基于单片机的烘箱温度控制器设计.docxVIP

基于单片机的烘箱温度控制器设计目录项目概述…………………………………………………………1该设计的目的及意义………………………………………1该设计的技术指标…………………………………………2系统设计…………………………………………………………3设计思想……………………………………………………3方案可行性分析……………………………………………4总体方案……………………………………………………5硬件设计…………………………………………………………6硬件电路的工作原理………………………………………6参数计算……………………………………………………7软件设计…………………………………………………………8软件设计思想………………………………………………8程序流程图…………………………………………………9程序清单……………………………………………………10系统仿真与调试…………………………………………………11实际调试或仿真数据分析…………………………………11分析结果……………………………………………………13结论………………………………………………………………12参考文献…………………………………………………………13附录………………………………………………………………14项目概述：1.1．该设计的目的及意义温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，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。通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。1.2．该设计的技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现)恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。温度超过设置温度±5℃，发出超限报警，升温和降温过程不作要求。升温过程采用PID算法， 控制器输出方式为PWM输出方式，降温采用自然冷却。功率电路220 VAC供电，强弱电气电隔离系统设计设计思想以87C51单片机为整个温度控制系统的核心，为解决系统出现一时的死机的问题，需构建复位电路，来重新启动整个系统。要想控制温度，首席必须能够测量温度，就需要一温度传感器，将测量得到的温度传给单片机，经单片机处理后，去控制继电器等器件实现电炉的断与通来达到温度期望值，当温度超过设定上下限值时，可以通过中断信号，控制指示灯的亮灭，来提醒温度过高或过低，以便采取必要的措施，来阻断或导通电炉进行加热或者冷却，以使温度保持在设定值，更可以通过LED显示设定值和温度实时值，可以设定一功能键，来切换是显示设定值还是温度实时值，另外如果想更改设定温度值，可以通过设定加减键来实现温度设定值的增减，而温度的控制过程可以通过软件编程实现最优控制，比如PID算法。可行性方案分析实现温度控制的方法主要有以下几种。1.方案一：采用纯硬件的闭环控制系统。该系统的优点在于速度较快，但可靠性比较差控制精度比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装都不方便。且要实现题目所有的要求难度较大。2.方案二：FPGA/CPLD或采用带有IP内核的FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成采集，存储，显示及A/D等功能，由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能。这种方案的优点在于系统结构紧凑，可以实现复杂的测量与与控制，操作方便；缺点是调试过程复杂，成本较高。方案三：单片机与高精度温度传感器结合的方式。即用单片机完成人机界面，系统控制，信号分析处理，由前端温度传感器完成信号的采集与转换。这种方案克服了方案一、二的缺点，所以本课题任务是基于单片机和温度传感器实现对温度的控制。 2.3. 总体方案（1）系统结构框图：显示模块（LED）键盘模块（输入）80C51单片机温度传感器DS18B20报警电路（蜂鸣器或者指示灯）被控对象温度