基于单片机的温控系统.doc

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长沙航空职业技术学院 项目五 温控系统 组 别: x 姓 名: 指导老师:xxxx 时 间:2011年7月29日 摘 要 本系统基于C8051F120单片机设计的,通过三个模块:电源,检测模块,单片机控制模块来实现温控。报警和键盘显示模块作辅助电路。 本设计通过温度传感器DS18B20实时检测水温,单片机实时处理检测的数据,控制BT12晶闸管的关闭与导通的比例来实现烧水器的关断和闭合时间,从而达到温控的效果。因流过烧水器的电流过大,所以为了保护单片机核心板,控制端我们使用MOC3041光耦耦摘要 1 第1章 概论 3 第2章 系统总体设计 4 2.1设计任务 4 2.2设计要求 4 2.3设计方案 4 2.4电路设计的思路与框图 5 第3章 各单元电路的设计 6 3.1温度检测电路 6 3.2键盘电路 6 3.3显示电路 8 3.4输出部分 8 第4章 软件设计 13 4.1软件设计简介 13 4.2总设计软件流程图 13 4.3各单元程序设计 15 总结 25 致谢 26 附录1原理图 27 附录2 PCB板图 28 附录3实物图 29 附录4 调试图 30 附录5参考文献 31 第1章 概述 温控技术无论是在工业生产,还是日常生活中都起着非常重要的作用。在冶金、石油、化工、电力和现代农业等行业,温度是极为重要而又普遍的热工参数之一,在普通家庭里热水器、电饭煲、电烤箱等依赖于温控技术的家电设备也是必不可少。可以说温度控制技术无处不在。 ??? 常规的温度控制方法以设定温度为临界点,超出设定允许范围即进行温度调控:低于设定值就加热,反之就停止或降温。这种方法实现简单、成本低,但控制效果不理想,控制温度精度不高、容易引起震荡,达到稳定点的时间也长,因此,只能用在精度要求不高的场合。 ??? 而采用PID算法进行温度控制,它具有控制精度高,能够克服容量滞后的特点,特别适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。单片机作为控制系统中必不可少的部分,在各个领域得到了广泛的应用,用单片机进行实时系统数据处理和控制,保证系统工作在最佳状态,提高系统的控制精度,有利于提高系统的工作效率。本系统采用单片机编程实现PID算法进行温度控制。其中温度传感部分由测试采样电路实现,人机交互由矩阵键盘和LCD液晶屏构成,PID控制算法由单片机实现,控制信号输出部分则由耦和开关控制电路组成。系统框图如图1所示。耦图2.1结构框图 图2.1系统框图 第3章 各单元电路的设计 3.1温度检测电路 温度芯片DS18B20来实现对温度的采集和转换。 DS18B20其主要技术参数有: 范围-55~+150℃。 电压为+4~+30V。 经过激光平衡调整,校准精度可达+和-0.5℃。 单总线传输数据,具有较强的抗干扰能力,外围电路简单,不需要温度补偿和专门的线性电路。 外围电路如图2.1: 图3.1温度检测电路 3.2键盘电路 键盘电路中我们采用4*4矩阵实现。设计电路简单,使用方便,选择性多,8位端口直接接至单片机I/O口,电路图3.3。 图3.3电路图 3.3显示电路 显示部分采用LCD12864,单片机I/O口直接可以驱动LCD12864显示,用一个10K的电位器调节对比度。使用简单,操作也方便。并且带中文字库使用更方便,显示更直接。显示电路如图3.4。 图3.4 显示电路 3.4输出部分 3.4.1 光电隔离简介与原理 单片机测控系统的开关信号经接口转换等手段才能用于驱动设备开启或关闭,如不加隔离可能会串到控系统中造成系统误差动作或坏,因此在接口处理中亦应包括隔离技术。 在开关量输出通道中,为防止现场强电磁干扰或工频电压会通过输出通道反串到测控系统一般需采取通道隔离技术,最常见的隔离器件是光电隔离器。因为光信号的传送不受电场、磁场的干扰,可以有效地电信号。工程上常用的隔离方法有广电隔离器、变压器、继电器和集成组件。种类很多,但从其隔离方法这一角度来看,都是一样的,即通过电——光——电这种转换,利用“光“这一环节完成隔离功能。 我们采用型号MOC3041光电耦 3.5 光电原理图 在上图示的电路中,它是GaAs红外二极管和光敏三极管组成,当发光二极管有正向电流通过时,即产生人眼看不见的红外光,其光谱范围为700-1000nm,光敏三极管接收光后导通。而当该电流撤去时,发光二极管熄灭,三极管截止。利用这一特性即可达到开关控制的目的。而又起到隔离作用。 3.4.2 光电隔离的电路 电路图3.6。微机控制系统大都是电平输出。当I/O口输出为低电平时,发光二极管导通,光电隔离处于导通状态,输出高电平。当I/O口输出为高电平时,光二极管截

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