基于單片機的溫度控制器的設計與實現畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 北京理工大學珠海學院2013屆本科生畢業設計基于單片機的溫度控制器的設計和實現學 院：專 業：姓 名：指導老師：信息學院信息工程學 號：職 稱：090103021043高級工程師、 助理工程師中國珠海二○一三年五月 誠信承諾書本人鄭重承諾：本人所呈交的畢業設計《基于單片機的溫度控制器的設計和實現》是在指導教師的指導下，獨立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點和材料，均在文后按順序列出其參考文獻，設計使用的數據真實可靠。承諾人簽名： 日期： 年 月 日 基于單片機的溫度控制器的設計和實現摘 要隨著生產生活的需要，自動化控制越來越起到至關重要的作用。溫度控制是工業生產過程中很普遍的過程控制，人們需要對各種加熱爐，熱處理爐，反應爐等鍋爐中溫度進行測量與控制。特別是冶金，化工、建材、食品、機械、石油等工業中，具有舉足輕重的作用，其溫度的控制效果直接影響著產品的質量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統是非常有價值的，工業生產中溫度控制具有單向性、時滯性、大慣性和時變性的特征，同時要實現溫度控制的快速性和準確性，對于提高產品質量具有很重要的意義。本文介紹了數字溫度測量及自動控制系統的設計。本文采用單片機來實現對溫度的控制。它的主要組成部分有：STC89C52單片機、溫度傳感器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。它可以實時的顯示和設定溫度，實現對溫度的自動控制。通過實驗表明，本設計對溫度的控制具有簡單方便的特點，并且大幅度提高了被控制溫度的技術指標。關鍵詞： 單片機，溫度傳感器，鍵盤和顯示I Designed and implement the temperaturecontrol of single chip summery ABSTRACT With production and living need, that automatic control is playing more and more important is very mon processcontrol during the manufacture need like heatingstove. heattreating furnaces reaction furnace. These all kinds of in metallurgy chemical industry construction materials foods mechanical oil these industry .It is crucial effective on it. The temperaturecontrol effect straightly impact on the quality of production. So designing a kind of effective temperaturecontrol system is very producing ,temperaturecontrol is provided with single direction ,time lag, habituation alterant with time .simultaneously implement temperaturecontrol fastly and is crucial meaningful for enhancing quality of production. In this text, it introduce how design the digital temperature measure and automatic system. This essay use singlechip to control the chief ponent by: STC89c52 singlechip temperature transducer keyboard display circuit and temperaturecontrol circuit .It can display and set temperature in the currently controls temperature design control temperature easily and conveniently. It improve the technology standard of temperaturecontrol.The keyword：single chip temperature transducer keyboard and displayer.目 錄1 緒論 1 1 2 設計研究意義及目的 3 文章總體概述 4 4 42　單片機的選擇以及介紹 5 中央控制電路 5 STC89C52簡介 6 本章小結 83　系統硬件設計方案 9 復位電路 9 時鐘電路 10 11 15 20 20 22 224 系統軟件設計方案 23 系統子程序分析 23 23 23 溫度采集子程序 24 LCD顯示模塊流程圖 26 本章小結 275 系統PCB板制作及系統調試 28 系統的調試 28 單片機系統調試 28 DS18B20采溫調試 28 溫度控制電路的調試 28 系統程序仿真調試 29 本章小結 30 6 實物的演示及其心得體會 31 整體溫度測試演示 31 支路溫度測試演示 31 33 心得體會 38 參考文獻 39致 謝 40附 錄 41附錄一：原理圖 41附錄二：PCB 42附錄三：程序源碼 43IV211 緒論在生產和科學研究中,為了便于測量結果準確一致,需要給物體冷熱程度以定量的描述。因此為了更加科學的描述物體的種種性能隨著溫度變化的關系，應當建立適當的標準來測量物體的冷熱程度。溫度的數值表示方法稱為溫標，溫標是溫度的標尺，各種溫度計的數值也是通過溫標來決定的。因為它是通過隨著溫度變化而變化的物理量來定義溫度的數值。同時溫標是測量溫度的參照標準，同時也是表示溫度數值的一套規律，隨著社會的發展，溫標的復現也在不斷的發展。將近沒20年會對溫標進行一次較大的更新和修改。990年國際溫標是根據第18屆國際計量大會第7號決議的要求,由第77屆國際計量委員會于1989年會議通過的。 本世紀初國際權度局制定的“標準溫標”范圍從0℃~100℃,℃,隨著科學技術的發展,標準溫標的復現精度大幅提高,前蘇聯計量科學研究院在0℃~400℃℃,℃。1. 1 背景和意義隨著人們生活水平的不斷提高，溫度的控制在現實生活中引起了高度重視，它是工農業和交通運輸業的重要參數，同時也是影響其他領域發展的因數之一。隨著現代工業的逐步發展，在工業生產中，液位、溫度、流量、壓力是最常見的過程變量，在這四種當中溫度又是一個非常重要的過程變量，尤其是在化工行業、電力行業、冶金行業、機械加工業以及食品加工業應用的十分廣泛，這幾個行業都需要對各種反應爐、熱處理爐、加熱爐以及鍋爐的溫度進行控制，盡量按照人們的要求去變化，通過計算機控制相應的執行部件，可以避免溫度過高或過低，減少帶來的經濟損失，使人身、財產安全得到很好的保證。在國民經濟各部門和日常生活中，經常對多路溫度進行信息的采集。在溫度采集的時候常用到的測溫元件有熱電阻、熱敏電阻和熱電偶等。這些元件在多路采集的情況下，很難實現每一路信號的同時采集，而且電路結構相對復雜，需要連接放大和模/數轉換電路。實際上，隨著傳感器技術和軟件的不斷發展，各種溫度傳感器的性能實現多元化，再利用計算機、單片機、CPLD/FPGA和 PLC等輔助工具或元器件，控制多路溫度在實際應用中是非常廣泛的。因此，從結構、性能、參數、設計思想等方面權衡把握，才能更好的設計出滿足使用性能和要求的控制電路。 發展現狀 多路溫度控制系統的研究現狀目前，多路溫度控制的方法有基于計算機的溫度控制系統、基于單片機的溫度控制系統、基于CPLD/FPGA的溫度控制系統、基于DSP控制的多路溫度采集系統和基于PLC的溫度控制系統。 PC機對多路溫度控制系統，具有電路簡單，可靠性好，通用性強的特點，廣泛應用于鄉鎮糧站中，對糧倉溫度的自動控制。用VB語言實現上位機數據傳送，可方便地控制通信對象的選擇，具有較大的靈活性。與一般的控制系統相同，計算機要不停的去采集被控制對象的全部狀態信息，按照一定的控制方式處理后，計算機控制系統可以是開環的也可以是閉環的，有兩種方式：一種是計算機把來自被控制對象的信息處理之后，僅僅向工作人員提供一些操作的信息，在通過工作人員影響被控制對象。然而另外一種是計算機僅僅按照時間或者某種設定的規律來影響被控對象。計算機的控制系統有兩部分組成分為被控制對象和控制部分構成，其中控制部分又是由軟件部分和硬件部分所組成，它不同于只有硬件所構成的模擬控制器。計算機的控制軟件又是由應用軟件和系統軟件組成，計算機控制系統通常具有精度高、速度快、存儲容量大和有邏輯判斷功能等特點，因此可以實現高級復雜的控制方法，獲得快速精密的控制效果。基于FPGA的高精度多路溫度采集器，無需計算機干涉，可以采集多路溫度信號，對計算機的服務定時約束非常松弛。采集器內置了串行接口，可以通過電平轉換芯片和計算機的串行口直接連接，電路結構小型緊湊，系統工作穩定可靠。但是不能更改程序的電路設計。基于DSP控制的多路溫度測試系統，是通過溫度傳感器DS18B20來實現的。此系統還帶有RS232通用串行接口，可以實現與個人電腦的實時通信。整個設計電路具有很多優點，例如，結構簡單、多路溫度信號的采集所用的時間短、以及數據傳輸方便。此系統通過DSP作為溫度的采集和控制核心，結合DSP軟件的設計，來實現多路溫度信號的同時采集。基于PLC的溫度控制系統。主要用在工業生產方面，適用于高效率的工作模式。PLC功能的擴充是在控制器中擴充了PID控制功能，因此在邏輯控制與PID控制的混合應用場所中，采用PLC控制較為合理。采用PLC控制不僅方便、簡單、靈活性好，可以提高被測溫度的技術指標，還能夠提高產品的質量和數量。但是在溫度測量時必須采用PLC恒溫控制，同時PID算法在PLC中的實現和PID參數都將影響系統控制性能，這就對多路溫度精確地控制提高了難度。由于生產現場對溫度的影響是多方面的，讓溫度的控制相對復雜，許多傳統的加熱爐是采用繼電器控制技術來進行電氣的控制，硬件方面為了實現邏輯的控制是通過固定的方式接線，這樣會使控制系統的體積變大，耗電多，容易出故障而且效率不高，無法保證正常的工業生產工作，隨著LC生產技術的發展，傳統繼電器控制技術必然被基于PLC控制技術所取代，而PLC本身優越的性能可以使溫度控制系統變得經濟、高效、穩定且維護方便。這將對改造傳統繼電器控制系統具有重要性意義。基于單片機89C51的溫度控制系統。采用溫度傳感器DS18B20采集溫度數據，液晶顯示屏LCD1602顯示溫度數據，存儲器存儲溫度上下限設定值，按鍵設置溫度上下限，另外，單片機內的ROM比較小，所以在設計中系統必須在外面配置EPROM電路和擴展電路，所以在該項目中運用該方案必須完成硬件電路的設計、組裝、調試；應用軟件的編制、調試、固化、脫機運行。單片機控制的優點是成本較低。現在的整體設計成本比較低，因為現在的外圍電路的元器件價格不高，而且單片機價格相對來說同樣比較低。設計可以相對比較靈活，因為可以對外部存儲器的容量根據所需要來進行擴展。 設計研究意義及目的單片機的多路溫度采集系統的設計有單片機模塊、溫度采集模塊、LCD液晶顯示模塊、基本的復位電路和報警電路，各部分組合完成基礎的電路硬件模塊。需要的軟件設計用的程序為C語言，并通過程序合理的編寫完成要求，最后達到調試、仿真和實物。單片機在生產中應用及其廣泛，涉及生活的每個角落，尤其為電子和