智能恒温控制系统设计精编版
智能恒温控制系统设计精编版MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】无锡工艺职业技术学院毕业设计（论文）题目：智能恒温控制系统设计院系：电子信息系专业：应用电子技术学号：学生姓名：方久磊指导教师：路红娟职称：高级工程师2016年 04 月 25 日目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3前言------------------------------------------------------------------------------------------------------44摘要本课题设计是一个以AT89C51单片机为主控制模块，从而实现了根据温度设定，自动调节相应的温度，这个设计中包括了感应模块、加热制冷装置、单片机模块、存储模块、驱动模块、时钟模块和键盘输入模块，显示模块共同组成。
本课题侧重于时钟模块、输入模块和存储模块进行方案论证，该系统电路结构简单、温控效果好、操作方便、智能化程度高。
关键词：AT89C51单片机 DS1302时钟模块 FM24C256 存储器前言智能恒温控制系统已在很多生产领域中得到广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
而在国内随着嵌入式系统开发技术的快速发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。
传统的恒温控制器多由继电器组成，但是继电器的触点的使用寿命有限、故障率偏高，稳定性差、无法满足现代的温度控制要求。
而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。
将嵌入式系统应用在温度控制系统中。
使得智能恒温控制变得更小型，更智能化。
在温度控制系统在工业生产环节中，存在惯性大、滞后大、非线性、温度变化缓慢等的不利因素，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；由于环境的不同恒温控制系统无法改变，无法做到随环境的变化而改变内部恒定的温度值。
因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
本文叙述了使用AT89C51型单片机实行对温度控制的设计过程。
本设计由键盘电路输入设定温度和温度传感器采集的当前温度进行比较，通过设计电路实现温度的升高和降低从而实现智能恒温控制的目的。
1 系统设计系统框图图1 系统框图系统说明本系统由温度感应模块、电源模块、单片机主控模块、液晶显示模块、输入模块、时钟模块、存储模块、加热/制冷装置、驱动电路等组成。
系统各部分作用（1）感应模块当感应模块感应到到外界环境温度时，通过温度传感器感应被测温度，温度传感器可以将被测温度的数据做出相应的处理，把模拟信号转换成数字信号，并将数字信号传输给单片机处理。
电源模块整流、滤波、稳压组成了整个电路。
整流电路将220V的交流电压转变成脉动直流电压即为正路电路中所需的电压，再把脉动直流电压转变成较小的脉动直流电压，通过集成稳压器得到电路所需的直流电压。
液晶显示模块显示模块在本次设计中主要承担显示数据参数的作用，用电压的高低控制光的通过量,从而把电信号转换成光像。
它可以实时地将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的显示出来输入模块采用4*4键盘输入，每个按键相当于一个开关，输入到单片机中，单片机进行数据处理，主要是利用行列扫描，来检测是否有那个键被按下本系统中，输入模块采用4*4阵势设计，共十六个按键。
设计内容为数字键0~9、温度上调按钮、温度下调按钮、停止按钮、清零按钮、复位按钮。
时钟模块使用DS1302时钟芯片实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。
存储模块使用FM24C256存储芯片进行存储，当地址信息被发送后，主机和FM24C256之间的数据传送就会开始，对于读操作，FM24C256将把8位数据放在总线上，然后等待主机的应答，如果主机答应，FM24C256将开始传送下一个连续字节。
由时钟芯片的时钟脉冲控制的模块，将设定好的数据存储起来，再在一定的需求之后，将数据读出。
（7）单片机主控模块当被测信号经过整形放大输入到单片机，单片机主要将输入的被测信号进行处理，完成对存储数据的读取，对检测到的数据进行处理，并根据相应的数据关系把数据信号输送到显示电路中显示实时时间和温度。
（8）驱动模块驱动电路主要是将单片机输出的脉冲进行功率放大，送入加热制冷驱动电路时，光电耦合器对来自单片机信号做出处理使单片机信号能够被H桥电路所执行，当信号指示加热时，半导体加热制冷片加热；反之,半导体加热制冷片制冷。
如图1所示，首先由感应模块感应到外界环境的温度，作用到单片机上，将环境的温度信号与输入模块设置的环境温度参数进行比较，根据比较结果，单片机发出相应的控制指令，通过驱动电路进行加热或者制冷。
将结果通过存储器存储，并在液晶显示器上显示当时的温度与时间参数。
2 单元电路设计方案论证时钟模块方案一：由PCF8563芯片构成的时钟模块图2 PCF8563芯片构成的时钟模块如上图所示，该电路由PCF8563芯片构成的时钟模块，PCF8563内部有16个可寻址的8位并行寄存器，前两个寄存器用作控制寄存器和状态寄存器，02H～08H用于时钟计数器(秒到年计数器)，09H～0CH用于报警寄存器(定义报警条件)，0DH用于控制CLKOUT管脚的输出频率，0EH和0FH分别用作定时器控制寄存器和定时器寄存器。
秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器的编码格式为BCD?码，星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。
PCF8563采用的是串行I2C总线接口，通过两条线SDA和SCL在不同的芯片和模块间传递信息。
SDA为串行数据线，SCL为串行时钟线，两条线都必须用上拉电阻与正电源相连。
数据只在总线不忙时才可传送。
方案二：由DS1302构成的时钟模块图3 DS1302芯片构成的时钟模块如上图所示，该电路图是由DS1302构成的时钟模块，DS1302的通讯端由3个接口线组成，分别为RST，SCLK，I/O，其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK是时钟线，I/O是数据线。
数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。
时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。
实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，每月的天数和闰月的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES复位（2）I/O数据线，（3）SCLK串行时钟/RAM的读写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。
DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
方案三：由DS12C887构成的时钟模块图4 DS12C887芯片构成的时钟模块如上图所示，该电路主要由DS12C887与电容组成的时钟模块。
DS12887采用8位地址／数据复用的总线方式，具有一个锁存引脚，通过读、写、锁存信号实现其内部数据的输入输出，控制内部的控制寄存器、读取内部的时间信息寄存器。
DS12887的各种寄存器在其内部空间都有相应的固定地址，因此，单片机通过正确的寻址和寄存器操作就可以获取需要的时间信息。
在使用DS12887时，首先要初始化，主要是打开晶振、对控制寄存器A、B写入控制字以及对日历、时钟各寄存器写入初始值。
除校时外，上电时不用再次初始化。
第一次初始化时，应禁止操作DS12887内部更新周期，即先将寄存器B的SET 位置“1”，然后初始化时标寄存器(00H～09H)和状态寄存器A，再通过读寄存器C 清除中断标志，读寄存器D将VRT位置“1”，最后将寄存器B的SET位清零，DS12887开始计时。
设置日历时钟，必须保证时钟芯片DS12887处于设置状态，即SET=1，然后向DS12887的专用寄存器写入时间信息，写入完毕后，DS12887恢复正常数据更新状态，即SET=0。
在读取日历时钟芯片DS12887的时钟信息时，必须保证UIP=0，然后读取存储其内部寄存器的时钟信息。
由以上三个论证方案比较得出，三种不同芯片构成的时钟模块在原理、方法，功耗等这些方面相比，由DS1302芯片构成的时钟模块不管硬件电路结构还是运行程序都要简洁得多，功耗也低,而且利用DS1302时钟芯片独立于单片机来计时，在提高计时进度的同时也提高了整个系统的抗干扰能力。
所以我选择方案二的DS1302时钟模块。
存储模块方案一：由FM24C256构成的存储模块图5 FM24C256芯片构成的存储模块由上图可知，该电路由FM24C256芯片构成的存储模块，当地址信息被发送后，主机和FM24C256之间的数据传送就会开始，对于读操作，FM24C256将把8位数据放在总线上，然后等待主机的应答，如果主机答应，FM24C256将开始传送下一个连续字节。
如果主机没有答应，FM24C256将结束当前的读操作。
对于写操作，FM24C256接受主机发送的8位数据后，给出应答。
所有数据都以高位在前方式传送。
方案二：由6264构成的外接存储模块图6 6264芯片构成的外接存储模块由上图可知，该电路由6264存储芯片构成的存储模块，由于单片机内只有低于128byte数据寄存器可供用户使用，且指令本身也占据了一些字节空间，而每一个汉字符就占据了32kb的空间，因此，当显示字符较多时使用片内寄存器作为接受来自PC机的数据的数据缓冲区是不可取的方法。
为了能够存储和显示更多的字符，我们外接了6264作为片外数据储存器，空间大小为8KB，能容纳260多个字符（一个字符占用32byte），同时采用movx dptr类指令作为寻址指针。
方案三：由AT24C1024构成的存储模块图7 AT24C1024芯片构成的存储模块由上图可知，该电路由AT24C1024芯片构成的存储模块，该移动式固态存储器是用在水文观测站的遥测终端机上作为雨量和水位数据的存储器。
SDA引脚通常被外部设备拉高，SDA引脚仅在SCL低电平时可以改变。
SCL在高电平期间，数据变化将引起启动和停止条件。
开始条件：在SCL为高时，SDA从高到底变化时产生启始条件，它必须先于任何其他命令；停止条件：在SCL为高时，SDA从低至高变化时产生停止条件，读时序后，停止命令将放置在EEPROM的待机电源模式下。
一个智能恒温控制系统的设计
温 度传 感器 、 挥发 的温度 报 警触发 器 ＴＨ 和 ＴＬ、 非 配
置 寄存 器组成 ，其 内部 结构 见 图 ２１ ［。 ］
收 稿 日期 ：２ ０— ９０ ；修 回 日期 ：２ ０ —０２ ０６０ —７ ０ ６１ —Ｏ 作 者 简 介 ：彭 建 英 （９ ６ ）女 ， 南 娄 底 人 ， 教 ， 科 。 １７ 一 ， 湖 助 本
ＴＳ Ｒ２：
Ｊ １０ ＮＢ Ｐ ． ，ＴＳ ；等 待 ＤＳ ８ ２ Ｒ３ ＩＢ ０回 应
ＤＪ ＮＺ Ｒ０， ＴＳ Ｒ２
Ｌ ＭＰ Ｔ Ｒ ；延 时 Ｊ Ｓ ４
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标志℃。
及 时 准确 地 得 到 温 度 信 息并 对 其 进 行 适 当 的控 制 ，在许 多工业 场合 中都 是重 要 的环节 。本 文介 绍一
个基 于 ＭＣ 一５ 单 片机 的智 能 恒温 控 制 系统 ，它 以 Ｓ １ 温度传 感器 对温 度进行 测 量 ，用 固态继 电器 控制 电热 杯加 热 ，并 采用 蜂 鸣器来 报警 ，以达到对 温 度 的实时 采集 和控制 。温 度传感 器 采集现 场水 温数 据 并传输 给 单 片机 ， 通过 数码 管显示 的温度 数值 即 为控 制 温度 值 。
ＤＳ ８ ２ 位初 始化 子程 序 为 ： １ Ｂ ０复
Ｉ Ｔ一１ ２ ＮＩ ８ ０
ＳＥＴＢ ． Ｐ１ Ｏ ； Ｉａｌ ｃｌ ｄ ｌｙ ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ｉ ； ； ｅ ａ ０； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ？
设计一款能够智能调节室内温度的智能恒温器
设计一款能够智能调节室内温度的智能恒温器随着科技的不断进步，智能家居产品逐渐走入人们的生活，而智能恒温器作为其中的一员，正日益受到广大用户的重视。
本文将从功能设计、人机交互、能效优化等方面，探讨如何设计一款能够智能调节室内温度的智能恒温器。
一、功能设计一款能够智能调节室内温度的智能恒温器应当具备以下核心功能：1. 自动调节温度：智能恒温器应当能够根据室内外温度、湿度以及用户设定的目标温度进行智能调节。
通过传感器实时监测室内外温度，并根据预设算法进行温度调节，从而提供一个舒适宜人的室内环境。
2. 室内空气质量监测：智能恒温器还应具备室内空气质量监测功能，通过传感器监测空气中的CO2含量、PM2.5等有害物质，及时提醒用户并自动调节通风系统，保证室内空气的清新和健康。
3. 虚拟助手互联：智能恒温器可以与智能手机、智能家居系统等互联设备连接，用户可以通过手机App或语音控制与智能恒温器进行交互。
例如，用户可以在外出途中通过手机App提前设置温度，保障家中的舒适度。
二、人机交互为了更好地满足用户的需求，智能恒温器的人机交互设计至关重要。
以下是几个方面的考虑：1. 界面友好直观：智能恒温器的界面设计应简洁明了，信息展示要清晰易懂。
用户可以通过触摸屏或旋钮进行操作，界面交互流畅，让用户可以轻松地进行温度设定和查看室内环境数据。
2. 智能语音交互：智能恒温器应提供智能语音交互功能，用户可以通过语音指令调节温度、查询室内环境等信息，提高用户的使用便利性。
3. 智能学习功能：智能恒温器还应具备智能学习功能，能够分析用户的习惯和行为模式，根据用户的使用习惯主动优化温度调节。
例如，根据用户的居住时间和室内外温差，恒温器可以自动调整降低温度以节能。
三、能效优化为了提高能效，智能恒温器可以从以下几个方面进行优化：1. 节能算法：智能恒温器可以通过内置的节能算法，实现室内温度的精确控制，并根据不同时间段和室内外温差进行智能调节，从而减少能源的浪费，提高能源利用效率。
智能温控系统设计
智能温控系统设计1.传感器部分：智能温控系统需要使用温度传感器实时监测室内和室外的温度变化，可以选择具有高精度和高稳定性的传感器，如PTC传感器或热电偶传感器。
2.控制器部分：智能温控系统需要使用微处理器或嵌入式系统来处理传感器数据，并根据预设的算法来决定供暖或制冷设备的开关状态。
控制器应具备高性能和低功耗，以确保系统的稳定性和可靠性。
此外，还应该考虑控制器的各种接口，以便与其他设备进行通信。
3.用户界面部分：智能温控系统通常需要一个用户界面，以便用户可以方便地调节温度和设置温度范围。
用户界面可以使用触摸屏、按钮或遥控器等多种形式。
此外，还可以考虑将系统与智能手机等移动设备连接，以实现远程控制和监控。
4. 通信部分：智能温控系统可以通过有线或无线方式与其他设备通信，以获取室内和室外的温度数据、控制设备运行等。
有线通信可以选择以太网或RS485等标准接口，无线通信可以选择Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等技术。
5.算法部分：智能温控系统的核心部分是算法，通过有效的温度控制算法，智能地调节供暖或制冷设备的运行。
常见的算法有PID控制算法和模糊控制算法等，可以根据实际需求选择适合的算法。
6.能源管理部分：智能温控系统应该考虑能源的合理利用，通过运用能源管理算法，调整供暖或制冷设备的工作时间和功率，以降低能源消耗。
例如，可以根据室内外温度差异的变化调整供暖设备的工作时间。
1.系统的稳定性和可靠性：智能温控系统需要具备良好的稳定性和可靠性，能够准确地根据温度变化和用户需求进行控制。
因此，在硬件选择和软件设计上应该注重品质和稳定性。
2.用户体验：智能温控系统应该简洁、易操作，用户可以按照自己的需求随时调整温度和设置时间表。
同时，用户界面的设计也要符合用户的使用习惯。
3.系统的扩展性：智能温控系统应该具备良好的扩展性，可以与其他智能家居设备集成，如智能灯光、智能窗帘等。
同时还应该考虑系统的升级和扩展，以适应未来的需求变化。
《2024年基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现》范文
《基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，温度控制系统的智能化已经成为现代工业、农业、家庭等领域的迫切需求。
本文旨在设计并实现一个基于单片机的温度智能控制系统，该系统能够实时监测温度，并根据预设的温度阈值自动调节环境温度，提高工作效率，节约能源。
二、系统设计1. 系统硬件设计本系统主要硬件部分包括：单片机、传感器、执行器及外围电路。
其中，单片机作为核心控制器，负责接收传感器采集的温度信息，根据预设的温度阈值，通过执行器控制环境温度。
传感器采用高精度的温度传感器，确保采集的温度信息准确可靠。
执行器可根据单片机的指令调节环境温度。
2. 系统软件设计软件部分主要包括单片机的程序设计及与外部设备的通信协议。
程序设计采用模块化设计思想，便于后期维护和升级。
程序主要包括温度采集模块、数据处理模块、控制输出模块等。
其中，温度采集模块负责实时采集传感器数据；数据处理模块对采集的数据进行处理，判断是否需要调节环境温度；控制输出模块根据数据处理模块的判断结果，通过执行器调节环境温度。
三、系统实现1. 硬件连接将传感器、执行器与单片机连接，确保各部分正常工作。
传感器将采集的温度信息传输至单片机，单片机根据预设的温度阈值，通过执行器调节环境温度。
2. 程序设计及调试根据系统需求，编写单片机的程序。
程序主要包括初始化程序、主程序及中断服务程序等。
初始化程序负责初始化单片机及外设；主程序负责循环读取传感器数据，处理数据并输出控制指令；中断服务程序负责处理外部中断，如按键输入等。
程序编写完成后，进行调试，确保系统正常工作。
四、系统测试及性能分析1. 系统测试对系统进行实际测试，包括静态测试和动态测试。
静态测试主要检查系统硬件连接是否正确，程序是否能够正常运行；动态测试主要测试系统在各种环境下的性能表现，如温度变化范围、响应时间等。
2. 性能分析经过测试，本系统具有以下优点：（1）高精度：采用高精度的温度传感器，确保采集的温度信息准确可靠；（2）实时性：系统能够实时监测温度，并根据预设的温度阈值自动调节环境温度；（3）稳定性：系统采用模块化设计思想，具有良好的稳定性和可靠性；（4）节能性：通过自动调节环境温度，可有效节约能源。
智能恒温控制系统设计
智能恒温控制系统设计智能恒温控制系统是一个用于实现室内温度自动控制的系统，通过感知室内外环境温度，根据设定温度值来控制空调系统的运行，从而保持室内温度始终在一个合适的范围内。
本文将从系统需求、系统设计和实现等方面进行说明。
1.系统需求-实时感知室内外温度，可通过温度传感器实现。
-可设定室内目标温度，供用户设定期望的室内温度。
-控制空调系统进行制冷或制热。
-支持远程控制，用户可以通过智能手机或电脑等终端设备远程控制系统。
-具备定时功能，可以按照用户设定的时间自动开关空调系统。
2.系统设计2.1硬件设计硬件设计主要包括以下组件：-温度传感器：用于感知室内外温度，可以选择一种高精度的数字温度传感器。
-控制器：用于接收温度传感器的数据并做出相应的控制决策，可以选择一种高性能的微控制器。
-继电器：用于控制空调系统的开关，根据温度传感器的数据和用户设定的目标温度来控制继电器的开关状态。
-通信模块：用于与用户进行远程通信，可以选择无线通信模块，如Wi-Fi或蓝牙。
2.2软件设计软件设计主要包括以下部分：-温度感知模块：负责读取温度传感器的数据，并将其转换为室内外温度。
-控制逻辑模块：根据用户设定的目标温度和当前的室内外温度，做出相应的控制决策，包括控制空调系统的开关状态以及制冷或制热模式。
-用户界面模块：提供用户界面，用户可以通过界面来设定目标温度、查看实时温度和控制空调系统的开关状态。
-远程通信模块：负责与用户远程控制设备进行通信，接收用户的控制指令并传输给控制逻辑模块。
3.系统实现系统实现主要需要完成以下工作：-选定适合的硬件组件，并进行硬件搭建和连接。
-开发温度感知模块，通过读取温度传感器的数据来获取室内外温度。
-开发控制逻辑模块，包括控制空调系统的逻辑和算法，根据用户设定的目标温度和当前的室内外温度来控制空调的运行状态。
-开发用户界面模块，提供一个友好的用户界面，用户可以通过界面来设定目标温度、查看实时温度和控制空调系统的开关状态。
水温智能控制系统的设计 精品
水温智能控制系统的设计引言单片机以其高集成度、体积小、质量轻、应用灵活且具有良好的性能价格比等优点在电子产品中的应用已经越来越广泛，因而适用于各种不同场合的温度测试控制装置应运而生，并发挥着极其重要的作用。
在日常生活、工农业生产和科学实验中，有很多地方都需要对温度这个物理量进行测试和监控[1]。
一般情况下，当检测和控制的温度系统一旦确定时,其热惯性大小和散热等各项硬件条件就确定了。
这时,影响系统热平衡的因素主要有:系统温度,设计温度,系统周围的环境温度,以及加热方式和调节方法等[2]。
目前已有的实现温度控制的方法有很多种,如:比例式、积分式及其组合的调节方法等等,其中有的方法达到热平衡需要的时间很长,但是其控温精度很高,而有的是达到热平衡的时间较短,但其控温精度却不够高,本文给出了用单片机结合传感器技术进行温度控制的设计方案。
本方案结构简单，应用范围广，可以作为温度监控系统、恒温控制系统，如果稍加改进可以做生物培养液温度监控系统, 实验箱温度监控系统等等，且具有操作方便,控制灵活等优点。
系统包括单片机基本系统、前向通道、后向通道、显示通道等四个主要的功能模块。
1.概述1.1 系统概述本设计基本思路是:设定一定范围的水温,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。
该系统采用一片80C51为控制器,前向通道为温度采集,D/A转换,后向通道为温度控制通道,并由LED构成显示通道。
首先温度传感器将温度的变化转换成对应的电信号的变化,即将温度转换成电压并进行放大,然后进行A/D转换，此转换将模拟电压转化成为二进制数字电压信号,传送到80C51芯片，通过程序实现与设定的温度范围比较判断，根据比较结果进行温度控制,以保持恒定的水温,同时用数码管将实测温度显示出来[3]。
本设计控制电路执行部件由一个发光二极管来进行模拟显示，系统设定温度为40ºC～90ºC（可根据实际需要设定）。
智能恒温控制系统设计
无锡工艺职业技术学院毕业设计（论文）题目：智能恒温控制系统设计院系：电子信息系专业：应用电子技术学号：2013362207学生姓名：方久磊指导教师：路红娟职称：高级工程师2016年 04 月 25 日目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3前言------------------------------------------------------------------------------------------------------41 系统设计---------------------------------------------------------- 31.1系统框图----------------------------------------------------- 31.2系统说明----------------------------------------------------- 32 单元电路设计------------------------------------------------------ 42.1方案论证----------------------------------------------------- 42.1.1 时钟模块----------------------------------------------- 42.1.2 存储模块----------------------------------------------- 72.1.3 输入模块----------------------------------------------- 92.2核心器件介绍------------------------------------------------ 112.2.1 DS1302时钟芯片--------------------------------------- 112.2.2 FM24C256存储模块------------------------------------- 122.3 单元电路设计----------------------------------------------- 142.3.1 单元模块电路------------------------------------------ 142.3.2 单元模块原理说明-------------------------------------- 153 软件设计--------------------------------------------------------- 153.1 时钟模块--------------------------------------------------- 153.2 FM24C256存储模块------------------------------------------- 153.3 输入模块------------------------------------ 错误!未定义书签。
基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计方案
基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计方案1 引言近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规就越来越高，众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业和企业都离不开恒温箱的使用；为了确保恒温箱许多主要技术的指标可以达到国家技术所要求的规定，必须对其进行检测，保证产品的质量[1]。
本系统所设计、研发的数字恒温箱能非常好地解决这些问题。
温度的控制系统是自动控制系统较为复杂的控制，其控制的滞后性是整个系统中最难克服的难题，因为温度的变化是纯滞后环节，而温度的控制也是一个惯性大，应变慢的控制对象[2]。
在温度的控制系统中一般用到的是较为先进的控制系统理论和控制算法。
本系统中采用了PID算法，其算法应用到了系统软件的设计中，对整个加热过程使用模糊PID控制方案，对于加热过程中所产生的各种干扰和恒温箱的惯性问题都进行了分析[3]。
恒温箱的智能控制系统采用半导体集成温度传感器满足温度测量要求，温度传感器将采集的温度信号转换成电流信号，然后再由转换电路将电流信号转换为电压信号，通过放大电路和模/数转换芯片将电压信号转换成数字信号，由单片机处理后，将测量得到的温度值显示于液晶显示器上。
系统的全部输入输出控制集中由单片机统一管理,各有关运行参数的设定，可通过键盘输入，设定温度、箱温实时值在液晶显示模块上显示，操作方便。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。
当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务为：用单片机设计一个控制温度围在30℃～80℃的智能温度控制系统。
设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
2 系统设计分析2.1 系统功能分析恒温箱的智能控制系统由核心处理模块、温度采集模块、键盘输入模块、液晶显示模块、及控制执行模块等组成。
课程设计-- 恒温控制系统设计
课程设计-- 恒温控制系统设计课程设计题目：恒温控制系统设计院（系）：电气与信息工程学院班级：电气08－13班姓名：申伟伟学号： 13 号摘要进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，其优势及特点得到了越来越多的好评。
飞思卡尔(Freescale)半导体公司S08系列的单片机是受到关注的诸多优异微控制器之一。
S08AW系列是Freescale公司推出的新一代S08系列微控制器中的一款增强型8位微控制器，它不仅集成度高、片内资源丰富，接口模块包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM 等，还具有很宽的工作温度范围：-40℃～+125℃。
在本系统的温度控制中，采用的是S08AW60微控制器。
随着单片机的广泛使用，温度的自动控制已经变成了可能。
在本系统中，主要是通过控制电机来达到控制温度的目的，当然在一些高级或者要求更高的场合还可以通过控制空调来实现调温。
要控温就要先进行测温，再转换成单片机能读懂的数字信号，进行处理后得出控制电机的控制值，也就是PWM控制中说的占空比，通过改变占空比就可以达到调速的目的。
关键词：自动控制系统、S08AW60微控制器、温度、传感器目录1 引言 (4)2 总体方案设计 (8)2.1 硬件方案论证 (8)2.1.1 微控制器的选择 (8)2.1.2 温度传感器的选择 (9)2.1.3 显示器的选择 (10)2.1.4 键盘的选择 (10)2.2 系统设计方案的方框图 (11)2.3 系统控制算法的设计 (12)3 系统单元电路的设计 (12)3.1 检测电路设计 (13)3.2 微控制器的工作电路设计 (14)3.3 显示电路设计 (14)3.4 电机的驱动电路 (16)3.5 键盘电路设计 (16)4 系统的软件设计 (17)4.1 键盘子程序 (17)4.2显示子程序 (15)4.3 温度值判断子程序 (16)4.4调速子程序 (20)总结 (21)参考文献 (23)附录： (24)1 引言自动控制系统可以从不同的角度来进行分类，按其结构及控制方式可将其分为三种：开环控制系统、闭环控制系统和混合控制系统。
智能温度控制系统方案
智能温度控制系统设计(硬件)摘要温度控制对于人们日常生活、生产具有重要意义,针对我国北方冬季供暖系统的特点及存在的不足，设计了基于单片机控制技术的室智能温度控制系统，采用DS18B20采集温度，利用电磁阀的开关控制供热水管中的水流量，并且利用模糊控制技术实现了室温度的精确控制，给用户带来了很大的方便，系统的实现将对减少热能的浪费及提高人们的生活质量起着重要的作用。
从温度控制系统的发展来看，以单片机为核心构成的微机温度控制系统调节装置己经成为主要的发展方向。
对于温室温度这个被控对象，有很多控制方案可选。
首选方案就是PID控制，因为它简单，容易实现,它有可消除稳态误差的优点，但它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不能满足控制的技术要求。
其次就是模糊控制，它的优点是超调量很小，但是稳态误差却很大。
最后是用模糊规则参数的模糊自整定PID控制方法，基本上能够达到反应速度快、零超调、稳态误差小的理想结果。
本文简述了温度控制器的应用及其原理，介绍了基于单片机的检测系统的硬件设计，并说明了用模糊自整定PID控制方法设计出的温度控制的控制算法及其系统实现方法，实现对温度的检测，显示和控制功能。
此外，本文还详细介绍了系统硬件和软件设计原理。
关键词：单片机；智能温度控制；DS18B20；PID 控制；串口通信温度控制；Design Of Intelligent Temperature ControlSystem Design（Hardware）ABSTRACTTemperature control for people's daily life, the production of great significance, characteristics and shortcomings of China's northern winter heating system, the design of microcontroller-based control technology for indoor smart temperature control system, using the DS18B20 collection temperature, the solenoid valve switch controlthe flow of water in the heating pipes, and fuzzy control technology to achieve accurate control of room temperature, has brought great convenience to the user, the system will reduce energy waste and improve people's quality of life plays an importantrole. From the perspective of the development of the temperature control system to single-chip microcomputer temperature control system for the core components of the adjustment device has become the main direction of development. Greenhouse temperature controlled object, a lot of control scheme is optional. The preferred solution is the PID control, because it is simple, easy to implement, it has the advantages that can eliminate the steady state error, but the contradictory relationship between the fast and overshoot, so that it can not meet control technology requirements. Secondly, fuzzy control, it has the advantage of very small overshoot, but the steady-state error. Finally, the fuzzy rule parameters of the fuzzy self-tuning PID control method is basically able to achieve fast response, zero overshoot, small steady state error of the desired result. This paper outlines the application of the principle of the temperature controller, microcontroller-based detection system hardware design, and describes the design of the fuzzy self-tuning PID control method control temperature control algorithm and its implementation, to achieve temperature measurement, display and control functions. In addition, the article also details the system hardware and software design principles.Key words:AT89C51 ; temperature control; DS18B20 ; PID control; serial communication temperature control;目录第一章绪论 (224)1.1课题研究背景与意义 (224)1.1.1课题研究背景 (224)1.1.2 课题硏究意义 (225)1.2 系统方案分析 (225)1.2.1 系统硬件方案分析 (225)1.2.2 系统软件方案分析 (226)第二章系统功能与结构 (227)2.1 系统功能 (227)2.1.1 系统参数 (227)2.1.2 系统功能 (227)2.2 系统的构成 (227)2.2.1 组成结构 (227)2.2.2 工作原理 (228)第三章系统硬件设计 (229)3.1 核心控制器的设计 (229)3.1.1 单片机AT89C51简介 (229)3.1.2 单片机引脚功能分配 (230)3.2 温度显示模块的设计 (231)3.2.1 LED显示器结构及工作原理 (231)3.2.2 LED连接电路 (232)3.3 温度采集模块的设计 (233)3.3.1 DS18B20概述 (233)3.3.2 DS18B02工作原理及功能指令 (233)3.3.3 DS18B02连接电路 (234)3.4 温度控制模块的设计 (235)3.4.1 电动调节阀 (235)3.4.2 驱动电路 (236)3.4.3 温度控制模块电路 (236)3.4 串行通信模块设计 (237)3.4.1 MAX232芯片简介 (237)3.4.2 RS-232简介 (238)3.4.3 RS232串口通讯电路图 (240)3.5 单片机复位电路的设计 (240)3.5.1 复位电路的作用 (240)3.5.2 基本的复位方式 (241)3.6 红外检测模块的设计 (244)3.6.1 红外传感器作用 (244)3.6.2 红外传感器原理 (244)3.6.3 红外传感器接线图 (245)第四章系统软件设计 (246)4.1 温度采集模块 (246)4.1.1 DS18B20工作程序 (246)4.1.2 DS18B20程序流程图 (247)4.2 温度显示模块 (248)4.2.1 显示模块程序流程图 (248)4.3 红外监控模块 (249)4.3.1 红外监控流程图 (249)4.4 系统初始化模块 (250)4.5 模糊自整定PID控制算法模块 (250)4.5.1 模糊PID控制理论 (250)4.5.2 PID控制器各校正环节对系统的影响 (252)4.5.3 温控模型的建立 (253)4.5.4 模糊自整定PID算法 (254)第五章系统整体设计 (256)5.1系统硬件设计 (256)5.2系统软件设计 (256)5.3 系统整体设计 (258)5.3.1 系统程序流程图 (258)5.3.2 系统硬件原理图 (259)第六章总结························错误!未定义书签。