单片机测温系统设计

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1、.引言随着高新科学技术飞速的发展，微型计算机的应用越来越广泛，尤其是单片机，已应用于全世界的各个领域，也广泛应用于温度测量中。温度测量是工业生产中的一个重要环节。因为单片机体积小，价格便宜，具有通用性和灵活性，利用单片机设计温度测量系统，既可满足功能要求，又经济实惠。他不但面向控制，可靠性高，抗干扰能力强，而且具有掉电保护功能，另外，他的I/O接口功能很强，便于系统的扩展，应用研制周期短，开发效率高，所以由单片机为处理器的温度检测系统以在越来越多的场合得到了广泛应用。温度是许多监控系统中的一个重要参数，尤其是对于粮仓，写字楼，工业生产中的各类加热炉、热

2、处理炉、反应炉等地点，温度的测量更是必不可少。比如在粮食存储过程中，为了保证粮食的存储品质，必须实施监测储存粮食的温度。过去粮食温度的监测是靠人工手测进行，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。由于粮库大部分是由数个容积较大的平仓、筒仓等组成，这些粮仓都高约二十米、直径达十米以上，对它的温度检测要求解决被测参数技术问题（如精度、可靠性等）。而在许多传统行业中，高精度温度采集系统也是不可或缺的。在某些要求进行严格的温度监测的场合，也需要进行高精度温度测量。如加热炉、热处理炉、反应炉等使用了大量的各类测温器件，如热电阻、热电偶等。为此本文设计

3、采用AT89C51单片机为核心的温度测量系统。2国内外研究现状自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度测控系统发展迅速，尤其是控制方面，在智能化、自适应、参数自整定等方面取得显著成果。在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及温度测试仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：1)适应于大惯性、大滞后等复杂温度测试及控制系统的应用。2)能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度测试及控制系统的应用。3)能够适

4、应于受控系统过程复杂、参数时变的温度测试及控制系统的应用。4)这些温度测试系统普遍采用智能化、高度集成的理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。5)温控器具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象、控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，能根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化。6)...温度控制系统具有控制精度高、抗干扰力强等特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。温度测控系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温

5、度控制器及测温仪表来说，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面的总体技术水平还处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，只能适应一般温度系统测控，难于控制滞后、复杂、时变温度系统。而适应于较高控制场合的智能化、自适应测控仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表也较少目前，我国在温度等测控仪表业与国外的差距主要表现在如下几个方面：1)行业内企业规模小，且较为分散，造成技术力量不集中，导致研发能力不强，制约技术发展。2)商品化产品以PI

6、D控制器为主，智能化仪表少，这方面同国外差距较大。目前，国内企业复杂的及精度要求高的温度控制系统大多采用进口温度控制仪表。3)仪表控制用关键技术、相关算法及控制软件方面的研究较国外滞后。例如：在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品，但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件；控制参数大多靠人工经验及现场调试来确定。这些差距是我们必须努力克服的。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，并通过合资技术合作等方式，组建了一批合资、合作

7、及独资企业，使我国温度等测试仪表工业得到迅速的发展。3单片机测温系统概述电子计算机只能处理数字信号，而实际世界存在大量的模拟信号，如温度、压力、语音、图像亮点的亮度等等。因此，用计算机对模拟世界实行控制时，首先必须把模拟信号转换为数字信号，然后经计算机对数字信号进行处理后，把数字信号还原成模拟信号，输出到模拟世界。图3.1表示了一个以微型机为基础的数据采集和处理系统框架图图3.1微机控制的数据采集与处理系统各部分的作用如下:传感器将非电量转换为电量，若电信号太小，则用放大器进行放大。滤波器将信号中不希望的频率滤除。采样电路在指定时刻对输入信号进行采样，

8、并由保持电路将采样电平保持下来成为时间离散信号。A/...D转换器对离散信号的幅度进行量化，输