恒温控制系统开题报告

学生姓名沈文文学号203080622 专业自动化指导老师陆红伟职称实验员所在院系自动化学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称恒温控制系统的设计

毕业设计的内容和意义毕业设计内容：

1.要求控制器采用单片机AT8051,温度传感器可采用AD590或DS18B20，用数码管进行显示。该控制系统温度控制的范围是0～100℃，能够设置所需温度和显示实际温度，实际温度和设计温度误差范围不超过±0.1℃。

2.设计应完成系统的电路原理图，完成相关程序的设计及模拟调试。

温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度控制对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能难以提高，有些工业过程温度控制的不好直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

温度控制器发展初期是机械式的温度控制器，但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显：1.机械式温度控制器外观陈旧呆板；2.机械式温度控制器控温精度差；3.容易打火；4.极易在一个极小温差范围内频繁开关；5.功能比较单一。鉴于这些，智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将是不可逆转的潮流。而本课题正是以鱼箱温度控制为主线，通过设计一个以单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现鱼箱水温控制系统，其硬件电路还包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及接口电路等，最终实现对温度的测量并根据设定值对温度进行调节的控温目的。

文件综述

随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且，很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率.

单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。

近些年来，因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统（DCS），个人电脑（PC）和可编程逻辑控制器（PLC），全球工业电子温度控制器市场增长缓慢。随着我国电子温度控制器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外电子温度控制器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升，产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

目前主要有模拟、集成机械式温度控制器和智能电子式温度控制器两大系列。国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式；从集成化向智能化、网络化的方向发展。在当今电子信息时代，电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流，智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将在未来很短时间内实现。

王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》

研究内容本设计是以一个保温箱为控制对象，以A T8051为控制系统核心，通过单片机系统设计实现对保温箱温度的显示和控制功能。本温度控制系统是一个闭环反馈调节系统，由温度传感器AD590对保温箱温度进行检测，经过调理电路得到合适的电压信号。经A/D转换芯片得到相应的温度值，将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得控制信号，去调节加热器的通断，从而实现对保温箱温度的显示和控制。本文主要介绍了保温箱温度控制系统的工作原理和设计方法，论文主要由三部分构成。①系统整体方案设计。②硬件设计，主要包括温度检测电路、A/D转换电路、显示电路、键盘设计和控制电路。③系统软件设计，软件的设计采用模块化设计，主要包括A/D转换模块、显示模块、键盘模块和控制模块等。一．组成框图

二．设计步骤

由上图可以看出，所设计的PWM控制器主要由单片机、显示、键盘输入、控制器、加热器、温度传感器组成。

1.单片机

单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口电路的微型计算机，简称单片机。单片机以其较高的性能价格比受到了人们的重视和关注。它的优点就是体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。单片机根据其基本操作处理的位数可分为4、8、16、32位单片机，应用最为广泛的是八位单片机。根据本次设计的实际情况和要求，在本次设计中采用AT8051作为系统的控制芯片。AT80511是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4K的系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

AT8051 显示

键盘控制器

加热器

数字式温度传感器

2.显示

在单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）。采用LED作为系统的数据显示器具有价格低、性能稳定和响应速度快等特点。LED显示方式有静态显示、动态显示和串口显示。为了节省系统本身的硬件资源，在这里LED的显示方式采用串行静态显示方式。利用串口可以工作在移位寄存器方式，驱动LED静态显示。这样就可以充分的利用并行口，并将并行口用到最需要的地方去，同时主程序不需要扫描显示器，使它有更多的时间处理其他事情。这种显示方法用于显示位数少、显示亮度大的地方能够达到很好的显示效果。

3.键盘输入

键盘可分为编码式键盘和非编码式键盘，键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产生键编号和键值的称为编码式键盘；靠软件识别的为非编码式键盘。在单片机组成的测控系统中，用得最多的是非编码键盘。在这里采用的就是非编码式键盘。键盘的连接方式采用独立连接式，这种连接方式能够简化程序的|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 编写。

4.控制器

控制电路作为单片机系统的后向通道，他是将单片机处理后的数字控制信号用输出口输出，并将该数字信号用于对控制对象的控制。由于单片机的输出信号电平很低，无法直接驱动外围设备进行工作，因此在单片机的后向通道中需要外围设备的驱动、信号电平的转换以及隔离放大等技术。本次设计采用继电器作为控制电路的主要器件，通过继电器可以实现直流信号控制交流负载的功能，从而实现单片机系统的控制功能。

5.温度检测

本课题设计的温度控制范围为0-100摄氏度，温度传感器采用采用AD590半导体集成温度传感器。A/D590具有较高的精度和重复性，不需辅助电源，线性好，使用方便，便于微机系统测控。被测温度信号为一路由AD590测得的代表温度的电压信号，经温度调理电路放大后使其在0-5V范围内，使其适合于A/D转换器的输入电压范围。

研究计划第一周：分析理解课题要求，查阅资料；第二周：思考如何开题；

第三周：总体方案构思，撰写开题报告；第四周：完成开题报告；

第五周：硬件原理设计；

第六周：硬件原理设计；

第七周：硬件原理设计；

第八周：硬件原理设计；

第九周：模块程序设计；

第十周：模块程序上级及调试；

第十一周：模块程序上级及调试；

第十二周：软、硬件模拟联调；

第十三周：软、硬件模拟联调；

第十四周：撰写论文；

第十五周：修改论文，准备答辩；

第十六周：答辩；

特色与创新

指

导

老

师意见指导老师签名：

年月日

教研室意见

主任签名：

年月日

院系

意见

分管领导签名：

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