述

前言

随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。

而且，很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。

如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制,存在控制精度低、超调量大等缺点,很难达到生产工艺要求。

且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。

这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率.

单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。

单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。

1.陈岩《基于ARM的远程控制温控系统的设计》一个基于ARM的远程控制系统的设计.该系统以无线寻呼网络接收POCSAG编码的控制命令字,同时利用DIMF信号发送器将要反馈的数据通过公用电话网络以DTMF编码传送回去,从而实现了一个功能完整的远程控制系统,弥补了以往远程控制系统的不足同。

2．金凯鹏  胡即明《基于模糊PID算法远程温度控制系统的实现》针对实时温度控制对象,算法远程温度控制系统是一套远程控制系统,并结合了模糊PID控制算法,利用其电路组成和设计原理,实现了对远程温度系统的监视和控制功能.采集端主要实现温度采集、数码显示、温度设定、无线编码发射、加热开关控制等功能;监控部分主要实现无线解码接收、温度显示、报警等功能模块.本系统实现了实时控制与无线传输结合.

3.王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》针对目前许多塑料反应炉温度控制不准确的现状,进行了基于MCS-51系列单片机多点温度控制的硬件构建的设计.采用数字化温度传感器DS18820,TLC2543型号的12位开关电容运次逼近模数A/D转换器.成本低、可靠性高

4.王芳《利用单片机实现温度智能控制》温度控制系统是一个闭环反馈控制系统,它是用温度传感器将检测到实际炉温A/D转换,送入到计算机中,与设定值进行比较,得出偏差.对此偏差按PID算法进行修正,求得对应的控制量控制可控硅驱动器,调节电炉的加热功率,从而实现对炉温的控制.

5.李晓伟  郑小兵  周磊  李建军《基于单片机的精密温控系统设计》基于单片机的精密温控系统是一种基于单片机的精密温控系统.该系统采用单片机为核心控制部件进行PID运算,数字式温度传感器DS18B20芯片测量温度,大功率放大器OPA548驱动半导体致冷器TEC实现温度控制,精度达到±0.1℃.关键字;单片机;温度控制;PID控制

6.储海兵  谭功全  曹亢  任善荣《单片机温度控制实验系统》以单片机AT89C51为核心的温度控制实验系统.它使用一线制数字温度传感器DS18B20采集温度,经过PID算法计算输出PWM波控制固态继电器调节热阻丝发热功率,最终控制被控对象温度.另外,该系统还扩展了人机接口和串口通信.整个系统不但成本低廉、而且使用和扩展方便,为广泛深入应用提供了借鉴

7.叶丹《基于单片机的自适应温度控制系统》人体生物组织活性检测要求较高的温度准确度和稳定度,针对该应用设计了一个温度控制器;用现代控制理论分析了该系统;建立了系统的数学模型,并推导出其状态空间方程.从而提出了先使温度快速稳定在目标温度附近,然后通过自调整参数达到目标温度的自适应温度控制方案.仿真计算的结果证明了方案的可行性和对环境温度变化的适应能力.最后以PIC16C72A单片机为核心,具体实现了一个使用该控制方案的温度控制系统.实验结果表明该方案可以取得满意的准确度和稳定度.

8.张小娟《一种基于模糊控制的温度控制系统设计》针对被控对象存在的滞后、时变、非线性等特点,将模糊控制算法引入除氧器控制系统,改善了系统的控制效果,并设计了以PIC18F252单片机为核心,实现了该控制方案.该控制方法在除氧器温度控制系统的应用中,取得了良好的效果.文中使用MATLAB软件对PID控制、带自调整因子模糊控制分别进行了仿真研究,仿真结果表明,带自调整因子模糊控制能满足调节时间短、超调量小且稳态误差在104±3℃内的控制要求.

9.美国加里福尼亚大学Zadeh教授《模糊集合论》标志着模糊数学的诞生。

模糊自动控制是以模糊数学为理论基础，即以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制，属于智能控制方法。

10.陈伟  邢梅香《基于SOC单片机的模糊温度测控系统设计》提出一种基于SOC单片机的模糊温度测控系统的设计方案.采用SOC型单片机MSP430F149为控制核心,利用MSP430F149片内资源,实现温度采集信号的放大、ADC转换处理、PWM驱动控制等功能,以最小的硬件结构完成模糊温度闭环控制.同时,应用RS-485通讯协议,实现上位机与底层控制节点之间可靠的数据通讯.

11.赵丽娟《基于单片机的温度监控系统的设计与实现》温度测控在工业领域具有广泛的应用,随着传感器技术和单片机技术等不断发展,为智能温度测控系统精度的提高和稳定性改善等提供了条件.本文介绍了一种基于单片机的温度闭环控制装置,通过对机内数字PID参数的设置,达到对不同受控对象的不同温度要求进行高精度控制.

设计了一种基于89C51单片机和DS1820数字温度传感器的智能温度测控系统,可实现温度控制、故障分析以及通过GSM移动通信模块进行远程报警等功能.系统具有结构简单、稳定可靠、操作方便等特点,有广阔的应用前景.

12.彭秋红  沈占彬《基于单片机温度控制系统的硬件设计》数字式温度传感器的结构、性能及系统资源,分析了计算机与单片机控制模块的通信方方式,建立了控制系统多点通讯协议.在以单片机AT89C2051为核心单元的基础上,搭建了温度控制系统.

硬件方面有8155接口电路，A/D转换电路，温度传感器DS18B02进行设计，然后把它们整合成为一个整体，完成对温度进行控制的硬件部分。

在软件设计方面，对主程序，中断服务程序，采样子程序，数字滤波程序进行编写

13.张艳艳《基于PID算法和89C52单片机的温度控制系统》温度控制系统广泛应用于工业生产中,但目前的温度控制系统很多不能达到很好的效果.单片机系统功能强大、使用灵活,可以实现较为精准的控制;而PID算法实现一种模糊控制,可调试性强;以89C52单片机为控制核心的PID温度控制能使系统具有较高的精确度和稳定性.通过原理分析、软硬件设计以及实验测试,表明该温度系统非常稳定并且精确,可广泛地应用于各类温控场合.

14.乔和  陈彬《基于ARM的智能温控系统设计》针对电阻炉温度控制纯滞后、大惯性环节控制的特点,传统的PID控制可以获得较好的稳态响应特性,但控制上会造成较大的系统超调,无法满足控制精度.应用参考模型自适应方法设计控制器,分析并给出了系统的数学模型,用超稳定理论设计了参考模犁自适应PID控制系统,并给出白适应率.以ARM单片机为核心,设计并分析了电阻炉智能温度控制系统硬件电路,由K型热电偶和数字转换芯片MAX6675组成温度检测电路,采用固态继电器来作为温控元件,利用开关特性来控制电路的断开和接通炉温控制主电路.实验结果表明该控制系统超调量小,跟踪速度快,可靠性高,结构紧凑、工作稳定.

15.胡如龙《基于AVR单片机的全自动热饮机控制器的设计》一种全自动热饮机控制器的设计,提供了温度控制、开关量的输出控制、水位检测控制、数据保存等关键部件的设计思路及方案,还讨论了系统的软件设计流程;给出了相应的硬件电路图和软件流程图,并对这种设计下的各部件工作状况进行了试验,得出了一些关于自动热饮机设计的规律;实用证明,该控制器具有实现成本低,控温精度高,易于实现等优点,实现了热饮泡制的全自动控制和管理,

16.YuanN,YeoTS《AnalysisofSca-tteringfromCompositeConductingandDielectricTargetsusingthePrecorrected-FFT》传统的温控系统温度控制方式已不能满足高精度，高速度的控zhi如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。

成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少，因此不适合用此种方法作加热炉的温控系统。

17.Alexander《StreetMQ1Themicroelectronicsandcomputersystemslaboratory》结合加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉等以温度控制为主的工业控制系统对产品工艺、温度的精度要求，再考虑不同的加热系统温控方法，考虑各种热炉温控方法的优缺点，选择最佳的方案，而单片机作为工业温度控制系统的温控核心在工业生产中较为合适。

用单片机对热炉温度进行控制，不仅精度高，反映速度快，对环境要求不高，价格便宜并且易于实现等优点，能够大规模的运用和生产，能很好的完成对温度的监测和控制。

18.Augustine《Intelligenttemperaturecontrollerbasedonsinglechipmicrocomputercontrolequipment》一种基于单片机控制的智能式温度控制仪器.该仪器集成了信号的变换、处理、控制功能,使用了∑-△原理的高精度A/D转换及标准0～10mA电流型输出D/A转换,辅助以键盘和数码管的人机界面,可以应用在需要精密温度控制的各种领域.该仪器输入标准铂电阻温度传感器RTD（ResistanceTemperatureDetector）信号,采用比例积分微分PID（ProprotionalIntegralDifferential）控制算法,输出0～10mA电流控制功率加热元件.兼顾整机的精度和价格等因素,采用了80C196单片机系统结合专用集成电路进行设计.CPU系统采用GAL进行译码,

结　　论

综上所述，本次设计设计叙述了基于单片机对工业生产中温度的控制与设计，该系统包括硬件组成和软件的设计，硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转换成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过A/D转换器，将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。

其硬件设计中最为核心的器件是单片机89C51，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字温度电压值经计算机处理得到相应的温度值，送到LED显示器，以数字形式显示测量的温度。

整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机MT89C51实现其控制功能。

整个系统结构紧凑，简单可靠，操作灵活，功能强大，性能价格比高，较好的满足了现代生产和科研的需要。