温度控制系统的研究报告

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1、前言温度传感与温度过程控制是一个综合性系统。温度通过模拟温度传感器（热敏电阻）进行采样并转换为电压信号，经放大器放大后用ADC0809模数转换器进行A/D转换成数字量进入AT89C51单片机，从P3.0、P3.1口输出到八段数码管LED静态显示部分显示其温度。采用查询式键盘设定和改变初始值、比较设定值与输入温度值来控制加热，加热器为加热电阻。温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。当今计

2、算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好的多。本设计是针对MCS—51型89C51系列单片机在检测和控制方面的应用，分析温度控制系统实际。在设计中，首先介绍了一下在设计中用到的一些重要芯片，如AT89C51、AD0809、74LS164等，使读者在阅读过程中，对各个芯片的具体功能更加清晰；在温度采集电路设计中，以大量的篇幅介绍了温度采集与数据变换过程、LED数码管显示接口，并将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出，给人一种明了的感觉；由于编者水平有限，加上时间仓促，设计中难免

3、有不妥，请老师们批评指正，在此向老师们表示感谢。34目录前言1目录。2一、设计说明3二、芯片介绍42.1AT89C51介绍82.2AD0809介绍102.374LS164介绍10三、单片机的最小应用系统103.1单片机的时钟电路103.2复位电路和复位状态113.3总线结构133.489C51单片机的最小应用系统13四、温度采集控制系统设计144.1温度传感器的分类和应用144.1.1模拟温度传感器144.1.2逻辑输出型温度传感器144.1.3数字式温度传感器154.2常用外围设备接口电路164.3LED数码管显示接口164.3.1LED数码管16

4、4.3.2LED数码管编码方式174.3.3LED数码管显示方式和典型应用电路184.4流程图及源程序194.4.1流程图194.4.2源程序19五、温度过程控制系统设计225.1键盘接口225.1.1按键开关去抖动问题225.1.2查询式按键及其接口235.1.3矩阵式键盘及其接口245.1.4键盘扫描控制245.2报警电路255.3控制说明255.4流程图及源程序265.4.1流程图265.4.2源程序265.5电路图30小结32参考文献3334一，设计说明关键字:单片机、A/D转换器、芯片、AT89C51、AD0809、74LS164本设计是模

5、拟温度的显示，温度经过热敏电阻转换为电压信号，经放大器放大后进入单片机进行A/D转换成数字量后输出到静态显示部分，显示其温度值。其中温度范围的计算原理：首先把A/D转换中电位器顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取两个温度状态T1T2，分别测量出其模拟输出电压V1V2；根据ADC0809的输入范围在0到5伏，即可计算出温度极限。0伏时对应的温度TL：T1-（V1-0）（T2-T1）/（V2-V1）5伏时对应的温度TH：T1-（V1-5）（T2-T1）/（V2-V1）本设计中近似计算TH为150℃，TL为-50℃。程序中温度的计算原理：首先用温度范

6、围除以0到256（即每个十六进制数的温度增长率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，再和最低温度相加，就可以得到实际的温度值。其公式为：TL+AX（TH-TL）/256TL：显示的最低温度TH：显示的最高温度AX：模拟电压所转换的数字量在A/D转换实验模块中模拟信号输入端的电位器可调节电压输入，用以模拟低温状态下的温度显示，当电位器顺时针旋到底时，输入信号不衰减，显示温度与室温相对应，用做数字显示温度表。这是一个综合硬件设计控制系统。利用显示电路、键盘电路、A/D转换电路、单片机实现温度过程控制的部件完成类似空调恒温控制的实验。加热器用加热

7、电阻代替。本设计可以实现将模拟温度信号，转换成数字信号，并经过计算处理后通过LED静态显示电路以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。按一次增加键,恒温值加1℃，按一次减小键,恒温值减小1℃。恒温值在0℃～80℃范围内可调。温度的时实反映过程可参考温度采集系统设计。注意，当把A/D转换电路模拟信号输入处的可变电阻顺时针旋到底时，电压信号不衰减，显示的是实际温度。当实际温度低于设定的恒定温度10%时，单片机发出指令信号，继电器吸合，蜂鸣器报警，红色LED点亮，加热电阻开始加热。当温度超过设定的恒温值10%时，单片

8、机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，停止报警。加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。调节A/D转换电路