关于温度控制系统论文

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前言

随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注随着单片机技术的不断发展,控制设备也跟着不断变化,对产品试验环境的要求也越来越严格。鉴于此,环境温度是试验环境中的一项重点,环境温度的高低直接影响产品的电气和机械性能参数,环境温度的准确度对测试温度的方法要求越来越高,而对环境温度的控制更显的重要。温度检测的传统方法是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟温度传感器。信号经取样、放大后通过模数转换,再交由单片机处理。被测温度信号从温敏元件到单片机,经过众多器件,易受干扰、不易控制且精度不高。为了准确的测试与控制环境温度,因此,本系统采用一种新型的可编程温度传感器DS18B20,它能代替模拟温度传感器和信号处理电路,直接与单片机沟通,完成温度采集和数据处理。DS18B20与AT89S52结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。

第一章绪论

随着信息时代的到来,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来,温度控制系统已应用到人们生活的各个方面,但温度控制一直是一个未开发的领域,却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。

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[1]。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。

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。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素[2]。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用[3]。另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。

第二章方案的论证与比较

当将单片机用作测控系统时,系统总要有被测信号懂得输入通道,由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言,如何准确获得被测信号是其核心任务;而对测控系统来讲,对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

传感器是实现测量与控制的首要环节,是测控系统的关键部件,如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换,一切准确的测量和控制都将无法实现[4]。工业生产过程的自动化测量和控制,几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量,使设备和系统正常运行在最佳状态,从而保证生产的高效率和高质量。

2.1 温度采集方案

方案一:采用热敏电阻,可满足-40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,而且需要价格昂贵的A/D转换器,对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的[5]。

方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为0.5摄氏度,在一秒内把温

度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用单总线通讯,只占用一个I/O口,使用方便[6]。基于DS18B20的以上优点,我们决定选取DS18B20来测量温度。

2.2显示界面方案

方案一:采用数码管显示。数码管是一类显示屏通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮从而显示出数字能够显示时间,日期,温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜使用简单,在电器特别是家电领域应用极为广泛,空调、热水器、冰箱等等绝大多数热水器用的都是数码管。其优点是直观,成本低。缺点是只能显示测量点温度值和有限的符号,电路复杂[7]。

方案二:采用字符LCD显示。可以实现实时中英文操作提示,方便人际交换。能同时显示多测量点温度值。缺点:价格高,体积增大。

因为本系统设计显示多种模式,所以选择LCD显示。

2.3电源部分

方案一:采用变压器从220V市电获得低压交流电,再通过整流、滤波及稳压后获得5V直流电。此方案优点在于EMI干扰小,对电路没有高频干扰,且输出动态调整特性好,缺点是体积大,笨重,不便于安装,效率低,发热严重,且在交流电压波动比较严重的场合,可能无法正常输出。

方案二:采用全适应开关电源从220V市电直接获得5V直流稳定电压,供点阵及控制电路工作。此方案优点在于电源体积小,重量轻,效率高。另外,全适应开关电源输入电压范围是85-265V,适应全世界的电力电压,适合出口产品。缺点是有一定高频干扰,且动态调整性能较差。

由于近几年开关电源技术发展迅速,开关电源的性能更加完善,且在过去的一年内,有色金属价格持续上涨,开关电源无论在性能还是价格上都有取代传统线性稳压电源的趋势。综上所述,我们采用方案二。

2.4 键盘部分

由于按键数目较少,采用独立按键的方案。每只按键通过上拉电阻接在P0.X 口上,程序通过查询来检测按键状态。

第三章 系统组成

3.1系统框图本节介绍了系统的主要功能和实现框图。系统结构组成如图3-1

所示:

图3-1系统结构框图

本系统主要由六部分组成:①温度测量18B2O 部分 ②单片机最小系统 ③按键部分 ④显示部分 ⑤声光提示部分 ⑥电源部分。

系统以单片机AT89S52为核心,温度传感器18B20将采集的温度信号转换成电信号传给单片机处理,并通过液晶屏1602显示温度信息。通过按键可设置上限下限温度,当被测点温度超出设定的温度时,声光报警将会给出提示。

3.2 DS18B20温度测量部分本节主要讲了DS18B20的主要原理和测量方法。

3.2.1DS18B20的结构及原理

由DALLAS 半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小,接口方便,传输距离远等特点。产品的主要技术指标:①测量范围:-55℃-+125℃,②测量精度:0.5℃,③反应时间≤500ms [8]。

DS18B20的性能特点:①采用单总线专用技术,既可通过串行口线,也可通过其它I/O 口线与微机接口,无须经过其它变换电路,直接输出被测温度值(9位二进制数,含符号位),②测温范围为-55℃-+125℃,测量分辨率为0.0625℃,

温度传感器 18B20

按键电路

1602 液晶显示电路

光音提示电路

AT89S52单片机系 统

③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM,④适配各种单片机或系统机,⑤用户可分别设定各路温度的上、下限,⑥内含寄生电源[9]。

DS18B20内部结构

DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同[10]。

DS18B20高速暂存器共9个存储单元,如表3-1所示:

表3-1 DS18B20高速暂存器存储单元

序号寄存器名称作用序号寄存器名称

0 温度低字节以16位补

码形式存

放4、5 保留字节1、2

1 温度高字节 6 计数器余值

2 TH/用户字节1 存放温度

上限

7 计数器/℃

3 HL/用户字节2 存放温度

下限

8 CRC

以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算:12位转化后得到的12如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。

DS18B20控制方法

在硬件上,DS18B20与单片机的连接有两种方法,一种是Vcc接外部电源,GND接地,I/O与单片机的I/O线相连;另一种是用寄生电源供电,此时UDD、GND接地,I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电,I/O口线要接4-10KΩ左右的上拉电阻。

DS18B20有六条控制命令,如表3-2所示:

表3-2 DS18B20的控制命令

指令约定代

操作说明

温度转换44H 启动DS18B20进行温度转换

读暂存器BEH 读暂存器9个字节内容

写暂存器4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节

复制暂存器48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中

重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、

TL字节

读电源供电方

式B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主

CPU

CPU对DS18B20的访问流程是:先对DS18B20初始化,再进行ROM操作命令,最后才能对存储器操作,数据操作[11]。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程,根据DS18B20的通讯协议,须经三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作

3.2.2利用DS18B20的实时温度测量电路的设计

DS18B20 的实时温度显示电路如图3-2所示:

图3-2 DS18B20 的实时温度显示电路

DS18B20只需要3根线便可以完成全部连接,分别是VCC、GND以及I/O,VCC与GND线直接接系统5V电源。由于测量线路比较长,为了防止电源线路受到干扰引起DS18B20工作不正常,在器件临近处电源线两端并联一只0.1uF (104)的高温瓷片电容,起退偶作用,在单片机临近处的数据线上对地并联一只20pF的小电容,用来吸收高频干扰。选用5.1K上拉电阻接在临近DS18B20位置的数据线上。

3.3控制电路

单片机最小系统如图3-3所示:

图3-3 单片机最小系统

控制电路主要由AT89S52单片机组成。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash

允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器[12]。在单芯片上拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,2 位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

3.4按键电路

按键电路如图3-4所示:

图3-4按键电路

由于系统需要按键数较少,所以采用独立式键盘解构。它的优点是一键一线,按键识别容易;缺点是占用的口线较多,不便于组成大型键盘。其中S1为设置键,S2为温度提升键,S3为温度降低键,S4确认键。

3.5 显示电路

本节主要介绍了利用液晶显示屏1602显示所测得的数据,以及1602与单片机连接的原理。

3.5.1液晶显示屏1602的结构及原理

LCD1602是常见的16×2行,6×8字符点阵液晶模块,广泛应用于智能仪表、通信、办公自动化设备中,其字符发生器ROM中自带数字和英文字母及一些特殊符号的字符库,没有汉字[13]。我们利用1602可以建立8个6×8点阵自定义字库的特点,在一个测温的实例中成功显示了少量汉字和特殊符号——℃。LCD的主要参数如表3-3所示:

表3-3 LCD1602主要参数

显示容量:16x2字符

芯片工作电压: 4.5-5.5V

工作电流: 2.0mA(5.0V)

模块最佳工作电压: 5.0V

LCD1

字符尺寸: 2.95x4.35(WXH)mm

602的连

接电路如图3-5所示:

图3-5 LCD1602连接电路

3.6 声光提示电路本节主要介绍了利用声光提示温度过高或过低。

当温度超过设置的最低或最高温度时,传感器检测到的信号传送到控制电路,控制电路发出指令控制声光提示电路工作。(超过最低.最高温度时分别亮黄灯,红灯,并发出声响。正常工作时亮绿灯)。声光提示电路如图3-6所示:

图3-6 声光提示电路

3.7 电源电路

本节介绍了将220V的电源转换为5V的稳定输出,达到本系统可以使用的电压。

系统电源采用输入100-240V 50/60Hz输出5V2A的成品开关电源,此电源在世界各地不同的市电电压上使用,都可获得理想的5V稳定输出。电源的基本原理图如图3-7所示:

图3-7 电源原理图

此电源采用反激结构,此种结构简单,且输入输出电压变化范围很大,很适合小功率电源的设计。

第四章软件设计

软件设计采用了模块化设计,全部用KEIL C51编程。整个软件系统简洁明了,而且具有良好的扩展性。

4.1程序框图

与DS18B20 的所有通讯都是由一个单片机的复位脉冲和一个DS18B20的应答脉冲开始的。单片机先发一个复位脉冲,保持低电平时间最少480 μs ,最多不能超过960μs。然后,单片机释放总线,等待DS18B20的应答脉冲。DS18B20在接受到复位脉冲后等待15~60 μs才发出应答脉冲。应答脉冲能保持60~240 μs。单片机从发送完复位脉冲到再次控制总线至少要等待480 μs。

由于单片机与单总线温度传感器是通过1根信号线链接的,主机要实现各类操作命令以及温度的读取与设置,必须严格地按照DS18B20的通信协议来进行。在进行数据传输时为了保证数据的完整性,此通信协议规定了几种信号类型:复位、存在脉冲时隙;写“0”、写“1”时隙;读“0”、读“1”时隙。所有的数据传输必须从字节的低位开始,编写程序时必须按照其对应的时序操作,否则不能获得完整正确的数据。

4.2软件仿真

本系统仿真用的是Proteus仿真软件,Proteus是一款电路分析实物仿真系统,可仿真各种电路和IC,并支持单片机,元件库齐全,使用方便,该软件的特点是:①全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准,并在同类产品中具有明显的优势。②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS一232动态仿真、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。③支持大量的存储器和外围芯片。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大,且该软件简单实用,有较高的实用性。

Proteus的使用能给设计带来方便,在Proteus中,可以仿真设计的电路,当电路出现问题时,可以及时发现,假如不用Proteus仿真,直接打板,即增加开发周期,又增加了设计成本。软件仿真图如图4-1所示:

图4-1 软件仿真图

上图中,主要控制芯片为U1---51单片机,是本系统的核心部件,处理传感器传送来的温度数据,U2为DS18B20温度传感器,其作用为采集温度。D1,D2为发光二极管,用于指示。

通过仿真可知本系统能正确的显示被测点的温度,当超出设定范围时,也能准确的报警提示,但当被测温度变化较大时,该系统不能迅速的做出响应,需要改进。

第五章总结

通过本次温度监控系统的设计,我大有收获,在制作过程中,一定要注意的每个工作步骤的检查,确保制作成功。这次毕业设计历时至少3个月,从一开始的确定课题,到后来的资料查找、理论学习,再有就是近来的调试过程,这一切

都使我的理论知识和动手能力进一步得到巩固和加强,可以说是对所学知识的一次全面综合。

开始是搜集资料。通过各种渠道开始准备工作—通过网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊、书籍等。通过一个月的深入学习,搜集了一大堆与毕业设计相关的资料,在老师的指导下,摒弃了一些无关紧要的内容,保留了有参考价值的资料作为备用。在网上,我搜索了一些学术论文和期刊文章;我搜索了外文文献资料,参考了一些毕业论文样本和一些毕业论文设计总结;在常见的搜索引擎中,我了解到一些相关的知识,同时特意浏览了大量的网站,并将有用的内容列成提纲,便于以后查询,以减少后期工作量。

接下来,我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究,并制作了课题研究的方案及设计规划,开题报告完成之后随即进入紧张而有序的写作及方案设计之中。本课题的最大的重点、难点便是初步接触温度传感器,要对传感器的原理、结构、应用等各方面从头开始琢磨以及电路的实现过程和怎么样通过单片机来间接的控制。在毕业设计的整个过程中要求保持沉着冷静,联系书本理论知识积极地思考,实在解决不了可以请教同学或指导老师。虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题,但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题,实现了整个系统设计与最后调试,相关指标达到期望的要求,并完成了本次设计任务。

经过四年学习的积累,在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下,我认真严肃的完成了我的毕业设计。在这一个充满挑战伴随挫折,充满热情伴随打击的过程中,我感触颇深,它已不仅是一个对我四年学习知识情和耐心况和我的应用动手能力的检验,而且还是对我的钻研精神,面对困难的心态,做事的毅力的考验。我在这个过程中深刻的感受到了做毕业设计的意义所在,和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。

致谢

在设计过程中,遇到许多自己不能解决的问题,是李老师在百忙之中帮助自己解决难题,同时也借此机会感谢老师在学习期间对自己的培养。

转眼间,我在青岛农业大学度过了宝贵的四年时光,这四年的学习生活经历将是我一生的财富。

在本论文即将完成之际,我要衷心的感谢我的毕业设计指导老师李爱涛老师。李老师以其严谨的作风、负责的态度,在毕业设计的整个学习和研究中给予了我很大的支持与帮助,无论是在学习还是生活上都让我深受影响。在我理论刚入门阶段李老师给了我决定性和方向性的帮助,没有她的帮助,我将迷失在大量的参考文献中难以自拔。从论文的选题、撰写到各细微的部分李老师都倾注了心血,使我深深感受到李老师严谨治学的态度。尤其在论文写作中,我非常感谢李老师的严格要求和细心指点。李老师严谨的治学态度、敏锐的洞察力以及分析问题的独到见解对我今后的生活工作将起到莫大的促进和帮助。对此,我在这表示崇高的敬意和深深的谢意!

感谢所有教育过我的老师!你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉,也是完成本论文的基础。我还要向关心和支持我学习的朋友们表示真挚的谢意!感谢他们对我的关心、关注和支持!

感谢通信06.1班全体同学对我的支持与帮助,感谢我的室友在大学四年中的的朝夕相伴,他们在生活和学习中给了我很大的关怀与帮助,使我渡过了一段难忘的快乐时光。

大学的生活让我有了坚强的性格,冷静的头脑和永远乐观的态度。最重要的是让我有了责任感,对自己、对家人和对社会。

我愿在未来的学习过程中,以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学和朋友。永远以一颗为人民服务的心来回报。

参考文献

[1]曹建平主编《智能化仪器原理及应用》,西安电子科技大学出版社出版

[2]胡宴如主编《模拟电子技术》,高等教育出版社出版

[3]李朝青编著《单片机原理及接口技术》,北京航空航天大学出版社

[4]杨志忠编著《数字电子技术》,高等教育出版社出版

[5]赵亮、侯国锐:单片机C语言编程与实例,人民邮电出版社,2003

[6]王松武,于鑫,武思军:电子创新设计与实践,北京:国防工业出版社,2005

[7]刘笃仁编著《传感器原理及应用技术》,西安电子科技大学出版社出版

[8] 李朝青,单片机原理及接口技术(简明修订版)[M].北京:北京航空航天大

学出版社,1998

[9] 李广弟:单片机基础[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1994

[10]冯建华,赵亮:单片机应用系统设计与产品开发[M] .北京:人民邮电出版

社, 2004.

[11]Steven F.Barrett,Daniel System[M].北京:电子工业出版社,

2006

[12]阎石编著数字电子技术基础(第三版),北京:高等教育出版社,1989

[13]王幸之,钟爱琴,王雷:AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京:北京航

空航天大学出版社, 2004.

附录:部分程序

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit led=P2^0;

uchar count;

uchar key_value=0;

char Up_Temp=50;

char Down_Temp=25;

bit tiaochu_flag=0;

bit Flag=0;

uchar code TH0val=63226/256;

uchar code TL0val=63226%256;

////////////////////////////////////////

bit kfirst;

bit kfunc;

////////////////////////////////////////

sbit E=P2^7;

sbit RW=P2^6;

sbit RS=P2^5;

sbit ACC0 = ACC^0;

sbit ACC7 = ACC^7;

/***************18B20相关子程序*********************************/

#define skip_rom 0xcc//跳过ROM

#define convert_t 0x44//温度转换命令

#define read_ram 0xbe//读内部RAM 9字节命令

sbit One_Wire_Bus=P3^6;

void One_Wire_Delay(unsigned char delay_time);//精确的延时程序

void One_Wire_Write_Byte(unsigned char oww_dat);

unsigned char One_Wire_Read_Byte(void);

void Initize_One_Wire_Bus(void);

data uchar GetScratchpad[2];

code uchar decimalH[16]={00,06,12,18,25,31,37,43,50,56,62,68,75,81,87,93};

code uchar decimalL[16]={00,25,50,75,00,25,50,75,00,25,50,75,00,25,50,75};

uchar ResultTemperatureH;

uchar ResultTemperatureLH,ResultTemperatureLL;

data uchar ResultSignal;

code uchar picture[8]={0xc,0x12,0x12,0xc,0x0,0x0,0x0,0x0};//温度标志

code uchar UP[8]={0x00,0x00,0x04,0x0E,0x1F,0x00,0x00,0x00}/*上限符号*/;

code uchar DOWN[]={0x00,0x00,0x1F,0x0E,0x04,0x00,0x00,0x00};//下限符号

code uchar tempter[]="Now Temp:";

/**********************************************************************/

void display(uchar add,uchar dat);

void Initize_One_Wire_Bus(void)

{

One_Wire_Bus=0;

One_Wire_Delay(80);//Bus master pulling low 488us (总线拉低488US,这是时序的要求)One_Wire_Bus=1;

One_Wire_Delay(25);//Resister pull up 158us; (释放总线158US,这也是时序的要求)

} //Intialization the 1-wire device;(总线初始化完成)

/******************* DS18B20时序要求的精确延时子程序******************/

void One_Wire_Delay(uchar delay_time)

{

while(delay_time)delay_time--;//Delay time us :=(8+delay_time*6)us;

}

/*******************读18B20一字节子程序(有返回值)

*********************************/

uchar One_Wire_Read_Byte(void)

{

bit temp_bit;

uchar i,result=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

One_Wire_Bus=0;

temp_bit=One_Wire_Bus;

One_Wire_Delay(9);//delay 62 us

if(temp_bit)

result|=0x01<

}

return(result);

}

/****************向18B20写入一字节子程序*************************************/ void One_Wire_Write_Byte(uchar oww_dat)

{

uchar i;

for(i=0;i<8;i++)

{

One_Wire_Bus=0;

if(oww_dat&0x01)One_Wire_Bus=1;

One_Wire_Delay(20);//delay 128 us

oww_dat>>=1;

}

One_Wire_Delay(10);

}//Write a byte to the 1-wire bus;

/********************读18B20(把温度数据读出来)*****************************/ void Read_18B20(void)

{

uchar tempH,tempL;

Initize_One_Wire_Bus(); //初始化18B20总线

One_Wire_Write_Byte(skip_rom); //跳过ROM工作

_nop_();

One_Wire_Write_Byte(convert_t); //发出温度转化命令

One_Wire_Delay(5); //延时

//Start to convert temperature; //开始转化温度

Initize_One_Wire_Bus();

One_Wire_Write_Byte(skip_rom); //跳过ROM工作

_nop_();

One_Wire_Write_Byte(read_ram);

GetScratchpad[0]=One_Wire_Read_Byte();

//Master samples the LSB temperature from the scratchpad;

GetScratchpad[1]=One_Wire_Read_Byte();

//Master samples the MSB temperature from the scratchpad;

One_Wire_Delay(120);

tempH=(GetScratchpad[1]<<4)|(GetScratchpad[0]>>4);

tempL=(GetScratchpad[0]&0x0f);

Initize_One_Wire_Bus();

//Issue a reset to terminate left parts;

if(tempH&0x80)

{

tempH=~tempH;

ResultSignal=1;

//Negative temperature;

}

ResultTemperatureH=tempH; ResultTemperatureLL=decimalL[tempL]; ResultTemperatureLH=decimalH[tempL];

//Result of temperature;

}//Read the byte0 and byte1 from scratchpad;

//-------------------------------------

void Delay(unsigned int t) // delay 40us

{

for(;t!=0;t--) ;

}

void ldelay(int t){

int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<200;j++);

}

//************定时中断键盘扫描子程序************ void timer0() interrupt 1

{

static uchar kcount;

static bit kmark;

static bit kfunc1;

TH0=TH0val;

TL0=TL0val;

P1=0xff;

if(P1==0xff)

{kmark=0;

kcount=0;

kfunc1=0;

count++;

if(count>120)count=0;//else count=64;}

return;

}

if(!kmark)

{

kcount=4;

kmark=1;

return;

}

kcount--;

if(kcount!=0)

return;

if(kfirst==1)count=50;

if(P1==0xfe)key_value=1;

else if(P1==0xfd)key_value=2;

else if(P1==0xfb)key_value=3;

else if(P1==0xf7)key_value=4;

if(kfirst)kcount=20;

else

{kcount=200;

kfirst=1;}

}

//*************定时器中断初始化************* void init(){

TMOD=0x01;

TH0=TH0val;

ET0=1;

EA=1;

TR0=1;

}

//******************************************

//============================================= void wr_comm(uchar ch)

{

RS=0;

RW=0;

P0=ch;

E=1;

Delay(1);

E=0;

Delay(100); //delay 40us

}

//-------------------------------------------------------

void wr_data(uchar ch)

{ RS=1;

RW=0;

P0=ch;

E=1;

Delay(1);

E=0;

Delay(100); //delay 40us

}

//-------------------------------------------------

void InitLcd()

{wr_comm(0x30);

wr_comm(0x30);

wr_comm(0x30);

wr_comm(0x38); //设置工作方式

wr_comm(0x0c); //显示状态设置

wr_comm(0x01); //清屏

wr_comm(0x06); //输入方式设置

}

void display(uchar add,uchar dat)

{

wr_comm(add);

wr_data(dat);

}

/********显示字符串子程序**********/ void dis_zifuchuan(uchar add,uchar *p){

wr_comm(add);

while(*p)

{wr_data(*p);p++;}

}

/********温度显示子程序*************/ void dis_wendu(){

uchar i,j;

Initize_One_Wire_Bus();

display(0x8e,0);

display(0x8f,'C');

dis_zifuchuan(0x80,tempter);

Read_18B20();

i=ResultTemperatureH/10;

j=ResultTemperatureH-(i*10);

display(0x8a,i+0x30);

display(0x8b,j+0x30);

display(0x8c,'.');

display(0x8d,(ResultTemperatureLH/10)|0x30);

}

void bijiao(){

uchar i;

if(ResultTemperatureH>Up_Temp||ResultTemperatureH

else led=1;

}

void main(){

ldelay(20);

init();

InitLcd();

save_picture(0x40,picture);

save_picture(0x48,UP);

save_picture(0x50,DOWN);

while(1){

if(key_value==1){tiaochu_flag=1;Flag=!Flag;key_value=0;}

else if(key_value==2&&tiaochu_flag==1){

if(Flag==1){Up_Temp++;if(Up_Temp>=99)Up_Temp=0;

key_value=0;}

else {Down_Temp++;if(Down_Temp>=99)Down_Temp=0;

key_value=0;}

}

else if(key_value==3&&tiaochu_flag==1){

if(Flag==1){Up_Temp--;if(Up_Temp<0)Up_Temp=99;

key_value=0;}

else {Down_Temp--;if(Down_Temp<0)Down_Temp=99;

key_value=0;}

单片机温度控制系统毕业论文

论文设计 设计(论文)题目:基于单片机的温度控制系统 院系:电子信息工程学院 专业班级:电子信息工程11-01 学生姓名:张战锋 指导教师:耿鑫

郑州轻工业学院 二〇一四年十月二十日

基于单片机的温度控制系统 摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量,温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备,如用于热处理的加热炉,用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等,采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量。因此,智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机,配以DS18B20数字温度传感器,该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较,由此作出判断是否启动继电器以开启设备。 本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路,使得整个设计更加完整,更加灵活。该设计已应用于花房,可对花房温度进行智能监控。 【关键词】温度箱,AT89S51,单片机,控制,模拟

目录 1 引言 (3) 1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 (3) 1.2 温度控制系统的目的 (4) 1.3 温度控制系统完成的功能 (4) 2 总体设计方案 (4) 3 DS18B20温度传感器简介 (11) 3.1 温度传感器的历史及简介 (11) 3.2 DS18B20的工作原理 (11) 3.2.1 DS18B20工作时序 (11) 3.2.2 ROM操作命令 (14) 3.3 DS18B20的测温原理 (14) 3.3.1 DS18B20的测温原理: (14) 3.3.2 DS18B20的测温流程 (16) 4.1 设计原则 (16) 4.2 引脚连接 (17) 4.2.1 晶振电路 (17) 4.2.2 串口引脚 (17) 5 系统整体设计 (18)

温度控制系统设计毕业设计论文Word版

目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31)

第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中,用于金属热处理的加热炉,需要消耗大量的电能,而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制,随着科技进步和生产的发展,这类设备对温度的控制要求越来越高,除控温精度外,对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求,显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展,采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用,温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制,计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ,

温控器论文

浅析温控器复位不同步对终端产品的影响 来源: 亮群电子发布时间: 2014-04-01 14:08 247 次浏览大小: 16px14px12px 双金属片温控器采用机械式的结构,具有分断灵敏、不易拉弧、不产生电磁干扰而得到广泛的应用。然而由于在制造中的误差而引发温控器复位不同步的现象越来越多,给温控器的终端产品带来了一些不利的影响。本文从双金属片温控器复位不同步的定义、动作过程来说明复位不同步对终端产品的影响,并以实际的案例做分析说明。 本文由我司工程师张海滨发表于《电器附件》2013年第二期,通过对双金属片温控器复位不同步的过程和原理分析来说明其对终端产品的影响。 1定义 在温控器制造行业,通常将双金属片受热后翻转的瞬间与触点开关状态改变瞬间的时间差定义为温控器的同步性。而复位不同步是指双金属片温控器在达到动作温度后,双金属片已经翻转,同时开关触点已经断开,其控制的发热体也开始降温,在随后的过程中,双金属片会再一次翻转,开关触点并再一次闭合时,两个状态点的时间差有明显的滞后性。这个状况则被称做为温控器复位不同步。 2温控器复位不同步原因分析 从温控器基本结构和原理分析,我们发现双金属片由于受热变形翻转后有一个最高的弧高点到下一次再翻转前有一个行程A,开关的触点从断开到闭合的过程也有一个行程B;示意图1和示意图2分别指示出这种变化所产生的行程A、B。如果A=B时,则理论上该温控器为完全同步的温控器。实际生产中,由于各温控器厂家使用零件的误差以及制造工艺的误差,会导致A≠B;多数情况下是A>B,从而就比较容易产生温控器复位不同步的现象。

3影响终端产品的过程分析 温控器一般用于终端产品中做温度的控制,我们将电路简化为图3的电路。 在该电路中,先通电之后,常闭型的温控器触点是闭合的,加热体发热后温度持续上升,温度达到温控器的动作温度后,温控器内部开关触点断开,加热体由于热惯性温度会上升,到一定程度后开始降温。如果此时温控器的两个行程A=B,则电路接通和感温的双金属翻转是同时进行的。

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) (一)系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) (一)电源电路的设计 (4) (二)相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) (三)转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) (四)处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) (五)湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) (六)显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) (七)按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) (一)程序设计及其流程图 (20) (二)程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献: (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路(包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成),能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后,送到处理器(AT89C51)中,然后通过软件的编程,将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后,再通过数码管来显示;而且,通过软件编程,再加上相应的控制电路(光电耦合及继电器等部分电路组成),设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度:当室内空气湿度过高时,控制系统自动启动抽风机,减少室内空气中的水蒸气,以达到降低空气湿度的目的;当室内空气湿度过低时,控制系统自动启动蒸汽机,增加空气的水蒸气,以达到增加湿度的目的,使空气湿度保持在理想的状态;键盘设置及调整湿度的初始值,另外在设计个过程当中,考虑了处理器抗干扰,加入了单片机监视电路。 关键词: 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 (一)系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 (1)湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 (2)微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机,作为主控制器。 (3)电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 (4)键盘输入电路。用于设定初始值等。 (5)LED显示电路。用于显示湿度[10]。 (6)功率驱动电路(湿度调节电路)

单片机温度控制系统毕业设计论文.doc

题目基于单片机的温度控制系统 英文题目Temperature control system based on single chip 学生姓名: 学号: 专业: 指导老师: 职称 系别:机械与电子工程系 2012年5月1日

摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量,温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备,如用于热处理的加热炉,用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等,采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量。因此,智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机,配以DS18B20数字温度传感器,该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较,由此作出判断是否启动继电器以开启设备。 本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路,使得整个设计更加完整,更加灵活。 关键字:单片机温度控制继电器

ABSTRACT The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted. The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor, The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower comparisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment. The design also includes commonly used digital display and control state lights commonly used circuit, making the whole design more complete, more flexible. Key words:Single chip microcomputer Temperature control SSR

关于温度控制系统论文

前言 随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注随着单片机技术的不断发展,控制设备也跟着不断变化,对产品试验环境的要求也越来越严格。鉴于此,环境温度是试验环境中的一项重点,环境温度的高低直接影响产品的电气和机械性能参数,环境温度的准确度对测试温度的方法要求越来越高,而对环境温度的控制更显的重要。温度检测的传统方法是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟温度传感器。信号经取样、放大后通过模数转换,再交由单片机处理。被测温度信号从温敏元件到单片机,经过众多器件,易受干扰、不易控制且精度不高。为了准确的测试与控制环境温度,因此,本系统采用一种新型的可编程温度传感器DS18B20,它能代替模拟温度传感器和信号处理电路,直接与单片机沟通,完成温度采集和数据处理。DS18B20与AT89S52结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。

第一章绪论 随着信息时代的到来,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来,温度控制系统已应用到人们生活的各个方面,但温度控制一直是一个未开发的领域,却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。 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[1]。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。 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。 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素[2]。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用[3]。另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

温度控制系统设计论文资料(经典)

摘要 :本设计采用直接数字控制(DDC)对加热炉进行控制,使其温度稳定在在某一个值上。 并且具有键盘输入温度给定值,LED数码管显示温度值和温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。 一.概述 温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关,因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制,所采用的加热方式,燃料,控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等;燃料有煤气、天然气、油、电等;控制方案有直接数字控制(DDC),推断控制,预测控制,模糊控制(Fuzzy),专家控制(Expert Control),鲁棒控制(Robust Control),推理控制等。 本设计的控制对象为一电加热炉,输入为加在电阻丝两断的电压,输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为:G(s)=2/(s(s+1))。控温范围为100~500℃,所采用的控制方案为直接数字控制(DDC)中的最少拍控制。 二.温度控制系统的组成框图 采用典型的反馈式温度控制系统,组成部分见下图。其中数字控制器的功能由微型机算机实现。 三.温度控制系统结构图及总述 图中由4~20mA变送器,I/V,A/D转换器构成输入通道,用于采集炉内的温度信号。其中,变送器选用XTR101,它将热电偶信号(温度信号)变为4~20mA电流输出,再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V标准电压信号,以供A/D转换用。转换后的数字量与与炉温的给定值数字化后进行比较,即可得到实际炉温和给定炉温的偏差。炉温的设定值由键盘输入。由微型计算机构成的数字控制器按最小拍进行运算,计算出所需要的控制量。数字控制器的输出经标度变换后送给8253,由8253定时计数器转变8086 CPU 定时计数器SCR触发回路SCR主回路 电 加 热 炉 4~20mA变送器 I/V A/D 数字滤波

单片机温度控制器设计毕业论文

摘要 随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用,以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元。该控制系统可以实时存储相关的温度数据。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统,测温电路、实时时钟电路、LED显示以及通讯模块电路等。系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。 关键词: STC89C52单片机;DS18B20;显示电路

Abstract Along with the computer measurement and control technology of the rapid development and wide application, based on singlechip temperature gathering and control system development and application greatly improve the production of temperature in life level of control. This design STC89C52 describes a kind of mainly by MCU control unit, for temperature sensor DS18B20 temperature control system. The control system can real-time storage temperature data and record related to the current time. System design related hardware circuit and related applications. STC89C52 microcontroller hardware circuit include temperature detection circuit smallest system, and real-time clock circuit, LCD display circuit, communication module circuit, etc. System programming mainly include main program, read temperature subroutine, the calculation of temperature subroutines, key processing procedures, LCD display procedures and data storage procedures, etc. Keywords :STC89C52 microcontroller;DS18B20;display circuit

智能温度控制系统毕业论文

目录 引言 (1) 1 系统的相关介绍 (2) 1.1 系统的目的及意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 1.3 系统传感器DS18B20的介绍 (2) 1.3.1 DS18B20的主要特性 (2) 1.3.2 DS18B20的外形和部结构 (3) 2 系统分析设计 (4) 2.1 温度控制系统结构图及总述 (4) 2.2 系统显示界面方案 (4) 2.3 系统输入方案 (5) 2.4系统的功能 (5) 3 相关软件编译知识介绍 (5) 3.1 C语言简介 (5) 3.1.1 C语言的优点 (5) 3.1.2 C语言缺点 (6) 3.2 Keil简介 (6) 3.2.1 系统概述 (6) 3.2.2 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 (7) 4系统流程图设计 (7) 4.1主程序流程图 (7) 4.2 DS18B20控制程序流程图 (8) 4.2.1 DS18B20 复位程序流程图 (9) 4.2.2 DS18B20写数据程序流程图 (9) 4.2.3 DS18B20读数据程序流程图 (10) 4.3 温度读取及转换程序流程图 (12) 4.4 MAX7219驱动程序流程图 (13) 4.4.1 MAX7219写入一个字节数据程序流程图 (13) 4.4.2 MAX7219写入一个字数据程序流程图 (15) 4.5 数码管温度显示程序流程图 (16) 4.6 按键中断服务程序流程图 (17) 5 电路仿真 (19) 5.1 PROTEUS软件介绍 (19) 5.2 温度控制系统PROTEUS仿真 (19) 6总结 (20) 7参考文献 (21) 附录1 源程序代码 (22)

温度控制系统毕业设计

摘要 在日常生活及工农业生产中,对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此,对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计,继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源,数字温度传感器的数据采集电路,LED显示电路,蜂鸣报警电路,继电器控制,按键电路,单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程,由数字温度传感器采集所测对象的温度,并将温度传输到单片机,最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃,精度误差在±0.5℃以内,然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计,可以在家庭以及工业中都可以应用,实用价值很高。 关键词:单片机:ds18b20:LED显示:数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could

智能温度控制系统毕业设计开题报告

毕业设计开题报告 题目名称智能温度控制系统设计 学生姓名郑如顺专业电气信息工程班级10级一、选题的目的意义 温度控制无论是在工业生产过程中,还是在日常生活中都起着非常重要的作用,而当今,我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统,部分厂矿,企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪。无法实现温度数据的测量与控制。随着社会经济的高速发展,越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高,不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。 在温度控制中,由于受到温度被控对象特性(如惯性大、滞后大、非线性等)的影响,使得控制性能难以提高,有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 此次的智能温度控制系统的设计基于此而设计,针对一些大型公共场合,为达到对其温度的良好控制,从实用的角度以AT89C51为核心设计一套温度智能控制系统。其控制温度不是一个点,而是一个范围。系统以AT89C51单片机为核心,组成一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统。利用单片机采集环境温度值,以数字量的形式存储和显示,可以独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制,经过简单的运算发出各种控制命令,并能动态的显示当前温度值,设定目标控制温度值。同时,也可以作为数据采集装置,为上位机进行复杂运算决策提供数据来源。 该智能温度控制系统功耗低,本系统运行情况良好且经济可靠。能利用最少的资源对不同温度进行高精度的测量,信息性能可靠、操作便利,复杂的工作通过软件编程来完成,可以方便的获取结果,在实际的使用中获得了理想的效果。

基于模糊控制算法的温度控制系统的毕业设计

基于模糊控制算法的温度控制系统的毕业设计 第1章绪论 温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位。将模糊控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 1.1 课题背景 1965年,美国著名控制论学者L.A.Zadeh发表了开创性论文,《FUZZY SETS》首次提出了一种完全不同于传统数学与控制理论的模糊集合理论。在短短的30年里,以模糊集理论为基础发展而来的模糊控制策略已经成功为将人的控制经验纳入自动控制策略之中。在现今的模糊控制领域中,经典模糊控制理论已经在很多方面取得了一大批有实际意义的成果(如90年代日本家电模糊控制产品和工业模糊控制系统)。此外经典模糊控制也得到了相应的改善,如模糊集成系统、模糊自适应系统、神经模糊控制等。 现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大的内存,大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中,处理机的成本占系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位,如在钢铁冶炼过程中要对出炉的钢铁进行热处理,才能达到性能指标,塑料的定型过程中也要保持一定的温度[2]。

随着科学技术的迅猛发展,各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力的要求越来越高,被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦合、较大的随机扰动、各种不确定性以及现场测试手段不完善等,使难以按数学方法建立被控对象的精确模型的情况[3]。对于这些系统来说采用传统的方法包括基于现代控制理论的方法往往不如一个有实践经验的操作人员的手动控制效果好,而模糊控制理论正是以人的经验为重要组成部分。这就使模糊控制在一般情况下比传统控制方法更有效、更安全。 将模糊控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 模糊控制是基于模糊数学上发展起来的一门新的控制科学[3]。其运算过程中有很多都要用到矩阵运算,但控制其级别很少的时候可以进行离线计算,很方便的完成矩阵运算。这样一来模糊控制就已经简化了,甚至比一般的PID运算还更简单。运用一般的处理机,如单片机就能完成。 1.2 设计指标 设计一个基于模糊控制算法的温度控制系统具体化技术指标如下。 1. 被控对象可以是电炉或燃烧炉,温度控制在0~100℃,误差为±0.5℃; 2. 恒温控制; 3. LED实时显示系统温度,用键盘输入温度; 4. 采用模糊算法,要求误差小,平稳性好。 1.3 本文的工作 详细分析课题任务,对模糊控制和温度控制的历史和现状进行分析,并对模糊控制和温度控制的原理进行了深入的研究,并将其综合。然后根据课题任务的要求设计出实现控制任务的硬件原理图和软件,并进行访真调试。

课程设计(论文)-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计

第一章绪论 1.1选题背景及意义 加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动化程度高,稳定性好的优点,冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电器控制系统中,线路庞杂,故障查找和排除都相对困难,而且花费大量时间,影响工业生产。随着计算机技术的发展,传统继电器控制系统势必被PLC所取代。二十世纪七十年代后期,伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展,也使得PLC 具有了计算机的功能,成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置,在温度控制领域可以让控制系统变得更高效,稳定且维护方便。 在过去的几十年里至今,PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)中位居第一。由于其原理简单、使用方便、适应能力强,在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。虽然后来也出现了很多不同新的算法,但PID仍旧是最普遍的规律。 1.2国内外研究现状及发展趋势 一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉,中国到八十年代中期才开始起步,对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。直到九十年代中期,不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉,可以说发展缓慢,而且对于国内的温度控制器,总体发展水平仍不高,不少企业还相当落后。与欧美、日本,德国等先进国家相比,其差距较大。目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主,只能处理一些简单的温度控制。对于一些过程复杂的,时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术领先的国家,他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂,参数时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。 近年来,伴随着科学技术的不断快速发展,计算机技术的进步和检测设备及

温度控制器毕业设计论文资料

单片机课程设计https://www.360docs.net/doc/448331357.html,/forum-94-1.html X X X X 大学 毕业论文(设计)题目温度控制器 指导教师 XXXXXXXX 学生姓名 XXXXX 学生学号 XXXXXXXX 信息工程系电气自动化技术专业1班 2010年3月18日

https://www.360docs.net/doc/448331357.html,/forum-94-1.html XXXX大学专科毕业设计(论文)开题报告 学号; 姓名: 毕业设计(论文)题目: 温度控制器______________________ 1、阅读中外文献资料摘要: [1]廖德荣《自动控制温度的方法》北京航空航天大学出版社 2006.2 [2]李军《检测技术及仪表》中国轻工业出版社 2008.7 第二版 [3]李广弟朱月秀冷祖祁《单片机基础》北京航空航天大学出版社2008.1 第三版 [4]孙亮杨鹏《自动控制原理》北京工业大学出版社 2006.5 第二版 [5]刘守义钟苏《数字电子技术》西安电子科技大学出版社 2003.6 第二版 [6]FA PLAZA 《OMRON感測器技術與溫度控制器》 2009.6 2、立题依据及主要研究内容: 立题依据:温度控制器是对温度进行控制的电开关设备。在当今的社会中, 越来越多的环境需要对温度进行控制。随着温控器应用领域和范围的日益广泛, 电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本 性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么可 编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。在现代社 会中,温度控制不仅应用在工厂生产方面,其作用也体现到了各个方面。 研究内容:设计一款温度控制器,可用于工业与生活,可以进行温度上限 与下限的设定,熟悉和掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术,熟悉 传感器的使用。并继电器控制输出。 3、设计方案及思路: 采用PID模糊控制技术,用先进数码技术通过Pvar,Ivar,Dvar.三方面结 合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。 大的框架是输入,控制和输出三个部分,输入是指温度传感器,可以是模 拟量的铂电阻、热敏电阻,也可以是数字量的18B20控制芯片常用AT89S52/1, 程序根据实际使用而定,原理就是根据测量温度值与设置值的比较来判定输出量 的开或者关。输出开关量,一般是继电器输出,控制加热或者制冷等设备的开启。

智能温度控制系统课程设计

学号:XX 2010 - 2011学年第1 学期 专业综合设计报告 题目:智能温度控制系统 专业:通信工程 班级:07通信工程 姓名:V5领袖 指导教师:王忠良 成绩: 电气工程系 2010年10月23日

课程设计任务书 学生班级:07通信工程学生姓名:张跃学号:0709131065 设计名称:智能温度控制系统 起止日期:2010.10.17-2010.10.23指导教师:王忠良

题目:温度控制系统 摘要: 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。

目录 1引言--------------------------------------------------------------------------------------------1 2 工作原理--------------------------------------------------------------------------------------1 3 方案设计与论证-----------------------------------------------------------------------------2 3.1 主控制部分---------------------------------------------------------------------------------2 3.2 测量部分--------------------------------------------------------------------------------------3 4 各单元的设计---------------------------------------------------------------------------------8 4.1 键盘单元---------------------------------------------------------------------------------------8 4.2 温度控制及超温和超温警报单元-------------------------------------------------------10 4.3 温度控制器件电路-------------------------------------------------11 4.4 温度测试单元-------------------------------------------------------------------------------11 4.5七段数码管显示单元-----------------------------------------------11 4.6 接口通讯单元-----------------------------------------------------13 5 电源输入单元-----------------------------------------------------15 6 程序设计---------------------------------------------------------16 6.1 概述------------------------------------------------------------16 6.2 程序结构分析-----------------------------------------------------17 7. 测设分析---------------------------------------------------------18 结论------------------------------------------------------------------------------------------------19参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------20附录使用说明-----------------------------------------------------------------------------------21 8.评语表-------------------------------------------------------------21

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