自动温控系统设计(微机原理三级项目)
微机原理课程设计温度控制
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。
1 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。
2 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。
3 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 数字滤波为高低电平的不同持续时间，送至SCR触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。
自动温控系统项目设计报告
自动温控系统本三级项目要求根据给定芯片设计一个自动温度采集、显示、报警、控制降温设备的应用系统。
我们以8086微处理器为控制器，将直流电源模拟的温度信号送至A/D转换器，转换成数字量，8088CPU将其获取并转换成温度在数码管上显示，同时系统在温度超过限定值的情况下有报警和启动降温系统的功能。
关键词：温度数码管显示A/D转换前言：温度测控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的实际温度A/D 转换，送入计算机中，与设定值进行比较，得出偏差。
对此偏差进行修正，从而实现对温度的控制[2]。
温度测控系统在现实生产、生活中有着广泛的应用，如仓库存储、家禽养殖以及许多工业生产，都需要对环境温度进行监视和控制。
有一种采用模糊控制来设计温控系统，模糊控制技术是基于模糊集合理论发展起来的一门前沿高新技术，具有精度高，响应快，过度过程超调量小适应性强，控制规律简单等特点，应用日益广泛。
目前大多数温度控制系统都具有温度时延、控制精度不够、智能程度低等缺点，而单片机温控系统可以很好的运用于实际的生活和生产中，同时投入也不大，成本低，具有很好的实际运用价值，所以对于温度控制系统的研究单片机温控系统是个很好的典范，也是主要的发展方向，同时加入一些先进的控制整定技术可以使其控制的精度大大提高，对未来的发展有很大的意义。
在本次三级项目中我们预期的目标如下：温度控制系统能够在高温下启动声光报警的功能，并对于不同范围的高温启动不同转速的直流电机。
但是在实现过程中，我们仅仅做了最基本的功能，报警与降温，对降温系统直流电机的转速也没有体现。
项目组分工：正文1、总体设计1.1总体设计方案总体要求：三级项目要求利用实验箱中的ADC0809、DAC0832、8253、8255。
模块三水温自动控制标准系统
项目三水温自动控制系统第一节系统分析1.1水温控制系统概述温度控制无论在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的浪费。
特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。
以单片机为核心的水温自动控制系统，可以实时采集现场温度数据，并和目标温度进行比较，根据两者之差采用PID 等控制算法调整是电热丝的功率实现水温的精确控制，从而提高生产效率，改善人民的生活水平。
1.2设计任务和主要内容1.基本要求一升水由1kW的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。
2.主要性能指标①温度设定范围：40~90o C，最小区分度为1o C。
②控制精度：温度控制的静态误差1o C≤。
③用十进制数码显示实际水温。
3.扩展功能①具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。
②采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。
≤。
③温度控制的静态误差0.2o C第二节系统设计温度测控系统结构框图如图3. 1所示，设计中被控对象为 lL净水，采用 lkW 电炉进行加热。
本设计主要以单片机为控制核心，利用 PID控制算法进行水温度的恒温控制。
AC220V 图3.1 系统结构图单片机系统由电源模块、温度测量模块、功率调节模块、人机接口模块和单片机核心模块五个部分组成，电源模块为系统提供±12V、+5V直流工作电源；温度测量模块完成对水的温度测量；功率调节模块实现对水的加热控制；人机接口模块实现温度值的设定、显示、单片机和PC之间的通信等功能。
下面分别讲述各模块的具体设计思想和应用功能。
模块一、电源模块电源模块选用标准的开关电源模块，其中±12V直流电源的输出电流为1A，+5V直流电源的输出电流为500mA。
毕业论文-温度自动测控系统硬件设计
2 温度自动测控系统硬件设计本章将通过PID控制技术，设计一个温度自动测控系统，实现对加热系统温度的自动控制。
下面首先介绍一下PID控制.2.1 数字PID控制器PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
数字PID控制在生产过程中是一种最普遍采用的控制方法，在冶金、机械、化工等行业中获得广泛应用。
下面介绍PID控制的基本原理、数字PID控制算法和几种常用的数字PID控制系统，并给出应用实例。
2.1.1 PID控制原理在控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。
常规PID控制系统原理框图如图2-1所示。
系统由模拟PID控制器和被控对象组成。
图2-1 模拟PID控制系统原理框图PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值r (t)与实际输出值c(t)构成控制偏差e(t)=r(t)-c(t) (2-1)将偏差的比例(P)、积分(I) 和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制,故称PID 控制器。
其控制规律为0()1()()()t D P I T de t u t K e t e t dt T dt ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦⎰ (2-2) 或写成传递函数形式()1()1()P D I U s G s K S T s E s T ⎛⎫==++ ⎪⎝⎭（2-3） 式中 P K —比例系数;I T —积分时间常数;D T —微分时间常数。
简单说来，PID 控制器各校正环节的作用如下:1.比例环节 即时成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。
自动温控系统设计(微机原理三级项目)
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k3:
jj: 统 系统
mov buf1,2000h mov buf2,0400h mov buf3,1276h mov buf4,07h jmp jj mov buf1,2000h mov buf2,0800h mov buf3,954h mov buf4,1fh jmp jj call coolon ;开启降温系 call soundon jmp start1 ;开启报警
N 2.49856T 2.5T
1.因为除法指令只能除以整数，将数字量N 倍乘4，
2，利用
3，将
4 N 10T 即 除以100 ，即可得到T的十位数字 100 100 4 N 的余数除以10，商即为T的个位数字，余数为小数位 100
4 N 10T
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软件实现
start1: mov dx,io0809a out dx,al 启动0809进行转换 mov cx,0ffh loop delay1 等待0809 in al,dx and ah,0 push ax push cx mov cx,2 shl ax,cx ; 数字量N倍乘4 mov di,offset buffer mov bl,64h div bl mov [di+2],al ; 存放温度的十位 mov al,ah and ax,00ffh mov bl,0ah div bl mov [di+1],al ;存放温度的个位 mov [di],ah ;存放温度的小数位
需要利用实验箱 中的ADC0809、 DAC0832、8253、 8255等芯片设计 并实现一个自动 温度采集、显示、 报警、控制降温 设备的应用系统
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温度采集
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微机原理课程设计--- 温度测控系统 精品
南通大学电子信息学院微机原理课程设计报告书课题名温度测控系统班级 ________ _集成092__ _姓名 ___ 杜轶群指导教师胡慧日期 2012.6.11—2012.6.15组长：刘奇组员：宋林峰张伟杜轶群目录一、设计目的-------------------------------------------- 3二、设计内容和要求-------------------------------------- 3三、设计原理-------------------------------------------- 3四、程序代码-------------------------------------------- 6五、硬件系统调试---------------------------------------- 10六、设计总结与体会-------------------------------------- 13七、参考文献-------------------------------------------- 14Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真及印制电路板设计软件，它可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路。
软件提供了大量模拟与数字元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具有对单片机及其外围电路组成的综合系统的交互仿真功能。
Proteus 7主要由ISIS和ARES两部分组成，ISIS的主要功能是原理图设计及与电路原理图的交互仿真，ARES主要用于印制电路板的设计。
一、设计目的1.巩固和加深课堂所学知识；通过课程设计，熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，得到微机开发应用方面的初步训练。
2.学习掌握一般的硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。
3.熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法4.通过温度测控系统仿真系统设计与制作，深入了解与掌握数模转换，数码管显示和电动机驱动的方法，熟悉proteus软件操作。
恒温自动电路控制系统设计
恒温控制电路设计一．概述：本设计的主要内容是用单片机系统进行温度实时采集与控制。
温度信号由AD590K和温度／电压转换电路提供，对AD590K进行了精度优于正负0.1°C的非线性补偿，温度实时控制采用分段非线性和积分分离PI算法，其分段点是设定温度的函数。
控制输出来用脉冲移相触发可控硅来调节加热丝有效功率。
系统具备较高的测量精度和控制精度。
二．实施方案：本题目是设计制作一个恒温箱控制系统，为测量和温度调节方便，内加2L纯净水，加热器为100W电炉。
要求能在40度到100度范围内设定控制水温，静态控制精度为0.2°C，并具有较好的快速性与较小的超调．含有十进制数码管显示、温度曲线打印等功能。
关键词：非线性补偿：大多数被测参数与显示值之间呈现非线性关系，为了消除非线性误差，必须在仪表中加入非线性补偿电路。
常用的方法有：模拟式非线性补偿法、非线性数模转换补偿法、数字式非线性补偿法等。
分段非线性：由于热敏电阻的阻值与温度之间的关系存在着非线性，需通过计算机进行非线性改正，消除非线性的影响。
为克服非线性的影响，采用分段线性法补偿。
如果该温度计的测量范围为5℃至45℃，将整个温度测量范围等分为10个小区间，每4度为一个区间，在每个区间内温度与频率的关系可视为线性。
过零检测光耦：过零检测光藕就是在交流电网过零检测光藕.在电网过零时干扰最小,不会影响模拟测量的结果，这种光耦是在直流电时导通的.它的前级结构是二极管。
热惯性：系统在升温过程中，加热器温度总是高于被控对象温度，在达到设定值后，即使减小或切断加热功率，加热器存储的热量在一定时间内仍然会使系统升温，降温有类似的反向过程，这称之为系统的热惯性。
超调：系统在达到设定值后一般并不能立即稳定在设定值，而是超过设定值后经一定的过渡过程才重新稳定。
传感器滞后是指由于传感器本身热传导特性或是由于传感器安装位置的原因，使传感器测量到的温度比系统实际的温度在时间上滞后，系统达到设定值后调节器无法立即作出反应，产生超调。
微机原理三级项目
瓶装饮品灌装的计算机控制技术的实现班级：机制2班学号：姓名：课程名称：微机原理、汇编语言和接口技术指导教师：2016年5月摘要本次三级项目的题目是瓶装饮品生产线的自动控制，通过分析题目给定的要求确定了5个主要的步骤，分别是空瓶检测、自动灌装、质量检测、不合格处理、记录不合格数。
选择使用的芯片有8255、8155、8253，外接设备有步进电机、数码管、LED灯、液晶屏、逻辑笔。
其中8255C端口控制步进电机模拟的是灌装过程，A口和B口控制数码管显示不合格数。
LED的闪烁表示检测到质量不合格瓶子。
逻辑笔检测8253输出口的状态，便于观察。
液晶屏用于显示程序运行的状态。
通过调试和接线，实现了预定的功能和要求。
关键字：自动控制、8255、8253、8155、步进电机、数码管、液晶屏。
目录1.项目的描述和要求12.项目的模拟方案12.1硬件设备和功能12.2系统接线图23.控制程序33.1详细程序33.2程序流程图134.模拟的实验结果134.1程序调试的情况144.2程序运行的结果的分析145.项目的结论145.1结论描述和分析145.2程序设计改进146.感言147.参考文献15前言本次三级项目的题目是瓶装饮品的生产线自动控制，工程实际要求实现自动检测空瓶到位、自动开启灌装、自动检测质量是否合格、不合格处理、记录不合格件数。
这些功能的实现需要用到不同的芯片的外接设备。
结合实际情况和所学的知识编写了程序，通过外接设备的功能来模拟工程实际现象，做到了理论与实际相结合。
在实际生产中，遇到的情况比较多，由于无法一一地模拟，所以设计的结果还有很大改善的空间。
程序的设计过程需要反复的调试，才能顺利的出现现象和结果。
项目报告的内容主要包括了题目的分析，程序流程图和详细程序，系统接线图，结果分析以和对程序的改进。
最后是感言和参考文献，详细地介绍了项目的实施过程和结果。
1.项目的描述和要求项目描述：某厂生产瓶装保健饮品，要求设计自动化控制装置，检测每个空瓶到位后，启动灌装，装满600克，停止该瓶的灌装。
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拓展
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降温模块——降温方式的选择
优缺点
效果明显
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使用空调 降温
使用喷雾 系统降温
文字信息
优缺点 方便简单 成本低 不能用于 电路实验 箱
安装成本 和使用成 本都较高
使用风 扇降温
该种方法最普遍， 且最简单易行。可 用实验箱完成，因 而选用这种方法。
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之
8255A的端口选择及连接
&
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8255A端口选择表
8255A芯片示意图
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方案一
将8255A的A口PA0~PA7分别 与七段数码管的段码驱动 输入端a~dp相连，用于输 出。因而A口的工作方式为 方式0。同理，B口进行输 出，所以也工作在方式0。 方式控制字如右图所示：
N 2.49856T 2.5T
1.因为除法指令只能除以整数，将数字量N 倍乘4，
2，利用
3，将
4 N 10T 即 除以100 ，即可得到T的十位数字 100 100 4 N 的余数除以10，商即为T的个位数字，余数为小数位 100
4 N 10T
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软件实现
start1: mov dx,io0809a out dx,al 启动0809进行转换 mov cx,0ffh loop delay1 等待0809 in al,dx and ah,0 push ax push cx mov cx,2 shl ax,cx ; 数字量N倍乘4 mov di,offset buffer mov bl,64h div bl mov [di+2],al ; 存放温度的十位 mov al,ah and ax,00ffh mov bl,0ah div bl mov [di+1],al ;存放温度的个位 mov [di],ah ;存放温度的小数位
由于只需要显示三位数字，若 使用显示屏幕大部分面积都未 使用，较为耗能
方案三8*8双色LED
（实验箱配备） 在此处输入公司名字
需要三片级联才能显示三位数字 的温度，实验箱只配备一块，编
程较复杂
方案一
开始
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系统初始化
调用显示程序
选择数码管
输出温度值
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设计流程及电路结构
方案一
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自动温控系统
——通信四班第五组
指导老师：司菁菁
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时 间： 2016年12月
CONTENTS
目录
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第一
总体设计 温度采集 降温控制 声光控制
显示模块 显示模块
第二
第三
第四
第五
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总体设计方案
温度采集 喇叭
温 度 传 感 器
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A/D 转
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编程思想
di存放要显示数字的首地址 si存放0~9的七段数码管码制的首地址 bh存放位码
开始 初始化8255 初始化位码，段码（ bh=01h， di=si+di ） 利用8255的B端口传送位码数据至数码管 是否此时为第二 位是数码管亮 否 段码最高位置1 利用8255的A端口传送位码数据至数码管 延时 位码左移一位，段码显示下一位数字 是否上次显示 已经是第三位
声光报警模块——原理阐述
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输入温度
将温度采集模块采集到的 温度输入进来。
01
判断温度范围
T <40度 40≤T ＜60度 60≤T ＜80度 T >80度
02
根据判断结果决 定是否点亮相应 二极管
03
04
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根据判断结果决定 是否使蜂鸣器发声
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当温度从0开始升高时
需要利用实验箱 中的ADC0809、 DAC0832、8253、 8255等芯片设计 并实现一个自动 温度采集、显示、 报警、控制降温 设备的应用系统
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温度采集
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温度采集 方案选择
AD转换原 理
软件实 现
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温度采集方案选择
方案一热敏电阻
电阻与温度呈非线性变化， 测量精度低
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coolon proc near
mov al,80h mov dx,io0832a out dx,al mov cx,buf1 delay3: loop delay3 mov al,0ffh mov dx,io0832a out dx,al mov cx,buf2 delay4: loop delay4 ret coolon endp cooloff proc near mov al,80h mov dx,io0832a out dx,al ret cooloff endp
;低电平延迟
;高电平延迟
;0832输出低电平 ;关闭降温系统
温度显示模块
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温度显示 方案选择
显示原理
软件实 现
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温度显示方案选择
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方案一数码管
（实验箱配备）
方案二128*64显示屏
1.只需三位数码管
2.编程容易
3.IO资源较少
显示 模块 选择
（实验箱配备）
U (T ) 0.0488T
2.由ADC的单极性输入电压与转换后的数字的关系
Ui N U REF
256
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3从而得到温度T与转换后的数字的关系
N 2.49856T 2.5T
温度与十六进制数的关系
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N 2.49856T 2.5T
当温度低于40度时，二极管均不亮且 蜂鸣器不发声；当温度高于40度低于 60度时，一个二极管点亮，蜂鸣器发 出较低音调的声音；当温度高于60度 低于80度时，第二个二极管点亮，此 时共有两个二极管亮，蜂鸣器发出较 高音调的声音；当温度高于80度时， 第三个二极管点亮，此时共有三个二 极管点亮，蜂鸣器发出更高音调的声 音。
V2
T/10 （2.73+T/100）V
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AD转换及精准量化
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核心芯片：ADC0809
ADC0809的主要引脚功能 D7～D0：输出数据线（三态） EOC：转换结束状态输出 IN0～IN7：8通道（路）模拟输入 OE：输出允许（打开输出三态门） ADDA、ADDB、ADDC：通道地址 CLK：时钟输入（10KHz～1.2MHz） ALE：通道地址锁存 START：启动转换
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k3:
jj: 统 系统
mov buf1,2000h mov buf2,0400h mov buf3,1276h mov buf4,07h jmp jj mov buf1,2000h mov buf2,0800h mov buf3,954h mov buf4,1fh jmp jj call coolon ;开启降温系 call soundon jmp start1 ;开启报警
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声光报警模块及降温模块——代码实现
；灯光报警模块与降温模块跳转子程序 soundon proc near mov dx,io8254a mov ax,buf3 out dx,al ; 低八位输出 mov al,ah out dx,al ;高八位输出 mov dx,io8255c ;8255c端口输出 mov ax,buf4 out dx,ax ret soundon endp soundoff proc near mov dx,io8255c mov al,00h ;关闭报警 out dx,al ret soundoff endp
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delay1:
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声光报警模块
大 体 电 路
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L0 L1 L2
PC2~4 PC0 8255 CS
A
Y B
GATEO 8254 CS CLK0 OUTO
288H
PC1
喇叭
可编程并行接口电路 8255、定时计数器8254、 喇叭、LED指示灯
280H 1MHz
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5V 0V 5V 0V
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快转
慢转
声光报警模块及降温模块——代码实现
call show pop ax cmp al,0C8h ;大于80度，跳转k3 ja k3 cmp al,96h ;大于60度，跳转k2 ja k2 cmp al,64h ;大于40度，跳转k1 ja k1 jmp k0 ；控制报警模块，降温模块的开闭 k0: call soundoff ;关闭报警系统 call cooloff ;关闭降温系统 jmp start1 ;继续测量温度 k1: mov buf1,2000h mov buf2,0200h ;控制电机转速 mov buf3,1908h ;控制开启报警喇叭 mov buf4,03h ;控制开启报警灯 jmp jj k2:
温度 0℃ 40℃ 60℃ 40℃ 100℃ ADC0809转换量 0 100 150 200 250 十六进制 0H 1100100B=64H 10010110B=96H 11001000B=C8H 11111010B=FAH
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如何由N得到温度的十位、个位和小数点？
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降温模块——大体流程
开始
8255输入 读取数字信号AL AL>80
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通过电机转动降温。类似于风扇降温 方式。 快速转动降温更快；中速转动降温较 快；慢速转动降温较慢。这是根据实 际情况决定的。此外，还可以通过观 察电机转速从而判断此时的温度范围。