_基于单片机的温度控制器设计
重庆科技学院
《智能仪器仪表的设计与调试》课程设计报告
学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级:测控1001
学生姓名:冉超学号: 2010441513
设计地点（单位）___逸夫科技大楼I506_______ __ _
设计题目:__基于单片机的温度控制器设计_______________
完成日期：2013 年 7 月 12 日
指导教师评语: ______________________ _________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ _____________________________________ __________ _
成绩（五级记分制）:______ __________
指导教师（签字）:________ ________
摘要
温度存在于我们生活中，与我们的生活息息相关，我们每天基本都会关注今天或则明天的天气，所以温度的测量与检测在当今社会是非常重要以及普及的。而且温度的变化很迅速，所以我们平时检测温度的时候一定要遵循准确求实的原则，不能随随便便让温度有一个误差，因为温度的误差可以很明显的让人们感受不同。随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度对产品的影响，许多产品对温度范围要求严格，目前市场上普遍存在的问题有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种实时性高、精度高的温度采集系统就很有必要。
本课题用一种基于单片机的数据采集系统方案，该方案根据热敏电阻随温度变化而变化的特性，采用串联分压电路。单片机采集热敏电阻的电压，通过A/D转换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号，经过查表转换得到温度值，控制数码管实时显示温度值。本系统中所用到的器件是STC12C5A16S2单片机、NTC热敏电阻和数码管。
关键词：温度控制器 SC12C5A16S2单片机 A/D转换对半查表法 PID算法 PWM
目录
摘要 (2)
一、设计任务和性能指标 (4)
1.1 设计任务 (4)
1.2 性能指标 (4)
二、设计方案 (5)
三、系统硬件设计 (6)
3.1 单片机最小系统 (6)
3.2 温度采集电路的设计 (9)
3.3 按键电路 (11)
3.4 数码管显示电路 (11)
3.5 报警电路 (11)
四、系统软件设计 (13)
4.1 主程序设计 (13)
4.2 A/D转换模块子程序设计 (13)
4.3 按键子程序设计 (14)
4.4 对半查表法子程序设计 (14)
4.5 PID算法子程序设计 (15)
4.6 PWM算法子程序设计 (17)
五、调试及性能分析 (18)
5.1调试步骤 (18)
5.2 性能分析 (18)
六、心得体会 (19)
参考文献 (20)
附录1 系统硬件电路图 (21)
附录2 程序清单 (22)
一、设计任务和性能指标
1.1 设计任务
要求温度控制系统完成以下功能：
1.基本功能
1）温度上、下限报警值设定；温度上、下限报警；
2）目标温度值设定；
3）设定温度、测量温度显示；
4）手动/自动方式设定；
5）手动/自动控制。
2. 扩展功能
1）用红外遥控器实现上述功能；
2）实现温度的存储、调用。
3）其它功能
1.2 性能指标
技术指标：
控温范围为30-70oC；
测温误差<±1℃
二、设计方案
如报告书所说，具有以下任务需求：利用STC12C5A60S2单片机和负温度系数热敏电阻的组合编程实现温度的实时测量和数码管显示。温度的测量范围为-30℃至70℃，当按下报温键时，系统通过监测热敏电阻两端电压，经过计算得到实时温度值，再显示出来。
温度控制系统主要由温度传感器（热敏电阻），A/D转换器，单片机（STC12C5A16S2），按键设置和数码管显示组成。其系统框图如图2.1：
图2.1 系统结构框图
三、系统硬件设计
3.1 单片机最小系统
目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。例如比较常用的AT89C2051单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED输出[6-7]。
本系统采用新一代的8051单片机——STC12C5A16S2，由国内宏晶科技生产，其指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，其工作电压范围是3.5V~5.5V。STC12C5A16S2有60KB的用户应用程序空间，256B的RAM和1024B 的XRAM。能满足程序代码的需求和缓冲区定义的需求。另外与程序存储空间独立的一片闪存区域，可在应用编程中作EEPROM使用。STC12C5A16S2有双UART以及ISP串口，串口资源足够系统使用。另外通过宏晶科技提供的软件，使用UART可很容易地实现程序下载。STC12C5A16S2有36个通用I/O口，大部分可位控，并且有强推挽输出的能力，足够系统使用。还拥有4个16bit定时器和一个独立的波特率发生器，另外还有两个PCA 模块，能获得丰富的定时器资源。STC12C5A16S2有PDIP-40封装的芯片，易于快速进入实验。封装引脚图如图3.1所示。
图3.1 STC12C5A16S2芯片PDIP封装引脚图
STC12C5A16S2主要性能：
1．增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。
2．STC12C5A60S2系列工作电压：3.3V- 5.5V；STC12LE5A16S2系列工作电压：
3.6V-2.2V。
3．工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0-420MHz。
4．用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节等。
5．片上集成1280字节RAM。
6．通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O 口）。可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。
7．ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。
8．有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)。
9．看门狗。
10．内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）。
11．外部掉电检测电路：在P4.6口有一个低压门槛比较器。5V单片机为1.32V，误差为±5%；3.3V单片机为1.30V，误差为±3%。
12．时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5%到±10%以内)用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz；3.3V单片机为：8MHz～12MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。
13．共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器。做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。
14. 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。
15．外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3,T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 )，CCP1/P1.4 (也可通过
寄存器设置到P4.3)。
16．PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路），也可用来当2路D/A使用，也可用来再实现2个定时器，也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)。
17．A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)。
18．通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。
19．STC12C5A16S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。
20．工作温度范围：-40 - +85℃(工业级) /0 - 75℃(商业级)。
21．封装：PDIP-40，LQFP-44，LQFP-48，I/O口不够时，可用2到3根普通I/O 口线外接，74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。
单片机最小系统由CUP 芯片、时钟电路（外接11.0592HZ 的的晶振），和复
位电路组成。其电路图如图3.1.1所示：
图3.1.1 单片机最小系统
3.2 温度采集电路的设计
测量温度的关键是温度传感器，因此需要灵敏度高、测温范围宽、稳定性好，同时还要考虑成本和实际情况，经考虑这些问题后最终选择了NTC热敏电阻。
温度控制电路硬件图如图3.2：
图3.2温度控制模块
NTC热敏电阻与R5电阻相连，可以根据分压原理求出我们想要的电阻或则电压。而且当P14联通时，P14会发亮，显示为加热状态，方便观察。其中所用热敏电阻的型号是MF52-103/3435 10K ±1％精度 B值：3435。热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强．
MF52 10K 3470 温度特性表
R25℃=10K B(25/50)=3470K
T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ)
-40 190.5562 -27 99.5847 -14 53.1766 -1 29.2750 -39 183.4132 -26 94.6608 -13 50.7456 0 28.0170 -38 175.6740 -25 90.0326 -12 48.4294 1 26.8255 -37 167.6467 -24 85.6778 -11 46.2224 2 25.6972 -36 159.5647 -23 81.5747 -10 44.1201 3 24.6290 -35 151.5975 -22 77.7031 -9 42.1180 4 23.6176 -34 143.8624 -21 74.0442 -8 40.2121 5 22.6597 -33 136.4361 -20 70.5811 -7 38.3988 6 21.7522 -32 129.3641 -19 67.2987 -6 36.6746 7 20.8916 -31 122.6678 -18 64.1834 -5 35.0362 8 20.0749 -30 116.3519 -17 61.2233 -4 33.4802 9 19.2988 -29 110.4098 -16 58.4080 -3 32.0035 10 18.5600 -28 104.8272 -15 55.7284 -2 30.6028 11 18.4818 T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ)
12 18.1489 25 10.0000 38 6.1418 51 3.9271
13 17.6316 26 9.5762 39 5.9343 52 3.7936
14 16.9917 27 9.1835 40 5.7340 53 3.6639
15 16.2797 28 8.8186 41 5.5405 54 3.5377
16 15.5350 29 8.4784 42 5.3534 55 3.4146
17 14.7867 30 8.1600 43 5.1725 56 3.2939
18 14.0551 31 7.8608 44 4.9976 57 3.1752
19 13.3536 32 7.5785 45 4.8286 58 3.0579
20 12.6900 33 7.3109 46 4.6652 59 2.9414
21 12.0684 34 7.0564 47 4.5073 60 2.8250
22 11.4900 35 6.8133 48 4.3548 61 2.7762
23 10.9539 36 6.5806 49 4.2075 62 2.7179
24 10.4582 37 6.3570 50 4.0650 63 2.6523 T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ) T(℃) R(KΩ)
64 2.5817 77 1.7197 90 1.2360 103 0.8346
65 2.5076 78 1.6727 91 1.2037 104 0.8099
66 2.4319 79 1.6282 92 1.1714 105 0.7870
67 2.3557 80 1.5860 93 1.1390 106 0.7665
68 2.2803 81 1.5458 94 1.1067 107 0.7485
69 2.2065 82 1.5075 95 1.0744 108 0.7334
70 2.1350 83 1.4707 96 1.0422 109 0.7214
71 2.0661 84 1.4352 97 1.0104 110 0.7130
72 2.0004 85 1.4006 98 0.9789
73 1.9378 86 1.3669 99 0.9481
74 1.8785 87 1.3337 100 0.9180
75 1.8225 88 1.3009 101 0.8889
76 1.7696 89 1.2684
3.3 按键电路
我的按键电路分为4个按键。MODE UP DOWN ENT.MODE按键用于7个模式的选择，UP 及DOWM按键用于调节除0模式下设定值的增加与减少，ENT按键则是发挥一个类似于复位功能的按键，当按下ENT键的时候就会跳转回模式0显示现实温度。
其电路图如图3.4所示：
图3.4 四个独立按键
3.4 数码管显示电路
目前使用较广的显示器有CRT、LED、LCD和3D显示器等，根据我们所焊接的板子，因为我们电路板上直接有可用的数码管。本设计选用LED数码显示器，因为考虑到价格不高且能够实现所需的显示要求。其硬件图如图3.3所示：
图3.3 四位共阴极数码管显示
3.5 报警电路
由于焊接板子的缘故，我们并没有焊接蜂鸣器，所以我们就直接用LED指示灯作为报警使用，当检测得的温度超过设定的温度上限或者低于设定的温度下限时，P37LED指示灯由灭变亮，实现报警功能。LED指示灯电路如图3.5所示：
图3.5 LED指示灯报警模块电路图
四、系统软件设计
4.1 主程序设计
我们把温度与电阻的关系做成一个table.h文件放入程序中，通过AD对热敏电阻两端的进行测量，然后通过运算将电压值对应于电阻值，通过查表把电阻值对应于温度值，再通过相关运算把温度数据送到数码管上显示，其中程序初始化主要是对AD和数码管进行初始化。它的流程图图如图4.1：
图4.1 软件总体流程图
4.2 A/D转换模块子程序设计
STC12C5A16S2系列带的A/D转换的单片机的AD转换口在P1口，有8路10位告诉A/D 转换器，速度可打到250KHZ。8路电压输入型A/D，可做温度检测，电池电压贾策等。上电复位后P1口味弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需要作为A/D使用的口可以继续作为I/O口使用。传感器获得的信号由于是模拟信号，而CPU处理的是数字信号，故要经过模数转换，本设计采用芯片STC12C5A16S2实现的AD转换。
4.3 按键子程序设计
按键部分共有四个按键，P20为模式键，P21与P22调节数字的增加与减少，P32回返回模式0显示现实温度。按键P21与P22的调节增加减少功能无法在模式0下运用。在程序的最后我们对按键定义了，当模式按键按下7下后，回回复到模式0下。UP,DOWN KEY的设置也一样，当增加到最大值或则减小到最小值的时候，会跳转到最小值或则最大值。
4.4 对半查表法子程序设计
首先将热敏电阻测得的冷端温度转换为对应的表中数值，再将其与滤波并转换后放大1000 倍的数值相加进行冷端温度补偿。然后通过对半查表法查得温度值。
对半查表法的思想是：有序表的数据排列有一定规律，不必像无序表那样逐个查表，可以采用对半查表法亦称二分查表法)。对半查表就是每次截取表的一半，确定查表元素在哪一部分，逐步细分，缩小检索范围，从而大大加快查表速度。
对半查表法的基本思想是：对半查表时，设置两个指针L0和Hi，分别保存表的下限值和上限值的序号，开始查表时设置Lo=0，Hi=N-1。设N个元素按照从小到大的顺序排列，则中心元素的序号为：
式中，[ ]表示小于等于（Lo+Hi）/2的最大整数。由此将表分为前半部分和后半部分。然后计算中心元素的地址：
式中，i为数据元素的字节数。根据中心元素的位置找出中心元素，并和查表的元素进行比较，若中心元素大于查表的元素，则选取表的前半部分，修改上限指针Hi ：(下限指针Lo不变)
若中心元素小于查表的元素，则选取表的后半部分，修改下限指针Lo：(上限指针Hi 不变)
若中心元素等于查表的元素，则查表成功。
对半查表法流程图如图4.3所示：
图4.3 对半查表法流程图
4.5 PID算法子程序设计
PID算法有位置式和增量式两种，增量式PID算法得到的结果是增量，也就是说，在上一次的控制量的基础上需要增加（负值意味着减少）的控制量。例如，在可控硅电机调速系统中，控制量的增量意味着可控硅的触发相位在原有的基础上需要提前或迟后的量；位置式算法则表现为当前的触发相位应该在什么位置。又如在温度控制系统中，增量式算法则表现为在上次通电时间比例的基础上，还需要增加或减少的通电时间比例；位置式算法则直接指明本周期内要通电多长时间。本系统采用的是位置式PID算法。标准的直接计算公式：
Pout(t)=Kp*e(t)+Ki×Sum_e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1));
其中，e(t)为基本偏差，表示当前测量值与设定目标间的差值，设定目标是被减数，结果可以是正或负，正数表示还没有达到设定值，负数表示已经超过了设定值。这是面向比例项用的变动数据。
累计偏差Sum_e(t)=e(t)+e(t-1)+e(t-2)+ … +e(1)是每次偏差值的代数和，是面向积分项用的一个变动数据。
基本偏差的相对偏差e(t)-e(t-1)是用本次的基本偏差减去上一次的基本偏差，以考察当前被控量的变化趋势，有利于快速反应，是面向微分项的一个变动数据。
Kp、Ki和Kd是PID算法的3个控制参数，分别称为比例常数，积分常数和微分常数，不同的控制对象选择不同的数值，需要经过现场整定才能获得较好的效果。
比例调节的作用是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例作用，使系统的稳定性下降，甚至造成系统不稳定。积分调节的作用使系统消除稳态误差，提高无差度。因为一旦有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出维持常量。微分调节作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，使偏差还没有形成即被微分调节作用消除，因此，微分作用可以改善系统的动态性能。
为了程序处理上的方便，可在程序内部设一个PID调节时钟（20MS）。PID计算周期为2分钟，这样就对周期进行100等分。经PID计算后的输出值即为温度加热时间（0～100）。加热时间到了，关闭加热的IO口，直到下一个2分钟到了，再进行新一轮PID计算和加热控制。
为了达到比较好的控制效果，同时减轻单片机的运算量，Kp、Ki和Kd这三个参数采用整数，放大100倍进行计算，三个参数采用相同的放大比例。
运算中往往出现数据溢出的情况，注意考虑符号，为此我们对输出值有一约定界限（0～100），当结果超出约定界限时，不再增加（或减少）。加温的整个过程没有必要全程PID 控制，一般可以在设定目标值前一个温度区域才进行PID控制。例如，设定目标温度为300度，则可以在250度以前全速加温，当达到250度以后才开始计算PID计算并予以控制，这样可以加快加温速度又不影响温度控制。在不产生过大的过冲的情况下，尽可能把起控点抬高，有利于后面控制部分的进一步细化。在进入控制之前，应将积分项清零。
PID 算法用以精确控制温度加热，通过PID 算法计算出PWM 的占空比，控制
加热系统的工作。其程序流程图如图4.5所示：
图4.5 PID算法流程图
4.6 PWM算法子程序设计
在脉宽调制有两种方案，第一种是固定低电平时间，而另外一种是固定周期。这里只对固定周期的脉宽调制原理做如下简介。
在固定周期的脉宽调制中，设一个周期的时间为一秒，将一个周期平分成一百份。每一份为10个毫秒，在一个周期内的份数由一个变量P控制，而每一份的时间用一个定时器来控制，当每次中断来时P加1，当P到一百十把P赋值成0，开始下一个周期。而在温度控制程序中，另外设定一个变量M,每次M也加一，M到一百十也赋值为零，并且每次M和P进行比较，当M 五、调试及性能分析 5.1调试步骤 将编写好的程序放入Uv3软件中生成hex文件后，下载进单片机进行调试。经过检查，发现单片机可以实现任务要求，可以测量及时温度，温度测量范围在30℃到70摄氏度之间，而且温度误差小于1℃。当在模式一的情况下，输入设定温度，经过一段时间，可以达到我们预想的温度，并且在高于温度上限或者低于温度下限的时候由LED灯由灭变亮达到报警的效果。在模式1下设置加热电阻的目标温度，在模式2、3、4下分别可调节比例、积分、微分的参数。最终数码管显示的温度值的精度符合设计要求 5.2 性能分析 将编写好的程序下载到焊接好的单片机上，分别检验了6个模式的功能。在模式0下，可以测量出现实温度，而且误差没有超过一度。在模式1的情况下，我设定了目标温度40℃，在短暂的加热后，P14灯发亮表示正在加热，然后最后得到的温度也在40℃附近，任务所要求的加热功能能完美实现。而且在加热过程中可以看到当温度小于35℃及下线温度时，P37亮起，表示温度在下限温度值之下，当温度超过35℃后，P37熄灭，表示上下限报警功能也能完美实现。设备的PID的比例，积分，微分值均可改变，开始设定的初值只是一个经验值，经过反复的调节，感觉PID值分别在11，5,1的时候加热能最精确的进行。当然也可能会有更精确的PID值。通过检测单片机能达到任务书要求的各种功能，成功完成了实验。但是没有做出来拓展功能红外线控制，是这次课程设计的遗憾。 六、心得体会 在这次为期两周的课程设计中，我收获很多。让我明白了一个道理，有些事情真的是态度决定一切。 以前的课程设计，我基本是属于打酱油的，自己不太会去弄，到最后会找别人拿程序，然后随便答辩混过课程设计，然后几乎没有任何的收获。这次我的课程设计老师是钟秉翔，不得不多，钟老师带我们的时候真的很负责。从开始的各种头大被问问题，一天紧张会被问做到哪儿了，原理如何逼迫自己不得不去查资料，找朋友改程序，问老师如何修改错误。真的在自己慢慢动手的过程中，收获了自己对于这次温度控制设计的理解。有些程序，通过自己去问，去查，跟同学老师讨论，然后自己修改，从错误到0 ERROR，充满了成就感。而且这些东西自己过手一遍后，会自己心里有个底，感觉不再像以前课程设计最后找各种大神帮忙讲程序后的迷茫了。 这次课程设计理论上的收获也许有，但是远远比不上我的精神上的收获，也许人真的不知道自己的潜力有多大，只有逼迫你才能知道。钟老师的认真，给我们讲温度控制的实现原理，流程，AD转换，PID，PWM算法。通过举例子给我们演示对半查表法的原理。我也从开始分到钟老师这一组的无奈，变成了自己慢慢去做，去尝试，后面觉得有个这么认真，感觉会强迫你去学的老师很不错。 这也是我头一次认认真真的写心得体会，以前老师这里复制一段，那儿复制一段，因为这次我真的感觉到了收获。单片机语言也没有我想的那么难，只要我们愿意去理解，哪怕理解的再少，再慢，也是一种收获。以前我输在了懒惰和不愿意去尝试下。最后，感谢学校、学院给予这样的一次机会，经历了整个课程设计过程，我的收获是丰富的，也对整个大学的知识进行了梳理，对所学专业有了更深刻的认识。这次课程设计给我一年后毕业设计做了铺垫，让我了解了自己在哪些方面的不足，自己将会通过接下来的一年的时间逐渐完善自己在这方面的知识，争取在毕业设计的时候能够顺利而且完美的完成通过。 参考文献 [1]程德福，林君.智能仪器.北京：机械工业出版社.2010. [2]万文略.单片机原理及应用.重庆：重庆大学出版社.2004. [3]赵茂泰.智能仪器原理及应用.北京：电子工业出版社.2004. [4]合立民.MCS--51 系列单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社.1990. [5]程德福林君.智能仪器（第二版). 北京:机械工业出版社,2009. [6]周福明.Protel99se 入门与提高.北京:电子工业出版社,2009 温度控制器的设计与制作 一、功能要求 设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。当室内温度大于等于设定温度时，控制器断 ?时，控制器接通电加热设备。 开电加热设备；当室内温度比设定温度小2C 控温范围：0~51C? 控温精度：≤1C? 二、硬件系统设计 1．硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。 （1）单片机及看门狗电路 根据设计所需的单片机的内部资源（程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O口数量），选择AT89C51-24PC较合适。为了防止程序跑飞，导致温度失控，进而引起可怕的后果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒内WDI不被触发（即没有检测到上什沿或下降沿），就说明程序已经跑飞，看门狗输出端WDO将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位，即程序重新开始执行。（注：如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外加IMP813L） （2）温度检测电路 温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压为4~30V，感测的温度范围为-550C~+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正比，即1μA/K。因此在00C时的输出电流为273.2μA，在1000C时输出电流为373.2μA。温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。A/D转换器选用ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时间100μs，基准电压0~5V，输入模拟电压0～5V。 （3）控制输出电路 控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率≤2KW，则可利用继电器的常开触点直接控制加热设备，如果加热设备的功率>2KW，可以继电器控制接触器，由接触器直接控制加热设备。 （4）键盘电路 键盘共有四个按键，分别是S1（设置）、S2（+）、S3（-）、S4（储存）。通过键盘来设置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。 （5）显示电路 显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。对于学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示数据（实时温度值或设置温度值）；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用模拟串行口的输出方式，实现显示数据的串行输出。 （6）设置温度存储电路 为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总线功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设 基于PLC的锅炉温度控制系统 作者姓名xxx 专业自动化 指导教师姓名xxx 专业技术职务讲师 目录 摘要 (1) 第一章绪论 (3) 1.1课题背景及研究目的和意义 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3项目研究内容 (4) 第二章 PLC和组态软件基础 (5) 2.1可编程控制器基础 (5) 2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5) 2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ··············错误！未定义书签。 2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7) 2.2组态软件的基础 (8) 2.2.1组态的定义 (8) 2.2.2组态王软件的特点 (8) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8) 第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9) 3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9) 3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9) 3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9) 3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10) 3.2 PLC的选型和硬件配置 (11) 3.2.1 PLC型号的选择 (11) 3.2.2 S7-200CPU的选择 (12) 3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12) 3.2.4 热电式传感器 (12) 3.2.5 可控硅加热装置简介 (12) 3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13) 3.4 PLC控制器的设计 (14) 3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14) 3.4.2 PID控制及参数整定 (14) 第四章 PLC控制系统的软件设计 (16) 4.1 PLC程序设计的方法 (16) 4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17) 4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17) 4.2.2 计算机与PLC的通信 (18) 4.3 程序设计 (18) 4.3.1程序设计思路 (18) 4.3.2 PID指令向导 (19) 4.3.3 控制程序及分析 (25) 第五章组态画面的设计 (29) 5.1组态变量的建立及设备连接 (29) 5.1.1新建项目 (29) 5.2创建组态画面 (33) 5.2.1新建主画面 (33) 5.2.2新建PID参数设定窗口 (34) 5.2.3新建数据报表 (34) 5.2.4新建实时曲线 (35) 5.2.5新建历史曲线 (35) 5.2.6新建报警窗口 (36) 第六章系统测试 (37) 6.1启动组态王 (37) 6.2实时曲线观察 (38) 6.3分析历史趋势曲线 (38) 6.4查看数据报表 (40) 6.5系统稳定性测试 (42) 结束语 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45) 基于单片机的温度控制器设计 内容摘要：该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词：AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords：AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言：本课题是基于单片机的温度控制器设计，经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能（加热功能未在仿真中体现）。 1．设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警，可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证 目录 第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9) 第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标 温度控制器的设计 设计要求与技术指标： 1、设计要求 （1）设计一个温度控制器电路； （2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （3）撰写设计报告。 2、技术指标 温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。 1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明 主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。 温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。 时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。 第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较 显示电路方案 方案一：采用数码管动态显示 使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。 方案二：采用LCD液晶显示 采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。 综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。 测温电路方案 方案一：采用模拟温度传感器测温 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二：采用数字温度传感器 经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案 根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下： 天津理工大学 课程设计报告 题目：基于单片机的温控器设计 学生姓名李天辉学号 20101009 届 2013 班级电气4班 指导教师专业电气工程及其自动化 说明 1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中 任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。 3. 设计报告内容建议主要包括：概述、系统工作原理、系统组成、设计内容、小结和参考资料。 4. 设计报告字数应在3000-4000字，采用电子绘图、采用小四号宋 体、1.25倍行距。 5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（30%）和提问成绩（40%） 组成。 课程设计任务书、指导书 课程设计题目： Ⅰ.课程设计任务书 一、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作量） 当今社会，温控器已经广泛应用于电冰箱、空调和电热毯等领域中。其优点是控制精度高，稳定性好，速度快自动化程度高，温度和风速全自动控制，操作简单可靠，对执行器要求低，故障率低，效果好。目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。现在已有国内厂家生产出了智能型室温空调温控器，并已应用于实际工程。 本课程设计要求设计温度控制系统，主要由温度数据采集、温度控制、按键和显示、通讯等部分组成。温度采集采用NTC或PTC热敏电阻（或由电位器模拟）或集成温度传感器、集成运算放大器构成的信号调理电路、AD转换器组成。温控部分采用交流开关BT136通过改变导通角进行调压限流达到控制加热丝温度的目的。 温度控制算法采用PID控制，可以采用普通PID或模糊PID。对控制PID参数进行整定，进行MATLAB仿真，说明控制效果。进行程序编制。 设计通讯协议，并能够通过RS485总线将数据传回上位机。2．课程设计的要求 1、选择相应元器件设计温度控制系统原理图并绘制PCB版图。 2、进行PID控制算法仿真，设计PID参数，或模糊PID规则。 3、系统功能要求：a要能够显示实时温度；b能够进行温度设置；c 能够进行PID参数设定；d能够把数据传回上位机；e可以设定本机地址。F温度控制范围0~99.9度。 4、编制程序并调试通过，并有程序流程图。 数电-可调温度控制器 绍兴文理学院电子设 计竞赛 2012年6月5日 作者：郭鹏程程攀邵美才 可调温度控器 【大二组】 目录： 目录： (3) 摘要 (4) 1.方案设计与论证 (5) 2.理论计算与分析 (5) 1.加热电阻功率10%~90%连续可调部分： (6) 3.电路图 (8) 4.测试方法与测试数据 (11) 5.对测试结果分析总结 (11) 摘要 本设计利用1N4148二极管的正面压降守温度影响的特性，来检测电路加热器的温度是否超过最大值；再通过最大温度值对应的二极管正面压降与一定值压降比较，若加热器温度达到最大值，则比较器输出高电平，比较器的输出接场效应管（IRF540）来控制电路的导通与断开，同时实现加热器功率连续可调并有八档循环控制与显示。模拟小汽车乘员使用的加热座椅垫功能。 关键词 占空比；PN结；比较器；555多谐振荡器；4051；40161；4511；LM324 1.方案设计与论证 方案一： 一个八选一模拟开关CD4051控制电路输出电压改变，功率电阻两端电压八 档变化。串联滑动变阻器接入电路控制功率电阻连续变化。一个四位二进制同步计数器CD40161和一个BCD —7段锁存译码驱动器CD4511通过按键（档位控制）间断闭合使一个共阴7段数码管显示0~7数字实现八档数字显示。 方案二： 555多谐振荡器和电位器通过调节输出电压的占空比使加热电阻的功率从 10%~90%可调。一个八选一模拟开关CD4051分别对应电阻接入控制555多谐振荡器输出电平占空比使加热电阻的功率1~8档循环调节。一个四位二进制同步计数器CD40161和一个BCD —7段锁存译码驱动器CD4511通过按键（档位控制）间断闭合使一个共阴7段数码管显示0~7数字实现八档数字显示。方案二符合设计要求。 2.理论计算与分析 电路断路 调节电位器阻值 555充电时间变化 电阻超温 按键改变阻值 555充电时间变化 占空比改变 电阻功率改变 占空比改变 技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89S51实现对温度物理量的控制，以实现对温度控制的目的；2、为达到电源输出5V电压目标，完成电源电路的设计；3、为达到数码管显示目标，完成显示电路的设计；4、为达到键盘控制的目标，完成键盘电路的设计；5、为达到检测温度的目标，完成检测电路的设计；6、完成报警设计；7、进行软件设计[分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块；编写数字调节器软件模块；编写A/D转换器处理程序模块；编写输出控制程序模块；其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程)等等。一、本课程设计系统概述1、系统原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) 。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。2、系统结构图本设计以AT89S51单片机为主控核心设计的一个温度控制系统，低温时可控制加热设备，高温时控制风扇，超出设定最高温度值时蜂鸣器发出声响报警。 图1 总体硬件方框图 3、文字说明控制方案（1）温度测量部分方案 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度 郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日 郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日 本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器 温度测控仪设计 学生：XXX 指导教师：XXX 容摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实可行的。 关键词：温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器 Design of and control instrument Abstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible. Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor . 单片机课程设计 说明书 专业：机械设计制造及其自动化 设计题目：智能温控器 设计者： 指导老师： 设计时间： 一、课题名称：一个基于51单片机的智能温控器课程 设计 二、主要技术指标及工作内容和要求：本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子 器件设计，一个电源开关，两个控制温度设定按键（增大/减小），四位数码管分别显示设 定温度和实际温度，量程为0~99度，打开电源开关后设定温度初始化为26度。 1，按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1。 2，采用铂电阻（Pt100)温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809。 3，单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路; 当P>S+1时，控制R断开电加热回路； 当S-1 自制恒温控制器 该恒温控制器电路能使电器按预定的温度自动开启或关闭。可用于恒温箱的温度自动控制、电风扇的自动开启，具有制作简单，用途广泛等优点。其电路原理图如下图所示。 A1为三端稳压集成块，它输出稳定的12V直流电压供整机用电。RP、R1和Rt组成温度检测电路，Rt为负温度系数的热敏电阻器，它的阻值随环境温度升高而下降。555时基电路A2接成触发延迟电路，当②脚电位低于l／3V DD时，555时基电路置位，③脚输出高电平，继电器K得电吸合，其触点K一1闭合，接通电器电源使电器得电工作。此时电路为暂稳态，正电源即通过R2向C4充电，使阈值端⑥脚电位不断上升，当升至复位电平时，电路翻转复位，③脚输出低电平，继电器释放，触点K一1跳开，电器就停止工作。本电路设计巧妙之处是在其控制端⑤脚与电源正端之间串接了一只二极管VD5，使控制端⑤脚电位被钳位在12V—0．7V＝11．3V 左右，从而使⑥脚复位电平由原来的2／3VDD(即8V)抬高到11．3V。其目的可采用较小定时阻容元件R2与C4，即可获得较长的定时时间。采用图示数据，延迟时间约3min。设置延迟电路的目的是为了避免在预定温度附近可能造成电器M频繁开机与停机的不良现象。 恒温控制的具体工作过程是：当室内温度升高到预定值时，Rt阻值小于(R RP+R1)的一半，此时A2的②脚电位低于1／3VDD，电路翻转置位，③脚输出高电平，继电器K吸合，电器运转。室内温度逐渐下降后，Rt的阻值随之增大，②脚电位开始升高并大于1／3VDD，此时电路仍处在暂态，即C4继续充电，电路不会翻转，电器仍运转。直至C4电压充至11．3V左右时，电路翻转复位，③脚输出低电平，继电器K释放，电器才停止运转。显然电路设置的延迟电路可解决当室内温度迅速变化时造成电路在预定温度附近频繁开机与关机。倘若室内温度又升高到预定温度时，电路能重复上述过程使电器自动重新开机。 Rt可选用NTH2074型负温度系数热敏电阻。VD5、VD6均为1N4148型硅开关二极管。K用JZC一22F、DCl2V小型中功率电磁继电器，其触点容量可达5A。 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。 目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323) 摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。 Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control 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 电子技术综合训练 设计报告 题目：简易温度控制器制作 姓名：谢富臣 学号：08220404 班级：控制工程2班 学院：电信学院 日期：2010.07.16 摘要 我们本次课程设计的主题是做一个简易温度控制器。具体方法是采用热敏电阻作为温度传感器，将温度模拟量转化为数字量，再利用比较运算放大器与设置温度值进行比较，输出高或低电平至电路控制元件从而对控制对象进行控制。整个电路分为四个部分：测温电路，比较电路，报警电路，控制电路。其中后三者为技术重点。 目录 第一部分：任务要求 (4) 第二部分：概述 (5) 第三部分：技术要求及方案 (6) 第四部分：工作原理 (7) 第五部分：单元电路 (8) 第六部分：参考文献 (10) 第七部分：总结及体会 (11) 第八部分：附录 (12) 一：任务要求 2010 年春季学期 二：概述 设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。具体要求如下： 1、当水温小于50℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热，； 2、当水温大于50℃，但小于60℃时，H1加热器打开，H2加热器关闭； 3、当水温大于60℃时，H1、H2两个加热器同时关闭； 4、当水温小于40℃，或者大于70℃时，用红色发光二极管发出报警信号； 5、当水温在40℃～70℃之间时，用绿色发光二极管指示水温正常； 6、电源：220V/50HZ的工频交流电供电。 （注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室稳压电源调试） 按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行必要的仿真，仿真通过后购买元器件，用万用板焊接电路，然后对制作的电路完成调试，撰写设计报告，通过答辩。设计电路时，应考虑方便调试。 三：技术要求及方案 基于单片机的空调温度控制器设计设计 接口技术课程设计报告基于单片机的空调温度控制器设计 摘要 设计了基于AT89C52的高精度家用空调温度控制系统，系统硬件主要由电源电路、温度采集电路（DS18B20）、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成；软件采用8051C语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项功能。 关键词：单片机；DS18B20；温度检测；显示 目录 1 设计目的及要求 (1) 1.1 设计目的和意义 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 2 硬件电路设计 (2) 2.1 总体方案设计 (2) 2.2 功能模块电路设计 (3) 2.2.1 单片机的选型 (3) 2.2.2 振荡电路设计 (5) 2.2.3 复位电路设计 (5) 2.2.4 键盘接口电路设计 (6) 2.2.5 温度测量电路设计 (6) 2.2.6 系统显示电路设计 (7) 2.2.7 输出控制电路设计 (8) 2.3 总电路设计 (8) 2.4 系统所用元器件 (9) 3 软件系统设计 (10) 3.1 软件系统总体方案设计 (10) 3.2 软件流程图设计 (10) 4 系统调试 (12) 5 总结 (13) 5.1 本系统存在的问题及改进措施 (13) 参考文献 (14) 附录1：系统的源程序清单 (15) 附录2：系统的PCB图 (39) 1 设计目的及要求 1.1 设计目的和意义 21世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一般都要维持在21~26°C。 目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于MCS51单片机的空调温度控制系统。 1.2 设计任务与要求 系统要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。 基于51单片机的多功能温度控制器的设计 在某些工业生产过程中，如恒温炉、仓库储藏、花卉种植、小型温室等领域都对温度有着严格的要求，需要对其加以检测和控制。传统的温度测量方法是将温度传感器输出的模拟信号放大后送至远端A／D转换器，最后单片机对A／D转换后的数据进行分析处理。这种方法的缺点是模拟信号在传输的过程中存在损耗并且容易受到外界的干扰，导致测量的温度精度不高。 文中以STC89C52RC单片机为控制核心，利用美国Dallas公司最新推出的单总线数字温度传感器DSl8820测量温度，单片机处理后对温度进行控制，并将温度显示在LCDl602上，还可通过按键设置温度上下限值实现温度超限报警等功能。 1 系统的组成和工作原理 多功能温度控制系统的结构，系统由六部分组成：控制核心部分、温度数据采集部分、加热装置控制部分、液晶显示部分、按键输入部分和报警提示部分。单片机启动温度采集电路完成温度的一次转换，然后读出转换后的数字量并转化成当前的温度呈现在显示模块中，并将当前的温度与通过按键输入电路设定的保持恒温度数进行比较，以实现温度的控制。还可以通过按键设置温度的上下限值以实现超温或低温报警提示功能。本系统的设计目标要对温度的控制精度达到0．1℃。 1．1 报警电路 报警电路采用蜂鸣器作为发声装置，当温度高于设定的上限值或低于下限值，给蜂鸣器送周期为1s，占空比为50％的方波，报警的时间可以持续1分钟或等待按键解除报警，这由软件控制实现。 1．2 按键电路 采用2×3的小键盘，键盘的识别可以采用两种方法：行扫描法和行反转法。两种方法都要注意消除按键的抖动。文中采用行扫描法并做成子程序，出口参数为按键的键值。定义键K1设置TH，K2设置TL，K3调高TH或TL，K4调低TH或TL，K5对TH或TL的数值进行确认。 1．3 温度检测电路 温度检测电路采用智能温度传感器DSl8820，它与单片机相连只需要3线，减少了外部的硬件电路。DSl8820主要性能特点如下： (1)测温的范围为-55～125℃，最大分辨率可以达到0．0625℃； (2)电源电压范围为3．0～5．5V； (3)供电模式：寄生供电和外部供电； (4)封装形式有两种：3脚的TO-92封装和8脚的SOIC封装； (5)可编程的温度转换分辨率，分辨率为9～12位(包括1位符号位)，由配置寄存器决定具体位数，配置寄存器的格式如表1所示。 其中RlR0是用来设定分辨率的，分辨率的定义如表2所示。 由表2可以看出，分辨率设定得越高，温度转换所需要的时间就越长，因此应根据实际应用的需要来选择合适的分辨率。本文中选取12位分辨率，每隔1秒检测一次温度。12位分辨率的温度数据值格式如下： 当S=0表示测得的温度为正值，当S=l表示测得的温度为负值。 1．3．1 DSl8820的存储器结构 DSl8820的存储器有高速暂存RAM和非易失性电擦写EEPROM。高速暂存RAM的内容从低温度控制器的设计与制作共13页
基于PLC的锅炉温度控制系统毕业设计
单片机课程设计(温度控制器)
温度控制器的设计
基于单片机的温控器
数电-可调温度控制器
基于单片机的温度控制器设计
温度控制器课程设计要点
温度测控仪设计-毕业设计
单片机智能温控器课程设计
自制恒温控制器
(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计
模电课设—温度控制系统设计
温度控制系统毕业设计
简易温度控制器制作
基于单片机的空调温度控制器设计设计
基于51单片机的多功能温度控制器的设计