温度控制系统的设计

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1、山西农业大学信息学院毕业设计说明书温度控制系统的设计1引言市场迅猛的增长使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开始变的很引人注目。目前国内比较智能热水壶通过温度传感器测温，将温度信号传送到单片机中进行处理，单片机根据温度传感器送来的温度信号，做出相应命令，控制热水壶的开关、功率等，但缺乏水温显示以及报警系统。温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,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

2、制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。随着社会的发展，作为获取信息的手段，传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种信号转变为电信号，使得人们可以利用计算

3、机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在一些影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适

4、合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。-23-山西农业大学信息学院毕业设计说明书为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文研究一个以AT89S51系列单片机为控制芯片，对热水壶工作进行控制的系统。通过电加热电路加热水并用传感器DS18B20实时采样水温，将采样信号进行模数转换后送入单片机系统，经过单片机系统处理后，控制实现

5、水温的LED显示以及超过水温的报警提示。2.概述2.1研究的目的及意义随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数。在工业生产过程中为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的控制。其中温度的控制在生产过程中占有很大的比例。准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，

6、防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。本文采用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。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、传感器原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试。2.2研究现状分析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

7、度控制系统发展迅速，而且成果显著。由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。因此，如何将单片微处理器应用到锅炉温度自动控制领域，为越来越多的生产厂家所重视。-23-山西农业大学信息学院毕业设计说明书2.3技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电

8、器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。①温度设定范围为0～99℃，最小区分度为1℃，温度控制的误差≤1℃②能够用数码管精确显示当前实际温度值③按键控制：设置复位键、加一键、减一键④越限报警3.总体设计3.1系统设计方案实现温度控制的方法主要有采用纯硬件的闭环控制系统、采用FPGA/CPLD或采用带有IP内核的FPGA/CPLD方式和单片机与高精度温度传感器结合的方式这三种。本次设计采用的是第三种单片机