单片机温度控制系统的设计与实现1

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1、目录摘要：3Abstract3第一章绪论41．1课题的背景与意义41．2课题的应用与展望41．3课题举例简介5第二章总体方案62．1系统结构62．2具体设计考虑6第三章元器件简介73．1AT89C51单片机73．1．1概述73．1．2主要特性83．1．3引脚功能83．2AD590温度传感器103．2．1概述103．2．2主要特性113．2．3AD590工作原理113．3ADC0809模数转换器133．3．1主要特性133．3．2ADC0809工作原理13第四章硬件设计144．1扩展外围接口144．2温度控制电路15

2、4．3温度检测电路设计154．3．1设计目标154．3．2设计的出发点164．3．3设计原理164．3．4转换电路164．3．5信号处理电路174．3．6主电路184．4光电隔离电路194．5过零检测电路194．6PID控制算法204．6．1PID控制作用204．6．2PID算法的微机实现204．6．3PID算法的程序设计21第五章软件设计225．1设计步骤235．1．1画出系统的程序框图235．1．2内存分配24第六章系统调试266．1硬件调试方法266．1．1常见的硬件故障266．1．2联机调试276．1．3脱

3、机调试286．2软件调试方法286．3误差分析29第七章结论29参考文献30致谢31附录A32中文翻译39附录B45附录C55单片机温度控制系统的设计与实现摘要：本文主要从硬件和软件两方面介绍了MCS-51单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机温度控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节,该系统主要以8031单片机为核心,由温度检测电路,模/数转换电路,过零检测电路,报警与指示电路,光电隔离与功率放大电路等构成。但用AT89C51单片

4、机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行了实时采集与检测。本设计介绍的单片机温度自动控制系统的主要内容包括：系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试及主要技术性能参数。关键词：单片机；温度传感器；温度检测；温度控制；PID算法第一章绪论1．1课题的背景与意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子

5、计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；而单片微型计算机的问世，则更进一步推动了这一发展趋势，使计算机应用渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。一个由微电子技术为先导，计算机技术为标志，包括新材料、宇航、生物工程、海洋工程等多种学科在内的新技术革命正在兴起。在国内，由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、和价格低廉等独特优点，因此，在智能仪器仪表、工业自动控制、计算机智能终端、家用电器、儿童玩具等许多方面，都已得到了很好的应用，因而受到人们高度重视，取得了一系列科研成果，成为传统工业技术改造和新产品更新换

6、代的理想机种，具有广阔的发展前景。1．2课题的应用与展望随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械等工业中，具有举足重轻的作用，因此,温度控制系统是典型的控

7、制系统。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。目前,单片微机已普遍地作用于生产过程的自动控制领域中。单片机以其体积小、价格低廉、可用其构成计算机控制系统中

8、的智能控制单元和可靠性高等特点,受到广大工程技术人员的重视。温度是生产过程中最常见的物理量,许多生产过程是以温度作为其被控参数的。因此,温度控制系统是典型的控制系统。1．3课题举例简介在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需