数字式温度控制仪毕业设计论文

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1、数字式温度控制仪毕业设计论文目　录前　言1第1章系统原理分析2§1.1主要研究内容与技术指标2§1.1.1主要研究内容2§1.1.2主要技术指标2§1.2总体设计方案2§1.2.1方案的提出2§1.2.2总体设计框图2§1.1§1.3系统工作基本原理3§1.3.1PID算法3§1.3.2DS18B20温度传感器工作原理4第2章系统硬件设计6§2.1数码管显示模块6§2.2键盘输入模块7§2.3温度采集模块8§2.4温度控制模块9第3章系统软件设计10§3.1主程序流程图10§3.2采样子程序流程图10§3.3显示

2、子程序流程图11§3.4控制字程序流程图13第4章系统调试与结果分析14§4.1系统各模块仿真14§4.1.1数码管显示模块仿真14§4.1.2键盘输入模块仿真14II§4.1.3温度采集模块仿真15§4.1.4温度控制模块仿真16§4.2系统整体调试结果与仿真17结　论19参考文献20致　谢21附　录22II前　言随着现代工业生产和科学研究的发展，人们对温度过程控制的要求越来越高，具体表现在温控的精度、稳定性、可靠性和多功能性等方面。传统的国产温控设备已经不能满足这些要求，特别在一些精密器件的生产线和标准检测领

3、域方面，经常需要配套相应的测温设备。国内的温度控制仪发展经历了３个阶段：第一阶段为动圈式控温仪，主要缺点是控温精度差，其最小刻度为20℃，升温速度和加热时间都不能自动控制；第二阶段为数字式控温仪，显示精度有所提高，但控制精度低，反应迟钝，并需人工设定所控温度；第三阶段为智能型控温仪，带有专用程序，控制精度高，基本事实现升温、控温的自动化，减少了认为误差。在一些测温产品实现标准化、保证产品质量的过程中，就需要提供更高要求的温度控制仪。就目前我国的技术水平和生产设备来看，我们已经有能力研制和生产出高标准的控温仪表。为

4、此，国内许多科研机构及厂家纷纷投入这类仪表的研制和生产。近年来，已取得了许多可喜的成果。综观当前国内温控仪的研制和生产水平，有两个主要问题明显地摆在我们面前:其一是温控仪的高精度测量问题:其二温度的高精度控制的问题。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本系统设计一个单片机为核心的烧水炉温度监

5、控系统，能在一定的范围内采集监控水温，控制精度有所提升，同时具有较好的快速性，报警，八段数码管显示等功能。并且价格低廉，具有很高的工程应用价值和现实意义。9第1章系统原理分析§1.1主要研究内容与技术指标§1.1.1主要研究内容熟悉和掌握单片机的结构和工作原理，了解以单片机为核心的电路设计的基本方法。设计一个能够显示当前温度和目标温度的温度控制系统。§1.1.2主要技术指标⑴通过温度传感器采集烧水炉中的当前温度值，并显示。⑵通过按键给定目标温度值，并显示。⑶设计控制电路对烧水炉的通断电状态进行控制，使烧水炉中的温

6、度稳定在设定值。⑷温度测量范围在30℃~90℃，测量精度为±0.5℃，控制精度为±3℃。§1.2总体设计方案§1.2.1方案的提出考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。同时本系统采用AT89C52作为温度控制系统主控单元。AT89C52是一种带4kB闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS的8位微处理器。指令系统和引脚与典型的MCS-51系列完全兼

7、容，方便软件的编写。系统整体电路包括：主控电路、键盘输入、数码管显示、控制输出、控制对象。§1.2.2总体设计框图9温度控制电路设计总体设计方框图如图1-1所示，控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用DS18B20，用6位LED数码管实现测量温度显示与目标设定温度显示功能，用4×3矩阵键盘对目标温度进行输入设定。DS18B20温度传感器4×3矩阵键盘AT89C52单片机6位数码管显示控制输出控制对象信号处理图1-1数字式温度控制仪总体设计框图§1.3系统工作基本原理§1.3.1PID算法在模拟控制系统中，

8、控制器最常用的控制规律是PID控制。工业控制算法常用位置型PID算法，经离散化后的算式为式中，U(n)为第n个采样时刻控制器的输出量，e(n)第n个采样时刻的偏差值，为比例系数，为积分作用系数，为微分作用系数。由于位置式算法每次输出与整个过去状态有关，算式中用到过去偏差的累加值9，容易产生较大的累计误差。而增量式中只需计算增量，算式中不需要累加，控制增量的确定仅与几次偏差