计算机课程设计张昊天.docx

指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学课程设计报告设计题目：温度控制器的设计学 院 名 称 ：自动化学院学 生 姓 名 ： 张 昊 天专 业 ：自动化班 级 ： 0811301学 号 ： 2013212563指 导 教 师 ：蒋健春填表时间： 2016 年 5 月重庆邮电大学摘 要温度是许多领域控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精确度较高。它具有处理能力强，运行速度快，功耗低等优点。温度控制器是一种提供温度显示、过温报警的装置。基于单片机设计，测温探头采用DS18B20数字温度传感器，测量现场温度，使用7段码显示器显示当前温度，蜂鸣器提供报警功能，运用PID算法进行温度控制。该装置可以实现上下位机通信，设置报警温度，实现控温目的，并且根据下位机测量的温度绘出温度变化曲线。本课题是设计一个温度控制系统。其原理是所测量的温度信号直接通过数字温度传感器检测到温度后，送到单片机中，单片机把检测的温度同上位机设定的温度进行比较，并显示在显示器上(如果温度高于设定值，语音提示且蜂鸣器报警),再由单片机将温度发送到上位机，绘制温度变化曲线，观察温度变化，根据控制策略给出温度设定值，从而构成温度控制系统。【关键词】单片机温度控制 PID控制 温度传感器目 录第一章设计题目及任务分工1一、设计题目1二、任务分工2第二章总体方案设计3一、各模块电路的方案选择3一、温度控制系统硬件设计5第三章个人设计工作8设计总结11参考文献12附录13第一章 设计题目及任务分工第一节 设计题目设计一个电路系统，通过温度传感器检测外界的温度，然后经放大接入A/D，和键盘设置的温度值进行比较，来调节控制器对加热器进行控制，使温度保持在设定温度附近，并通过LED显示温度值，如果出现温度异常，通过嗡鸣器进行报警。以实现温度设置输入、温度显示、温度异常报警、加热执行器控制等功能。整个过程采用PID控制算法进行电路控制，使温度的超调量不超过0.5度 设计任务：1)掌握A/D转换与单片机的接口连线；2)掌握数据采集电路设计方法；3)掌握LED/LCD显示与键盘的设计方法；设计要求：1）画出控制系统结构框图；2）选择合适元器件进行电路设计，画出电路原理图；3）画出系统功能实现流程图。4）编写控制程序。任务分工本设计由八位同学组成，每位同学负责的主要任务如表1.1 所示。表1.1 任务分工表序号姓名学号主要负责任务1王浩宇2013213050加热电路2卿坤2013212448DS18B20芯片（传感器转换）3杨翔2013212449变压器4孙鲁琪2013212477PID控制5张昊天2013212505电路的设计和材料6黄友成2013212525键盘和显示7王世渝2013212552报警和加热器、程序8刘然2013212563板子的焊接和PCB板的制作第二章 总体方案设计系统的控制对象是水温，水温经测温度传感器DSl820转换成数字信号，数字信号保存在89C52单片机采样值单元中；再利用键盘输入设定温度，经温度标度转换成二进制数，保存在单片机内设定值单元；然后，调用显示子程序，显示设定温度和采样温度，然后把采样值与设定值输入单片机内进行数字PID控制算法的运算，运算结果由单片机输出，通过可控硅交流调压装置来控制时间的导通和关断，在达到设定温度后保持此温度。系统的主要部件有七个部分，分别是：温度传感器DS18B20、STC89C52单片机、LCD1602液晶、BTA12晶闸管（含光隔电路）、电热丝、按键、电源模块。整个系统的结构如下：图1 系统结构图第一节各模块电路的方案选择主机控制模块方案一：采用模拟放大器组成的PID控制系统。对于水温控制系统是足够的。但要附加显示，温度设置等功能，附加电路较多，且反应速度慢。方案二：采用STC89C52单片机作为控制器。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和逻辑功能。本身带有定时/计数器，可以用来定时、计数，并且具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。基于以上分析，拟定方案二，由STC89C52作为主机控制部分。电源电路部分电源电路部分包含电源变压器、整流滤波电路、稳压电路以及加热控制电路。变压部分其实就是一个变压器，变压器作用是将220V的交流电压变换成我们所需的电压9V。然后再送去整流和滤波。整流电路将交流电压变成单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成份，合之成为平滑的直流电压。滤波电路