基于PID算法的电烤箱控制系统
计算机课程设计--基于某数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计
计算机控制技术课程设计任务书题目：基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计设计内容电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。
在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ，由 220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范困 50-350 ℃ ，保温阶段温度控制精度为土 l ℃ ．选择和合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数T d = 350 秒放大系数 K d = 50滞后时间T d = 10 秒控制算法选用PID 控制。
设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机机型（采用51内核的单片机）；2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等）3、设计输入信号接口电路；4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路；5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图；3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图；4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）枢图。
五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（ A3 幅面）。
课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。
2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。
4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识．摘要单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
烤箱温度控制系统的模糊PID控制
烤箱温度控制系统的模糊PID控制作者：林敏瑜来源：《科学与财富》2015年第24期摘要：烤箱温度控制系统的模糊PID控制相对于传统单纯的PID控制而言，前者更能对系统的稳态相应和稳定性进行改善。
常规的PID控制算法与模糊技术相结合就是针对于模糊PID的控制方法。
对控制方法改革的根本原因是使模糊控制器自身除去稳态温差的性能比较之间的差距，使其更好的达到良好的控制精度。
关键词：烤箱温度；模糊PID控制；控制系统一、家用烤箱温控机理相关介绍定时器、温控器、刚体化玻璃、发热管、旋钮、搁架、钢化玻璃门和烤盘是家用烤箱的主要组成部分。
其温度需要温控制来控制，家用烤箱通常采用双金属片式温控器，在这里双金属片温控器主要采用的是双金属片在温度不同的情况下，其发生的弯曲程度也随着温度不同发生相应的变化，从而对从而完成对控温器有效控制的功能，实现银粒接通和断开的步骤。
此外，还有采用液体涨式温控器来进行温度调节的，液体涨式温控器利用的原理是液体在温度较高的环境下会发生膨胀，从而完成温控器银粒接通和断开装置的步骤。
家用烤箱温控器的位置和温度是及其重要的，温控器如果不需要辅助加温，那么控制的难度就随着温度选择的高度发生变化。
二、针对于模糊控制器的设计分析模糊控制器是作为模糊控制系统的中心部分存在的，模糊控制系统与其他控制系统标志存在一定的差别，模糊控制器能够导出一种模糊的控制算法，由模糊控制规则将规则导出进行存放，往往是通过硬件或微机编程来实现。
将误差变化量和系统输出的误差输入到模糊控制器中，被控制对象的控制输入即为模糊控制器的输出。
我们可以采取误差变化和系统输出的误差进行结合的方式，对模糊控制器FC进行设计，从而对最后的输出控制量进行一系列的模糊推理。
针对于在此过程中的误差变化量为DE，输出所对应的模糊语言变量为U，误差为E。
DE 和E的论域范围在-6与6之间，U的论域范围在-3和3之间。
各个语言变量均要采取正大、负大、零、负大、正小的语言值。
基于模糊PID的工业烤箱温度控制系统设计
ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ． Ｔｈ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｗａ ｓ
ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ｌ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ
、 ， ０ １ ． ３ ３ ． Ｎｏ ． ３ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
基 于模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 的工业 烤箱温度 控制系统设计
王 立 红 ， 关云鹤 ， 吕 丽２
（ １ ． 辽宁 工业大 学 电气 工程学 院 。辽 宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ １ ；２ ． 锦卅ｌ 锦 开电器 集 团有限责 任 公司 ，辽 宁 锦州 １ ２ １ ０ １ ３ ）
摘
要 ：设计 了以 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９单片机为控制核心 ，采用模糊 Ｐ Ｉ Ｄ控制算法 的工业烤箱温度控制 系统 。设计
了模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器 ，详 细阐述了系统的硬件 电路 。利用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ中的 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ平台进行仿真分析 ，采用模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器不仅可 以克服温度对象 的纯滞后 ，同时减小 了系统 的超调量 ，加快 了响应速度 ，取得 良好 的控制效 果。 关键词 ：工业烤箱 ；单 片机 ；模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文 献标识码 ：Ａ 文 章编 号：１ ６ ７ ４ ． ３ ２ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ ． ０ １ ５ ３ ． ０ ３
基于单片机PID算法的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机 PID算法的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，时变性，纯滞后等特点，其控温过程存在非线性波动等问题。
本文采用AT89C51单片机基于PID算法设计了一种电加热温度控制系统。
仿真实验表明，本系统能够有效提高电加热炉温度控制的鲁棒性，符合新形势下对炉温调控的实际需求。
关键词：电加热炉；温度控制；单片机；PID算法1引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是它是一个多时变、存在物理耦合、本质非线性的复杂系统，传统的基于滞后反馈的控制律无法平衡炉温检测与炉温调控之间的时间同步关系，容易造成整个加热炉炉温调控系统的温度非线性波动、间歇性振荡，引起炉温调控器的参数变化。
因此提高电加热炉的温度控制水平，是当今工业控制技术的主要研究方向之一。
常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。
相比之下，经典的增量PID控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。
本文基于PID算法，提出设计了一套电加炉控制方法，核心控制芯片采用AT89C51系列单片机，具备数据采集、调控、显示、报警等多项功能，实现了对温控系统的设计和模拟仿真，能有效改善电加热炉温度控制系统的性能。
2总体方案设计本系统采用以AT89C51单片机为核心的温度控制系统，通过温度传感器PT100采样实时温度，并通过变送器将温度最终转换为电压信号通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，运用PID算法得出控制结果，送显示并进行控制（图1）。
图1 系统总体设计方案图2.1系统硬件选择单片机是指将微处理器、存储器和输入/输出接口电路集成在一块集成电路芯版上的单片微型计算机。
单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。
它具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点。
单片机是微型计算机的一个重要分支，特别适合用于智能控制系统。
电烤箱温度控制系统模板
电烤箱温度控制系统电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：摘要PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp， Ti和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，能够取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。
由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。
PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。
现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。
是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。
控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。
加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。
计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。
本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
本设计经过调节PID参数来实现炉温系统的控制。
关键词：单回路温度控制系统，PID控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器，热电阻，可控硅目录摘要......................................... 错误!未定义书签。
第1章课程设计目的与任务 ...................... 错误!未定义书签。
1.1 课程设计目的.............................. 错误!未定义书签。
1.2 课程设计任务与要求........................ 错误!未定义书签。
第2章炉温控制系统的组成 ...................... 错误!未定义书签。
DocNamePID功能说明附烤箱温控实例
例： 设定 1000，则输出值（MV）大于 1000 时 将以 1000 输出，需大于等于 S3+9、10，否则上 限值与下限值将互换
32 位输出值 饱和下限
-2147483648~ 2147483647
例： 设定-1000，则输出值（MV）小于-1000 时 将以-1000 输出
为本指令每多少时间去计算一次，并更新输出值 （MV），TS 小于一次扫描时间的话，PID 指令 以一次扫描时间来执行，TS=0 则不动作。即取 样时间最小设定值需大于程序扫描时间
比例增益（KP） 0~30000（%） 为 SV−PV 间的误差放大比例值
积分增益（KI） 积分时间常数 （TI）
微分增益（KD）
-30000~30000（%） -30000~30000 （ms）
控制模式 K0~K8 控制模式 K10
0： 自动控制方向 1： 正向动作（E=SV-PV），当 E<0 时，与 E=0 的执行方式相同。 2： 逆向动作（E=PC-SV），当 E<0 时，与 E=0 的执行方式相同。 3： 温度控制专用的自动调整参数功能，调整完毕时将自动改为 K4，
5： 自动控制方向模式，输出值（MV）达饱和上下限时，停止累积
积分量。
32 位偏差量 0~2147483647
（E）不作用范围
偏差量（E）等于 SV−PV 的误差值，当设定 K0 即表示不启动此功能。例： 设定 5，则 E 在-5~5 之区间，偏差量（E）将为 0
32 位输出值 饱和上限
-2147483648~ 2147483647
目的： 因使用者第一次对于 PID 控制特性不熟悉，透过本文件能让使用者了解 PID 控制模式原理及如何使用 PID 控制模式。
基于PID控制算法的温度控制系统的设计与仿真
摘要本设计是一种温度控制系统，温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。
其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等具有重要的现实意义。
PID控制法最为常见，控制输出采用PWM波触发可控硅来控制加热通断。
使系统具有较高的测量精度和控制精度。
单片机控制部分采用AT89S51单片机为核心，采用Keil 软件进行编程，同时采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测调理电路、A/D转换接口电路，按键输入电路以及显示电路，并对相应电路进行相关的阐述软件采用PID算法进行了建模和编程，在Proteus环境中进行了仿真。
关键词：PID;单片机；温度控制；Keil；ProteusAbstractThis design is a kind of temperature control system,The temperature control in industrial production and scientific research is of great significance.Belongs to pure first-order lag link, the control system has the characteristics of big inertia, pure lag and nonlinear, the traditional control overshoot and adjustment time is long, low control precision.By single chip microcomputer temperature control, has simple circuit design, high accuracy and good control effect, to improve the production efficiency, promote the progress of science and technology has important practical significance.PID control is the most common, the control output PWM wave triggering thyristor is used to control the heating on and off.Make the system has high accuracy of measurement and control precision.Single-chip microcomputer control part adopts single chip microcomputer A T89S51 as the core,Using Keil software programming,Using block pattern at the same time, analyzes the hardware design of the whole system, respectively, of the overall system block diagram is given, the temperature detection circuit, A/D conversion interface circuit, key input circuit and display circuit, and the corresponding circuit are related in this paper, the software, the PID algorithm is used for modeling and programming in the Proteus simulation environment.Key words:PID；Single chip microcomputer；The temperature control；Keil；Proteus目录1绪论 (1)2设计方案 (2)3系统硬件仿真电路 (3)3.1 温度测量调理电路 (3)3.2 A/D转换电路 (4)3.3 按键输入电路 (5)3.4 数码管显示电路 (6)3.5 温度控制电路 (7)4程序设计 (9)4.1 程序整体设计 (9)4.2 子程序设计 (1111)4.3源程序设计 (119)5软件调试与运行结果 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1绪论现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。
电烤箱温度控制系统
电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：摘要PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。
由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。
PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。
现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。
是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。
控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。
加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。
计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。
本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
本设计通过调节PID参数来实现炉温系统的控制。
关键词：单回路温度控制系统，PID控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器，热电阻，可控硅目录摘要........................................................................................................ 错误!未定义书签。
第1章课程设计目的与任务.................................................................. 错误!未定义书签。
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院（系）：电气工程学院 教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算课程题目基于PID 算法的烤箱温度控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能采用单片机作为控制器，由pt100测量温度，与设定温度进行比较，经过PID 运算后调整温度控制信号的占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，用三位LED 灯显示。
被控对象为s e s T K τ-+100，仿真研究时用15.0211+⨯+s s 近似。
设计任务及要求1、确定系统设计方案，包括单片机的选择，输入输出通道，键盘显示电路和报警电路；2、建立被控对象的数学模型；3、推导控制算法，设计算法的程序流程图或程序清单；4、仿真研究，验证设计结果；5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数温度控制范围：室温+20~260℃ 误差小于：±5%进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、被控对象建模（1天）3、算法推导，程序设计（3天）4、仿真研究（2天）5、撰写、打印设计说明书（2天）6、答辩（1天）指导教师评语及成绩平时:_______ 论文质量：_________ 答辩:__________总成绩：________ 指导教师签字：_________年 月 日摘要随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。
机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。
电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。
机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。
人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。
本设计采用单片机控制。
单片机在日常生活中的运用越来越广泛。
温度控制在工业生产中经常遇到。
从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。
单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。
本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。
电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。
其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。
软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。
文章最后对本设计进行了总结。
对温度控制系统的发展提出了几点建议。
关键词：AT89C51；温度传感器；单片机；目录摘要第1章绪论 (1)第2章烤箱温度控制的设计方案 (2)2.1概述 (2)2.2设计的要求 (2)2.3烤箱总体设计方案 (2)第3章烤箱温度控制系统各硬件的选择 (4)3.1控制器的选择 (4)3.2温度检测器的选用 (5)3.3A/D转换电路 (6)3.4输出通道设计 (7)3.5键盘电路设计 (8)3.6三位LED显示电路设计 (9)3.7报警电路设计 (10)第4章 PID控制系统设计 (11)4.1PID控制特点 (11)4.1.1比例（P）控制 (11)4.1.2积分（I）控制 (11)4.1.3微分（D）控制 (11)4.2PID烤箱温度控制系统流程图 (12)4.3推导控制算法 (13)第5章课程设计总结 (16)参考文献 (17)第1章绪论随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。
机电控制实现了以电气来控制机械。
单片机的出现使机电控制技术突飞猛进。
单片机出现的历史并不长，但发展迅猛。
自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展。
1976年9月，美国Intel公司首次推出MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段。
1983年Intel 公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位单片机。
近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。
单片机发展之快、品种之多。
其中最常用的主要有：AT89系列单片机、AVR单片机Motorola公司的M68HC08系列单片机以及PIC单片机。
随着社会的发展，单片机的特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。
根据温度控制的特点，本次设计采用AT89C51单片机为控制核心，采用数字PID控制算法。
实现对电烤箱的温度的控制。
通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统在社会生活中的应用。
为以后进一步应用单片机系统提供帮助。
温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。
温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。
该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。
第2章烤箱温度控制的设计方案2.1 概述温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。
温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。
该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。
2.2 设计的要求采用单片机作为控制器，由pt100测量温度，与设定温度进行比较，经过PID 运算后调整温度控制信号的占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，用三位LED灯显示。
2.3 烤箱总体设计方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。
就温度控制系统的动态的特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用PID算法来实现温度的控制。
本系统是一个典型的闭环控制系统。
从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温的控制。
电烤箱总体设计方案结构图，如图2.1所示。
图2.1电烤箱总体设计方案结构图电烤箱温度控制实现过程是：首先温度传感器将加热炉的温度传回单片机，然后单片机将给定的温度值和反馈回来的温度值进行比较并且经过运算处理后，传给温度控制系统，判断加热器材输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热。
即电烤箱温度控制得到实现，其中单片机的为加热炉控制系统的核心部分起着重要作用。
DA 转换模块89C51温度设定显示报警AD 转换模块温度控制加热器传感器第3章烤箱温度控制系统各硬件的选择3.1控制器的选择随着社会发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便的特点在社会生活中达到广泛应用。
根据温度控制特点，本次设计采用AT89C51。
AT89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机的系列。
也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。
图3.1 A T89C51实物图3.2 温度检测器的选用pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。
PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
由于PT100热电阻的温度与阻值变化关系，人们便利用它的这一特性，发明并生产了PT100热电阻温度传感器。
它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。
温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，湿度采集范围是0%～100%。
图3.2 温度检测器实物图3.3 A/D转换电路ADC0809是一个典型的逐次逼近型8位A/D转换器。
它由8路模拟开关、8位A/D转换器、三态输出锁存器及地址锁存译码器等组成。
它允许8路模拟量分时输入，转换后的数字量输出是三态的（总线型输出），可以直接与单片机数据总线连接。
ADC0809采用+5V电源供电，外接工作时钟。
当典型工作时钟为500KHz 时，转换时间约为128us。
图3.3 AD转换器接口电路3.4 输出通道设计输出通道采用过零触发器，由光耦驱动电路组成。
在驱动电路中，由于是弱电控制强电，而弱电又很容易受到强电的干扰，影响系统的工作效率和实时性，甚至烧毁整个系统，导致不可挽回的后果，因此必须要加入抗干扰措施，将强弱电隔离。
光耦合器是靠光传送信号，切断了各部件之间地线的联系，从根本上对强弱电进行隔离，从而可以有效地抑制掉干扰信号。
此外，光耦合器提供了较好的带宽，较低的输入失调漂移和增益温度系数。
因此，能够较好地满足信号传输速度的要求，且光耦合器非常容易得到触发脉冲，具有可靠、体积小、等特点。
所以在本系统设计中采用了带过零检测的光电隔离器MOC3061，用来驱动双向可控硅并隔离控制回路和主回路。
MOC3061是一片把过零检测和光耦双向可控硅集成在一起的芯片。
其输出端的额定电压是400V，最大重复浪涌电流为1.2A，最大电压上升率dv/dt为1000v/us，输入输出隔离电压为7500V，输入控制电流为15mA。
图3.4 光耦驱动电路3.5 键盘电路设计如图3.1所示，16个按键排列成4行4列，4个行的引线分别同P1口的P1.4~P1.7相联接，4个列的引线通过一个上拉电阻分别联接到P1.0~P1.3口。
3.6 三位LED 显示电路设计如图所示，采用P2口输出到CD4511和74LS138两块芯片上。
其中CD4511连到P2口的0~3口；74LS138连到P2口的4~6口上。
74LS138为3-8译码器，用于控制8个共阴数码管的发光与熄灭。
它的作用是将P2.4~P2.6三个口的输出轮流点亮共阴数码管，频率大于24帧，因此人眼看出来的是八个共阴管同时亮。
CD4511将P2.0~P2.3口的数据译成共阴管的显示数据。
图3.6 三位LED 显示电路结构图A 7B 1C 2D 6LT 3 BI 4 LE 5 A 13 B 12 C 11 D 10 E 9 F 15 G 14U3014511R301 150 R302 150 R303 150 R304150 R305 150 R306 150 R307 150 1 e 2 d 3 4 c 5 dp6 b7 a89 f 10g a b c d e f g dp D301LED1 e2 d34 c5 dp6 b7 a89 f 10g a b c d e f g dp D302LED1 e2 d34 c5 dp6 b7 a89 f 10g a b c d e f g dp D303LEDA 1B 2 C3E1 4 E2 5 E36Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y77 U30274LS138Q301 PNPQ302 PNPQ303 PNPVCCVCCP2.0 P2.1 P2.2 P2.3P2.4P2.5 P2.63.7 报警电路设计本设计采用峰鸣音报警电路。