基于单片机的对加热炉温度控制系统设计
基于单片机的智能温度控制系统设计
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基于单片机的电热水器温度控制系统设计
摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。
温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。
在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。
并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。
其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。
关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。
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。
基于单片机的温度控制系统设计
基于单片机的温度控制系统设计摘要随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。
采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
本设计采用无ROM的8031作为主控制芯片。
8031的接口电路有8155、2764。
8155用于键盘/LED显示器接口，2764可作为8031的外部ROM存储器。
其中温度控制电路是通过可控硅调功器实现的。
双向可控硅管和加热丝串联接在交流220V，50HZ交流试点回路，在给定周期内，8031只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。
关键字：温度控制；接口电路；可控硅Design of Temperature Control System Based on SCMLibing(College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractAlong with national economy development, the people need to each heating furnace、the heat-treatment furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.This design uses non-ROM8031to take the master control chip. 8031 connection electric circuits have8155、2764.8155uses in the keyboard /LED monitor connection, 2764 may take 8031 exterior ROM memories,one temperature-control circuit is adjusts the merit realization through the silicon-controlled rectifier. The bidirectional silicon-controlled rectifier tube and the heater series connection in exchange 220V,50HZ exchange city electricity return route, in assigns in the cycle, 8031 so long as the change silicon-controlled rectifier tube puts through the timethen to be possible to change the heater power, achieves the attemperation the goal. Key words:Temperature control；Connection electric circuit；Silicon-controlled rectifier目录绪论 (3)第一章单片机温度控制系统方案简介 (2)第二章单片机 (3)2.1 单片机内部模块 (3)2.1.1 MCS-51单片机内部结构 (4)2.1.2 MCS-51输入/输出端口的结构与功能 (4)2.1.3 MCS—51单片机的引脚及其功能 (5)2.1.4 8031系统扩展设计 (6)2.2 单片机外总线结构 (6)2.3 芯片的扩展设计 (6)2.4 单片机温控模块 (7)第三章系统硬件设计 (9)3.1 系统总体设计 (9)3.2 8155接口电路 (9)3.3 A/D转换电路 (11)3.4 可控硅控制电路 (11)第四章系统软件设计 (14)4.1 主程序流程图 (14)4.2 T0中断服务程序 (14)4.3 采样子程序 (18)4.4 数字滤波程序 (19)总结 (22)参考文献 (23)绪论温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的基于单片机的温度控制系统设计绪论温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
基于51单片机的温度控制系统
基于51单片机的温度控制系统0引言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。
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。
本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。
1硬件电路设计以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1所示。
1.1 温度检测和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。
镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围，相应输出电压为0mV-41.32mV。
变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。
为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。
例如：若温度测量范围为500℃-1000℃，则热电偶输出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。
这样，采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。
1.2接口电路接口电路采用MCS-51系列单片机8031，外围扩展并行接口8155，程序存储器EPROM2764，模数转换器ADC0809等芯片。
由图1可见，在P2.0=0和P2.1=0时，8155选中它内部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0时，8155选中它内部的三个I/O端口工作。
相应的地址分配为：0000H - 00FFH 8155内部RAM0100H 命令/状态口0101H A 口0102H B 口0103H C 口0104H 定时器低8位口0105H 定时器高8位口8155用作键盘/LED显示器接口电路。
基于单片机的智能温度控制系统设计
摘要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。
采用AT89C51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。
本系统的温度检测电路中采用芯片DS18B20，简化了系统的软硬件设计，提高了温度检测的精度。
在输出控制中主要采用硬件电路实现，降低了程序的复杂性。
在系统的硬件电路中采用了抗干扰设计，增强了系统的抗干扰能力。
系统的软件设计采用了模块化结构，具有可移植性强和通用性强的特点。
关键词：AT89C51单片机，温度，DS18B20AbstractIn the modern industrial production, the current, voltage, temperature, pressure, and flow, velocity, and switch quantity is accused of main parameters. Example: in metallurgical industry, chemical industry, electric power engineering, paper industry, machinery and food processing and so on many domains, people need to all kinds of heating furnace, heat treatment furnace, reactors and boiler temperature detection and control. Using AT89C51 SCM to control temperature, has not only convenient control, simple and flexible configuration advantages, and can greatly improve the technical indexes are controlled temperature, which can greatly improve the product‘s quality and quantity. Therefore, the problem of temperature control chip is a industrial production we often encounter problems.This system USES the temperature detection circuit chip DS18B20, simplify the design of the software and hardware system and improve the precision of temperature detection. In the output control mainly adopts hardware circuit implementation, reduces the complexity of the program. In the system hardware circuit design is adopted in the system, the anti-interference ability. System software design using modular structure, strong commonality and portability.Keyword：AT89C51, Temperature, DS18B20目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................ I I 目录 (III)1 引言 (1)1.1国内外研究综述 (1)1.2温度控制器的发展状况 (1)1.3毕业设计（论文）所用的方法 (2)2 总体设计 (3)2.1前言 (3)2.2总体设计 (4)2.3 AT89C51单片机简介 (4)2.3.1 AT89C51系列基本组成及特性 (4)2.3.2 AT89C51系列引脚功能 (5)2.3.3 AT89C51系列单片机的功能单元 (7)2.4温度传感器的选择 (10)2.4.1 DS18B20简介 (10)2.4.2 DS18B20的引脚名称及作用 (10)2.4.3 DS18B20的内部结构 (11)2.4.4 DS18B20的测温原理 (11)2.4.5 DS18B20的转换精度控制字及分辨率设置 (12)2.4.6 DS18B20的温度数字关系 (13)2.4.7 DS18B20的内存结构图 (14)2.4.8 DS18B20的操作命令 (14)2.4.9 DS18B20的工作时序 (16)2.4.10 DS18B20与单片机的硬件接口 (18)2.4.11 DS18B20使用中注意事项 (18)3 各部分电路设计 (20)3.1 振荡电路与复位电路 (20)3.2 DS18B20与单片机的接口电路 (20)3.3各子程序流程图 (21)3.4整体电路图 (26)4 硬件组成 (27)5 软件设计 (30)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录A 汇编语言程序源代码 (35)附录B C语言程序设计1 (41)附录C C语言程序设计2 (49)1 引言1.1国内外研究综述当前，国内外利用单片机的温度控制系统软硬件实施方式主要类型是直接使用单片机以及其他一些外围芯片作为数据采集和控制的装置，不使用上位PC 机做数据处理。
基于单片机的水温控制系统课程设计
基于单片机的水温控制系统第1节引言水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。
本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。
此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。
1.1水温控制系统概述温度控制是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，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。
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。
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。
在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。
那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。
在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。
而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。
基于单片机的电炉炉温控制器设计(毕业设计开题报告)
单片机温度控制系统是以MS-5l单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。其系统结构框图可表示为:系统采用单闭环形式，其基本控制原理为:将温度设定值(即输入控制量)和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控对象上，电炉因此达到一定的温度。传统的炉温控制设备是依靠人工通过对照炉温指示仪表所示值与期望值,手动调节燃料的进料阀门以达到控制炉温的目的。对于对炉温要求精度较高的工厂，传统设备很难达到要求.因此,为实现炉温调控趋向智能化,本设计以单片机技术为核心，采用新型思路，控制电路以8031为核心，采用热电偶传感器将炉温转化成模拟电量，采用温度变送器、采样保持器、A/D转换器将模拟量装换成数字量输入到单片机，利用键盘实现设温，LED显示器显示炉温，当温度超过系统的危险温度时由声光报警器发出警报。
基于单片机的电炉炉温控制器设计（毕业设计开题报告）
设计题目
基于单片机的电炉炉温控制器设计
学生姓名
：
基于单片机的燃料炉炉温控制系统设计课题，结合生产实际，利用所学专业基础课的理论知识，使理论知识系统化、实用化，同时为工厂提供能源利用率高，自动化程度好设备提供可能能基本掌握炉温控制设备的设计能力和制图能力；综合利用文献发现问题的能力。电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，电加热炉是工业生产中一种重要的必不可少的设备，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加热工艺曲线的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。原因主要由以下两点：一基于PLC或计算机控制的电加热系统造价昂贵，很多小型企业不愿接受。二现行的炉温自动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的自动控制技术。所以，要想改善这种状况，必须要设计一种操作简单，控制精确，造价便宜的炉温自动控制系统。
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本科毕业论文(设计) 题目：基于单片机对加热炉温度控制系统二O一〇年 6 月 1 日目录摘要.................................................................................................................................................................. - 2 - 绪论.............................................................................................................................................................. - 3 - 第1章单片机对加热炉温度控制的简介.................................................................................................. - 4 - 第2章单片机内部结构及引脚作用简介.................................................................................................. - 5 -2.1单片机内部模块................................................................................................................................ - 5 -2.1.1 MCS-51单片机内部结构 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 主电源引脚............................................................................................................................ - 6 -2.1.3 外接晶体引脚........................................................................................................................ - 6 -2.1.4 MCS-51 输入/输出引脚 ........................................................................................................ - 6 -2.1.5 MCS-51控制线..................................................................................................................... - 6 -2.2单片机外总线结构............................................................................................................................ - 7 -2.3 MCS-51单片机系统扩展....................................................................................................... - 7 - 第三章硬件系统设计.................................................................................................................................... - 8 -3.1 总体设计........................................................................................................................................... - 8 -3.2 程序存储器的扩展........................................................................................................................... - 9 -3.3温控模块的设计.............................................................................................................................. - 10 -3.4 8155接口电路............................................................................................................................ - 11 -3.4.1 8155简介......................................................................................................................... - 11 -3.4.2 8155的RAM和I/O口地址编码 ..................................................................................... - 11 -3.5 A/D转换电路............................................................................................................................... - 12 -3.5.1引脚结构............................................................................................................................. - 13 -3.6 可控硅控制电路........................................................................................................................... - 13 - 第四章软件系统设计.................................................................................................................................. - 15 -4.1 主程序........................................................................................................................................... - 15 -4.2 T0中断服务程序 ......................................................................................................................... - 16 -4.3 采样子程序................................................................................................................................... - 17 -4.4 数字滤波程序............................................................................................................................... - 18 - 总结................................................................................................................................................................ - 20 - 参考文献........................................................................................................................................................ - 21 - 附录................................................................................................................................................................ - 22 - 程序清单................................................................................................................................................ - 22 -基于单片机对加热炉温度控制系统摘要随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉中温度进行监测和控制。