基于单片机的炉温控制系统

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1、成都大学毕业论文（设计）绪论自20世纪90年代以来，单片机已进入了一个高速发展的阶段，世界上著名的半导体厂商都注重新型单片机的研制、生产和推广。单片机的应用已经深入到国民经济的各个领域中，由单片机控制的微型电脑产品比比皆是。单片机正朝着面向多层次用户的多品种多规格方向发展。随着电子技术的发展,现在的温度控制系统功能越来越强,可靠性和准确性的要求也越来越高。以前温度控制系统大部分都是基于数字电路组成的，其功能比较单一，使用起来也不够理想，制作过程复杂,而且准确性与可靠性不高,成品面积大,安装,维护困难。由于近年来单片机发展迅速,逐渐出现用单片机制作忙闲显示系统,制作过程简单,

2、而且安装,维护简单。温度自动控制系统主要是由温度采集系统、液晶显示系统、扬声器警报系统和继电器控制系统四部分组成。本次毕业设计，我主要研究的是温度采集及处理，单片机通过温度传感器采集温度数据并通过显示系统显示出来，如果采集到温度值在预设的温度范围之内，那么系统负载正常工作，如果不在预设的温度范围之内，那么系统发出警报并且控制系统的负载停止工作。温度控制系统开发工具是编程软件KEIL和仿真软件PROTEUS。1.系统功能概述1.1控制任务1.温度连续可调，范围为0℃-50℃2.超调量σ%≤2%3.温度误差≤±0.5℃1.2系统功能概述本设计以单片机AT89C51为核心，通过一

3、片AT89C51单片机控制系统的负载工作，适合于在一定温度需求的的环境下工作，系统中应用到了继电器，可以通过以单片机为主的弱电系统来控制与继电器相连的强电系统，从而保障强电系统控制的安全性。系统的温度采集利用温度传感器DS18b20采集数据送给单片机，单片机将采集的数据送给液晶LCD1602显示以便操作人员直观方便的了解当前的温度条件，系统正常工作时设定了一个温度范围0℃－50℃，如果采集的温度在这个设定范围内，则单片机控制继电器闭合，与继电器相连的负载回路导通，则与继电器相连的强电系统正常工作；如果采集的温度不在设定的温度范围内，则说明环境温度条件不满足工作需求，这时单片

4、机控制一个扬声器发出警报，并且控制继电器使其断开负载回路，那么与继电器相连的强电系统断路而停止工作；当采取措施，当环境温度变化到设定范围时，扬声器停止警报，继电器闭合，负载回路重新导通，强电系统重新正常工作，从而达到一个自动控制的作用，整个系统形成一个闭环温度值，系统变化参数为温度的值，负载的工作取决于环境温度的变化，通过单片机系统弱电控制与继电器相连的强电系统，从而解决了强电系统直接控制对操作人员有一定的危险性的特点；另一方面也一些需要特定环境下进行的科学实验2.方案的提出及论证方案一：系统采用数码管做显示，显示温度数据。用74LS164驱动数码管，DS18B20采集温度

5、数据，24CXX系列做存储，利用单片机进行连接。经过多次试验尝试，系统成本较高，时间反应速度缓慢，数码管和驱动部分占用硬件资源大，能耗大不能实现理想的效果。因此放弃了本方案。方案二：系统采用AT89C51芯片，使用DALLAS公司的温度传感器DS18B20读取温度，芯片体积小，三个管脚，硬件连线简单，节省I/O口，用LCD1602显示温度值，减小了系统的能耗，采用三极管驱动扬声器发出警报，用继电器控制负载的工作，为了达到设计的要求在负载端接一个电阻丝，控制效果，既直观又节省资源，通过比较，系统的设计选择了这种方案。其方案原理图见2.1，其仿真电路图附录一31成都大学毕业论文

6、（设计）AT89C51键盘电路越限报警DS18B20温度芯片数据传输数据显示电阻丝继电器图2.1系统原理图3．系统硬件设计3.1系统硬件总体设计概述温度自动控制系统实际上是对温度参数的采集而根据温度值来进行相关的控制操作，控制的是负载，变化的是温度，采集的是温度数据，本系统主要应用于某些特定的对环境温度有一定要求的背景下，比如空调的自动开启与关闭以及某些科学实验需要在一定的温度范围内进行，都可以通过本系统来控制。本系统是一个闭环自动控制系统，是弱电系统对强电系统的控制，通过对继电器的断开与闭合从而控制负载的工作状态，直接避免了操作人员直接控制强电的危险性，同时用于科学实验时

7、同样起到了自动关闭与开启的作用，同时系统配有扬声器用以发出警报。本设计的硬件系统分为五个模块：单片机系统模块，温度系统模块，继电器系统模块，扬声器系统模块，液晶显示LCD模块。3.2系统各个模块的设计3.2.1单片机模块本系统采用的单片机芯片是AT89C51，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片