单片机课设报告—温度控制系统,恒温箱我自己的作品,.doc

单片机课设报告—温度控制系统,恒温箱。我自己的作品, 2011年电气工程及其自动化专业《计算机原理及应用》课程设计任务书班级： 学号： 姓名： 题目3 简易温度控制系统 设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。控制对象为自定。恒温箱执行器可编程控制器显示器变送器设置键盘电源220VAC温度传感器图一 恒温箱控制系统（一）设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度和设定温度。（3）显示加热器工作时间。（4）显示加热器的工作状态：加热、恒温保持。（5）温度控制的静态误差≤2℃。（6）当温度越过上限时（自己设定），声光报警（二）扩充功能：（1）控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。（2）显示调节时间和超调量目录摘要1第一章硬件设计21.1控制电路和显示电路方案与选择21.2测温电路方案选择21.3调温电路方案.1 温控系统硬件接线原 单片机 温度传感电路 温控电路的设计5第二章 软件设计62. 1 主程序设计62.2 DS18B20初始化程序设计72.3 DS18B20读写子程序 DS18B20写入子程序 DS18B20读取子程序框图92.4 键盘扫描子程序设计102.5 温度调节子程序设计11第三章 实物调试13第四章 功能总结16附录20附件一：电路原理图20附件二：程序21摘要本系统采用MCS-52单片机为核心，结合综合实训板与温控接口板，设计了一个简易数字温控系统，具有对环境温度进行实时测量及显示、可自动调整温度范围、温度在超限的情况下进行调整并报警、显示调节时间、温度差值等功能，其功能完善，目的是保证环境保持在限定的温度中。温控系统用六位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定最高限报警温度值和最低报警温度值。温度测量采用必威体育精装版的单线数字温度传感器DS18B20，降温控制系统采用低压电风扇，升温控制系统采用40W的交流灯泡，温控系统的温度显示和温度的设定直接采用综合实训板上的显示和键盘。该系统体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活性强。 硬件设计经过对题目进行深入的分析和思考，我将整个系统分为以下几部分：测温电路、控制电路、显示电路和调温电路。1.1控制电路和显示电路方案与选择 控制电路可以用硬件的方式实现，也可以用软件的方式实现，具体方案有三：方案一 可以用运放等模拟电路搭接一个控制器，用模拟方式实现PID控制，对纯粹的水温控制这是足够的。但是附加的显示，温度的设定等功能，还要附加许多电路，稍显麻烦。同样也可以用逻辑电路实现，但总体的电路设计和制作繁琐。方案二 可以使用FPGA实现控制功能，使用FPGA时，电路设计比较简单，通过相应的编程设计，可以很容易实现控制、显示、键盘等功能。是一种可选的方案。但与单片机相比较，价格较高，显得大材小用。方案三 可以使用单片机作为核心，同时温控系统的温度显示和温度的设定直接采用综合实训板上的显示和键盘。当环境温度低于设定的最低温度值时，也采用综合实训板上蜂鸣器进行报警。电路设计和制作比较简单，因此我选择该种方案。1. 2测温电路方案选择方案一 可以使用热敏电阻作为测温元件，热敏电阻精度高，需要配合电桥电路，电路设计比较麻烦。方案二 可以使用热点偶作为测温元件，热电偶在工业上应用比较广泛，测温精度比较高，性能可靠，并有专用的热电偶测温电路。方案三 采用必威体育精装版的单线数字温度传感器DS18B20作为测温元件，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线。总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。同时其价格适中，使用比较简单，因此我选择该种方案。1. 3调温电路方案选择根据题目，可以使用220V、40W的灯泡加热，当温度过高时，一般只能关闭灯泡，让其自动冷却。但为了达到更好的控制效果，降温控制系统可以采用低压直流电风扇。当温度高于设定最高限温度时，启动风扇降温，当温度降到指定最高限温度以下后，风扇自动停止运转。加热电源选用220V交流电，制冷电源为5V直流电。方案一 采用电力电子技术的PWM技术，控制其功率实现较好的精度，但电路设计比较麻烦，制作难度比较大。方案二 可以使用固体继电器控制加热制冷器工作。固态继电器使用比较简单，而且没有触电，可以频繁工作。是一个比较好的方案。