恒温控制系统设计1

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1、恒温控制系统摘要随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。本次设计以STC89C52单片机为核心部件，采用单总线型数字式的温度传感器DS18B20作为温度采集，以场效应管作加热控制的开关器件，设计制作了带键盘输入控制，动态显示和越限报警功能的恒温控制系统。该系统可以对当前温度进行实时监控

2、、和显示，并将其控制在一定的范围。控制键盘设计使设置温度简单快捷，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在模糊控制理论上的控制算法，使控制精度完全能满足一般的电子产品的生产要求。通过对系统软件和硬件的合理规划，发挥单片机自身集成多系统功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了成本，系统操作简便。关键词：单片机、温度变化、精确控制、低成木目录1方案设计12电路及框图22.1电路框图22.2单片机22.3温度传感器32.4键盘接口42.5显示接口42.6加热控制52.7电源及报警62.8

3、总电路73软件83.1主程序83.2功能实现103.3运算控制10结论与展望13致谢15参考文献16附录171方案设计对于温度控制的方法也有很多：如单片机控制、PLC控制、模拟PID调节器和数字PID调节器等等。而PID调节器的算法复杂，其成木也相对较高。对于温度的检测通是采用热敏电阻在通过A/D(模/数)转换得到数字信号，但由于信号的采集对整个系统的影响很大，如果釆样精度不高，会使这个系统准确性下降。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断

4、处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。利用单片机实现温度恒定的控制，系统主要包括现场温度采集、实吋温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、报警装置和系统核心

5、STC89C52单片机作为微处理器。温度采集电路以数字形式将现场温度传至单片机，单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制场效应管开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐步稳定于用户设定的目标值。在温度达到设定的目标温度后，由于冷却温度降低，单片机通过检测到的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制开启加热片。采用单片机实现恒温控制，该方案成木低，可靠性高，抗干扰性强，对于系统动态性能与稳定性要求不是很高的场合时非常合适的。采用高精度的

6、温度传感器：数字温度传感器DS18B20。这种数字温度传感器是DALLAS公司生产的单总线。在这种前提下，通过单片机对偏差进行模糊控制运算，对调节加热可达到控制温度恒定。综合各方面的因素，本设计采用单片机来实现温度的控制。2电路及硬件2.1电路框图恒温控制系统总体框图如图1所示。主要包括温度传感器、加热器、温度显示、报警装置、温度输入键盘及核心器件STC89C52单片机作为微处理器。图1恒温控制系统设计方案框图温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度与功能要求设定的冃标温度，

7、按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制MOS管开通和关断，决定加热电路的工作状态，使水温逐步稳定于要求设定的目标值。在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的口标温度比较，作出响应的控制，开启加热器。系统运行过程中的各种状态均可由液晶显示器1602实吋显示。2.2单片机用STC89C52的单片机作为控制主机。Z所以选择89C52作为主机,是因为89C52作为51系列单片机的一种，其使用性能稳定，价格便宜，完全能够满足此次设计的需求

8、。而且89C52内部集成了程序存储器，可以装载用户程序，方便后续的课程设计需要，不像8031因为要外接程序存储器而是电路相对麻烦了。2.3温度传感器由于本设计是精确控制系统，并且有控制范围上的要求，所以在选择传感器上要着重考虑其精度和测试范围oAD590和DS18B20都包含一个可以精确测量环境温度的片内温度传感器，但AD590是模拟传感器，需对温度模拟信号进行数字化处理，在调理和放大信号时，又会带来新的误差，影响精度，而DS18B20包含一个10位AD转换器,是一•