单片机的温度控制系统设计孙连强.docVIP

单片机原理与应用课程设计说明书 题 目：基于单片机的温度控制系统设计 系 部：信息与控制工程学院 专 业：电气自动化 班 级： 2008级4班 学生姓名:孙连强 学 号: 08032130417 指导教师: 戴曰章 2010年 12 月10日  指导老师评语： 成绩： 指导老师签字： 年 月 日 目 录 第一章前 言 1 1.1 课题背景与意义 1 1.2 温度控制系统的应用 1 1.3 课程设计任务 2 第二章 系统方案 3 2.1 水温控制系统设计任务和要求 3 2.2 水温控制系统部分 3 2.2.1 CPU中央处理器 3 2.3 控制方式 4 第三章 系统硬件设计 5 3.1 总体设计框图及说明 5 3.2 外部电路设计 5 3.2.1 温度采集电路 5 3.2.2 温度控制电路 6 3.3 单片机系统电路设计 7 3.3.1系统框图 7 3.3.2 A/D转换电路 7 3.3.3 键盘设置电路 8 3.3.4数码显示电路 9 第四章 系统软件设计 11 4.1 程序框架结构 11 4.2 程序流程图及部分程序 11 4.2.1主程序模块 12 4.2.2 系统初始化 12 4.2.3 按键程序 13 4.2.3 A/D采样数据处理 13 4.2.5 PID计算 13 4.2.6 继电器控制 14 4.2.7 单片机最小系统 15 4.3 系统安装调试与测试 16 第五章 结 论 18 参考文献 19 附件1（程序代码）： 20 附件2（电路原理图）： 29  第一章 前 言 1.1 课题背景与意义 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，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，从而能够大大提高产品的质量和数量。20世纪80年代中后期水平成熟产品主要以点位控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。盐浴炉温度控制系统利用S型铂铑-铑热电偶检测温度，热电偶进行冷端补偿，热电偶检测的信号通过放大、采样保持、模数转换再送单片机保存，采用分段查表法获取各点温度。选用可控硅过零触发自动控制盐浴炉温度，控制周期为100个三相交流市电周期，即2s。由单片机控制可按预设温度曲线进行加热，并可实时显示加温曲线主机为PC上位机，从机为68HC08GP32为主控芯片的分机（下位机）。下位机采用DALLAS的数字式温度传感器芯片DS1820，可以在三根线（电源线、地线、信号线）上同时并联多个温度探测点。每个分机上可以连接10跟电缆，每根电缆上可并联几十个点。分机利用了68HC08GP32的片内FLASH功能，实现了DS1820的序列号在68HC08GP32中的动态存取，从而节省了大量存储器。温度数据保存在68HC08GP32的片内RAM里并且利用了充分利用了68HC08GP32的片内的A/D实现了湿度数据的测量。温度信号由和电压放大电路提供。用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度电压信号进行放大系统控制对象为1具有较好的快速性与较小的超调 第二章 系统方案 2.1 水温控制系统设计任务和要求 设计一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变，系统设计具体要求： 温度设定范围为40℃，目标温度的±5℃； 加热棒功率2KW，控制器为继电器； 用十进制数码管显示水的实际温度。 2.2 水温控制系统部分 水温控制系统是一个过程控制系统，组成框图如图1所示，由控制器、执行器、被控对象其反馈作用的测量变送组成。测量变送试通过温度传感器Pt1000来传送的。控制器是通过单片机来完成。 图1 控制系统框图 2.2.1 CPU中央处理器 方案一采用8031作为