第一组_温度控制设计技巧.doc

温度控制系统 摘要：本设计采用一块单片机（AT89C52）作为温度控制系统的控制核心，实现人工设定温度，自动控制温度，显示水室内的实时温度，自动控制电机转速，人工控制电机转速等功能。室温测试方式采用DS18B20温度传感器感知室内的温度，转换成的数字信号直接送给单片机，同时用数码管动态显示室内的实时温度，最小区分温度0.1 ℃，同时数码管动态显示水的实时温度。采用键盘扫描方式对目标温度（20℃~30℃）进行人工设定，并用数码管显示设定温度。同时系统还通过分立器件电路控制直流电机的导通，关闭及其转速，达到转速随着温度的变化而变化。 关键词： 自动控制 单片机 温控 直流电机 目录 1 系统设计 2 1.1 设计要求 2 1.2 系统基本方案 2 2 单元电路的设计 4 2.1温度采集、温度设定及复位电路的设计 4 2.2 数码管显示电路的设计 5 2.3 电机控制电路的设计 6 3 软件设计 6 3.1 程序设计功能说明 6 3.2 程序流程图 7 3.3 源程序 7 4 安装调试 7 5 结束语 7 参考文献 8 附录 8 附录1 8 附录2 12  1 系统设计 1.1 设计要求 1.1.1 基本要求 （1）该系统具有自动和手动控制电机的转速。 （2）用十进制数码管显示室内的实时温度，显示的温度的最小区分度为0.1℃。 （3）系统可以人工设定温度，最小区分度为1℃。 （4） 图1.2.1 1.2.2各模块的方案选择和论证 （1） 控制器模块方案一：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA可以实现系统的各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有的器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以利用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。但是由于本设计对数据处理的速度要求不是很高，FPGA高速处理的优势得不到充分的体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的操作。方案二:采用ATMEL公司的AT89C52作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。综上所述，选择方案二，采用单片机构成系统控制部分。 （2）温度测量模块 方案一：采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。另外该器件与单片机的接口电路简单，编程也容易实现。方案二：采用集成模拟温度传感器。集成温度传感器LM35灵敏度为10mV每摄氏度，常温下测量精度为±5℃以内，消耗电流最大也只有70UA,自身发热对测量精度的影响也只在0.1℃以内，因此基本上能满足我们的设计需要。而且，该器件连接电路简单，不需要编程，传感器输出的模拟信号直接交给AD转换器处理，也易于实现。综上所述，选用方案一，利用DS18B20温度传感器测量室内温度。 （3）电机控制模块 方案一：采用数模转换芯片AD0832控制，由单片机根据当前温度值送出相应数字量到AD0832，由AD0832产生模拟信号控制晶闸管的导通角，从而配合无级调速电路实现温控时的自动无级风力调节。该方案能够实现在风扇处于温控状态时也能无级调速，但是D/A转换芯片价格较高，与其温控状态下无级调速功能相比性价比不高。 方案二：采用分立器件控制，单片机根据当前温度值在相应管脚送出高/低电平，即PWM脉冲波，同时通过编程自动控制PWM脉冲波的脉宽，进而通过光耦隔离器件，三极管的放大控制电机的转速。该方案接入电路简单，所需器件比较常见，易于实现。 综上所述，选用方案二，采用分立器件控制电机的转速。 显示模块 方案一：使用液晶显示屏显示水温。液晶显示屏（LED）具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但是由于只需显示温度这样的数字，信