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基于单片机的智能温度控制

系统毕业设计

1绪论

在工业生产中，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。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，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。采用单片机对温度进行控

制不仅具有控制方便、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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工

业生产中经常会遇到的控制问题。

1.1温度控制器的发展状况

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和日常生活中经常测量的物理量，

也是人类研究最早测量方法最多的物理量之一。因而温度检测仪应用领域之广，使用数

量之多，一直高居各类测量仪之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个

阶段：传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；模拟集成温度传感器/控制器；智能温

度传感器（即数字温度传感器）。

a)分立式温度传感器

传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器，均属于分立式温度传感器，

传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。此类传感器通常要配温度变送器，以获

得标准的模拟量（电压或电流）输出信号。

b)模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感

器。可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于一种简单的集成温度传感器，

适合远距离测量、控温，不需要进行非线性校准，典型产品有AD590、AD592等。

c)模拟集成温度控制器

模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、

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AD22105和MAX6509。

d)智能温度传感器

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。智能温

度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领

域中最具活力和发展前途的一种新产品。目前，国际上许多著名的集成电路生产厂已经

开发出上百种智能温度传感器产品。

1.2课题研究必要性

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。温度是工业生产中常见并且十分重要

的参数之一，特别是在冶金、石油、食品、印染等工厂中。由于不同的工艺所需的温度

变化曲线各不相同，而现有的温度控制仪大多只能进行恒温控制。因此许多生产过程中

加热、保温、降温以及自然降温等操作都是由人工操作的，这就不可避免地产生各种误

差，进而影响产品质量，个别采用的温度自动控制系统由于造价较高、操作复杂等原因

又限制了在中小企业的应用，因此研究和开发一种实用的温度控制系统成为当务之急。

在工业生产过程中需要实时测量控制温度，尤其是在高危生产行业，如花炮生产，煤矿

行业等。但依靠人工检测控制既浪费时间，物力，人力，又有一定的危险性，且数据也

不准确，因此研究自动的温度测量控制方法和装置具有重要的意义。

1.3现代控制系统相对传统控制系统的优势

传统的控制系统主要由测量电路和控制电路组成，所具备的功能较少，也比较弱，

而且结构很复杂。计算机技术的迅速发展，使得传统的控制系统发生了根本性的变革，

即采用微机作为控制系统的核心，代替传统的控制系统的传统的电子线路，从而成为新

一代的微机化控制系统。将微机技术引入控制系统中，不仅可以解决传统控制系统不能

解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高控制精度和可靠性，显著增强

测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级和

维护。因此，现代控制系统设计，特别是高精度、高性能的控制系统，目前已很少不采

用计算机技术的了。计算机技术的引入，可以为控制系统带来以下一些新特点和新功能：

a)自动调零功能在每次采样前对传感器的输出值自动清零，从而大大降低因控制

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系统漂移变化造成的误差。

b)数字滤