基于51系列单片机温度测量和控制装置.doc

目录 摘要 3 引言 4 第一章 绪论 5 1-1单片机的概述 5 1-2 温度检测的意义与技术发展 5 1-3 温度控制系统设计项目的目标与思路 6 1-4单片机温度控制系统的组成及工作原理 6 第二章 MCS-51系列单片机的结构与原理 8 2-1 MCS-51单片机的结构 8 2-2 MCS-51单片机的特点 9 2-3 复位电路 9 2-4 时钟电路 10 第三章 温度控制的硬件设计 11 3-1 CPU系统 11 3-2 温度检测 11 3-3 温度设定 12 3-4 报警电路 13 3-5 电炉控制电路 13 3-6 温度显示电路 14 第四章 软件设计 15 4-1 总体设计 15 4-2 主程序和中断服务子程序的设计 16 4-3 温度检测子程序 17 4-4 温度控制子程序 18 第五章 调试与小结 21 5-1 数据采集 21 5-2 温度调节 21 5-3 小结 22 参 考 文 献 23 谢 词 24 摘要 由于现代工艺越来越多的需要对实时温度进行监测和控制，而且需要的精度越来越高。所以温度控制系统国内外许多有关人员的重视，得到了十分广泛的应用。温度控制系统发展迅速，而且成果显著。温度控制系统是利用下位机设置温度上下限，和实时温度的采集，传输到上位机。以达到对温度的比较、控制。本设计用MCS51单片机为主要硬件，并设计了相应的复位电路，振荡器和时钟电路。为实现设计目的此设计还设计了包括温度采集，温度显示，系统控制，串口通信等外围电路。而且对所设计电路给出了相应的软件设计，包括定时器初始化，串行口初始化和数据传输等程序。以简单说明了温度控制系统的工作原理。关键词：MCS51单片机，温度采集，串口通信，定时器设置，温度设置温度是工业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，具有举足重轻的作用。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。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。??? 设计了一种基于度测量和控制装置，能对温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节温度的目的。温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段。 图1-1 温度控制系统组成框图 热电偶将炉温变换为模拟电压信号，经低通滤波器滤掉干扰信号后送放大器，信号放大为0.5 V后送模／数转换器转换为数字量送单片机。同时，热电偶的冷端温度也由Ic温度传感器变为电压信号，经放大和转换后送单片机。标度变换程度根据温检测值求得实际炉温0。数字调节器程序根据恒温给定值0 与0的偏差A0，按积分分离的PID控制算法得到输出控制量 。数字触发器程序根据 控制电阻炉子的导通时间，调节炉温的变化使之与给定恒温值一致。导通时间长，输出功率大，温度升高快；导通时间短，输出功率小，温度升高变慢。显示与恒温判断程序完成炉温0与恒温时间显示、恒温开始与恒温完成判别、恒温完成时给出声光指示信号。断偶判断程序根据温度检测值判断温度传感是否开路，若开路，则给出断偶报警信号。 第二章 MCS-51系列单片机的结构与原理 2-1 MCS-51单片机的结构 单片机按应用范围可分成通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的单片机。在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16/32位。8位单片机成本低，价格低廉，便于开发，其性能满足主要的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16/32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机目前应用最广的单片机。 89S51单片机包括CPU、存储器和输入/输出接口三大基本单元，