基于单片机的恒温箱温度控制系统毕业论文带pid控制.doc

第1章 绪 论 1.1研究的目的和意义 温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益。 STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52 能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在LCD1602液晶屏上实时显示，通过PID控制从而把温度控制在设定的范围之内。通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。 1.2国内外发展状况 温度控制采用单片机设计的全数字仪表，是常规仪表的升级产品。温度控制的发展引入单片机之后，有可能降低对某些硬件电路的要求，但这绝不是说可以忽略测试电路本身的重要性，尤其是直接获取被测信号的传感器部分，仍应给予充分的重视，有时提高整台仪器的性能的关键仍然在于测试电路，尤其是传感器的改进。现在传感器也正在受着微电子技术的影响，不断发展变化。 从硬件和软件两方面来讲述自动控制过程,在控制过程中主要应用STC89C52、LCD1602显示器，而主要是通过 DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过LCD1602显示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用C语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用LCD1602显示这个温度值.然后,在运行过程中将DS18B20采样的温度后的数字量用LCD1602进行显示，用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 2.2 方案二 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，温度传感器的选择，采用温度芯片DS18B20测量温度，该芯片的物理化学性能很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的最大特点之一是直接采用温度芯片对为温度进行测量，使数据传输和处理简单化，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。 比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。TEC1-12706半导体制冷片。 图2－1 温度控制系统的总体设计方案 第3章 温度控制系统的器件和模块选用 3.1单片机的选择 3.1.1 STC89C52简介 STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。 主要特性如下： （1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。 （2）工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）。 （3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。 （4）用户应用程序空间为8K字节,片上集成512字节RAM。 （5）通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。 （6）具有EEPROM功能,具有看门狗功能。 （7）共3个16位定时器/计数器,即定时器T0、T1、T2。 （8）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。 （9）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。 （10）工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。 3.1.2 STC89C52单片机的工作模式 （1）掉电模式：典型功耗0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。 （2）空闲模式：典型功耗2mA；正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA本系统以STC89C52单片机为核心，本系统选用11.05926MHZ的晶振，使得单片机有合理的运行速度,复位电路为按键高电平复位。STC89C52单片机最小系统电路设计如图-1所示 图3-1 单片机最小系统框 3.1.4 STC89C52的引脚说明 STC89C52的引脚图如图3-2: 图3－2 STC89C52