毕业论文：基于单片机的温度控制系统的设计1.doc

河北工业大学毕业论文 PAGE PAGE 1 1 引言…………………………………………………………………………………1 2 设计要求……………………………………………………………………………1 3 工作原理……………………………………………………………………………1 4 方案设计与论证……………………………………………………………………2 4.1 主控制部分 ………………………………………………………………………3 4.2 测量部分………………………………………………………………………… 3 5 各单元的设计……………………………………………………………………… 8 5.1 键盘单元……………………………………………………………………………8 5.2 温度控制及超温和超温警报单元……………………………………………… 10 5.3 温度控制器件电路……………………………………………………………………11 5.4 温度测试单元…………………………………………………………………… 11 5.5七段数码管显示单元…………………………………………………………………11 5.6 接口通讯单元 ……………………………………………………………………13 6 电源输入单元……………………………………………………………………14 7 程序设计…………………………………………………………………………15 7.1 概 述………………………………………………………………………………15 7.2 程序结构分析…………………………………………………………………… 16 7.3 主程序…………………………………………………………………………… 17 8. 测设分析………………………………………………………………………… 17 结论 ……………………………………………………………………………………18 参考文献……………………………………………………………………………… 19 致谢……………………………………………………………………………………20 附录A使用说明……………………………………………………………………… 21 附录B程序清单……………………………………………………………………… 21 1 引言 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 2 设计要求 设计基于单片计算机的温度控制器，用于控制温度。具体要求如下: 1. 温度连续可调，范围为0℃ 2. 超调量σ%≤20% 3. 温度误差≤±0.5℃ 4. 人-机对话方便 3 工作原理 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。 PC机加热器继电器2DS18B20 温度芯片数据传输键盘电路 PC机 加热器 继电器2 DS18B20