温度测量与控制系统程序
温度测量与控制系统
程序
作者: 嵌入式应用软件园
目录
第1章DS18B20简介 (3)
1.1 DS18B20概述 (3)
1.2 DS18B20的内部结构 (3)
1.3 DS18B20温度传感器的存储器 (4)
1.4 DS18B20使用中注意事项 (5)
1.4 DS18B20常用命令详述 (6)
第2章程序功能 (7)
2.1 温度监控系统原理图 (7)
2.2 程序功能 (8)
第3章程序代码 (9)
第1章DS18B20简介
1.1 DS18B20概述
DS18B20 “一线总线”数字化温度传感器是DALLAS最新单线数字温度传感器，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！继“一线总线”的早期产品后，DS18B20开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20的电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
1.2 DS18B20的内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下图
DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列
码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。
1.3 DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。
该结构寄存器各位的意义如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1
低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）
分辨率设置表:
R1 R0 分辨率温度最大转换时间
0 0 9位93.75ms
0 1 10位187.5ms
1 0 11位375ms
1 1 12位750ms
根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次
读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
1.4 DS18B20使用中注意事项
DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。
(2)在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
(3)连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
(4)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。
1.4 DS18B20常用命令详述
第2章程序功能
2.1 温度监控系统原理图
1.继电器：用于接通和断开加热装置。
2.峰鸣器：发出按键声，以及温度过高或过低时发出报警声。
3.按键：
K1: 查看高温和低温报警值。
K2: 进入设定高温和低温报警值操作状态，增加/减小高温报警值。
K3: 确认键。
K4: 增加/减小低温报警值。
操作过程1:
a. 按一下K1的，LCD显示高低温报警值。
b. 按一下K3键，确认，系统进入正常工作。
操作过程2:
a. 按一下K2键，进入设定高温和低温报警值操作状态。
b. 按一下K1键，选择增加高低温度报警值。
c. 按一次K2键，高温报警值增加1度。
d. 按一次K4键，低温报警值增加1度。
e. 按一下K1键，选择减小高低温度报警值。
f. 按一次K2键，高温报警值增加1度。
g. 按一次K4键，低温报警值增加1度。b～g步骤可重复。
h. 按一下K3键，确认，系统进入正常工作。
4.LCD:显示温度、高温、低温和加热信息。
2.2 程序功能
对温度进行实时监测与控制。由温度传感器DS18B20对温度进行采样和转换成数字信号送入单片机，并与设定的报警温度上、下限值进行比较，信息通过LCD显示出来。如实时温度超过设定的上、下限值，一方面由LCD显示信息，并发出警报声；另一方面自动控制继电器（Relay）开接通或断开，从而控制加热源的开与断，达到对温度进行实时控制的目的。
第3章程序代码
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;****************************************************************************** ;模块:LCM
;文件名:LCM_Num.asm
;作者:嵌入式应用软件园https://www.wendangku.net/doc/8a10388872.html,
;修订:
; 版本号原因
; 1.0 初始版本
;******************************************************************************
;***********************************变量定义*********************************** T_ZH EQU 24H ;实时温度值存放单元
T_L EQU 25H ;低温度值存放单元
T_H EQU 26H ;高温度值存放单元
T_TH EQU 27H ;高温报警值存放单元
T_TL EQU 28H ;低温报警值存放单元
T_HC EQU 29H ;存十位数BCD码
T_LC EQU 2AH ;存个位数BCD码
LCD_P EQU 2FH ;LCD 地址变量
FLAG EQU 20H.0 ;DS18B20是否存在标记
KEY_UD EQU 20H.1 ;设定KEY 的UP与DOWN 标记
;********************************变量定义结束**********************************
;****************************LCM与89C51接口定义****************************** K1 EQU P2.1
K2 EQU P2.2
K3 EQU P2.3
K4 EQU P2.4
SPK EQU P3.4
RELAY EQU P2.0
RS EQU P3.5
RW EQU P3.6
E EQU P3.7
DQ EQU P2.5
;********************************接口定义结束**********************************
;**********************************程序开始************************************ ;******************************************************************************
;函数名:MAIN
;输入:无
;输出:无
;调用:SET_LCD,WR_THL,RESET_18B20,MEU_OK,RE_THL,MEU_ERROR,TEMP_BJ,RE_TEMP
; SET_DATA,TEMP_COMP,P_KEY
;描述:主函数
;******************************************************************************
ORG 0030H
MAIN:
ACALL SET_LCD ;LCD初始化设置子程序
ACALL WR_THL ;将报警上下线写入暂存寄存器
TOOP: ACALL RESET_18B20 ;18B20复位子程序
JNB FLAG,TOOP1 ;18B20不存在
ACALL MEU_OK ;显示"OK"菜单
ACALL RE_THL ;把EEROM里温度报警值拷贝回暂存器
ACALL TEMP_BJ ;显示温度标记"C"
JMP TOOP2
TOOP1: ACALL MEU_ERROR ;显示"ERROR"菜单
ACALL TEMP_BJ ;显示温度标记
JMP $
TOOP2:
ACALL RE_TEMP
ACALL SET_DATA
ACALL TEMP_COMP ;实际温度值与标记温度值比较子程序
ACALL P_KEY ;键扫描子程序
SJMP TOOP2
;****************************************************************************** ;函数名:RE_TEMP
;输入:无
;输出:无
;调用:RESET_18B20,WRITE_18B20,READ_18B20
;描述:读温度数据
;****************************************************************************** RE_TEMP:
ACALL RESET_18B20 ;18B20复位子程序
JNB FLAG,TOOP1 ;18B20不存在
MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配
ACALL WRITE_18B20 ;调写入子程序
MOV A,#44H ;发出温度转换命令
ACALL WRITE_18B20 ;调写入子程序
ACALL RESET_18B20 ;调复位子程序
MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配
ACALL WRITE_18B20 ;写入子程序
MOV A,#0BEH ;发出读温度命令
ACALL WRITE_18B20 ;写入子程序
ACALL READ_18B20 ;调用读入子程序
RET
;****************************************************************************** ;函数名:SET_DATA
;输入:无
;输出:无
;调用:CONV_TEMP,DISP_BCD,CONV
;描述:温度数据处理
;****************************************************************************** SET_DATA:
ACALL CONV_TEMP ;处理温度BCD 码子程序
ACALL DISP_BCD ;显示区BCD 码温度值刷新子程序
ACALL CONV ;数据转换子程序
RET
;****************************************************************************** ;函数名:P_KEY
;输入:无
;输出:无
;调用:LCD_PRINT,LOOK_ALARM,SPK_BZ,SET_ALARM,WR_THL,WRITE_E2
;描述:按键键扫描
;****************************************************************************** P_KEY: ;按键K1处理
JB K1,PK1 ;K1键未按，转到PK1处
ACALL SPK_BZ ;K1键按下，一声鸣响
JNB K1,$ ;等按键放开
MOV DPTR,#M_ALAX1 ;存M_ALAX1表
MOV A,#1
ACALL LCD_PRINT ;显示字符
ACALL LOOK_ALARM ;显示信息区
JB K3,$ ;等待K3按下
ACALL SPK_BZ ;一声鸣响
JMP PK2 ;转到标号PK2处
PK1: ;按键K2处理
JB K2,PK3 ;K2键未按，转到PK3处
ACALL SPK_BZ ;K2键按下，一声鸣响
JNB K2,$ ;等按键放开
MOV DPTR,#TA1 ;存#TA1表
MOV A,#1
ACALL LCD_PRINT ;显示字符
ACALL SET_ALARM ;设定报警值TH、TL
ACALL WR_THL ;将设定的TH,TL值写入DS18B20内
ACALL WRITE_E2 ;
PK2:
ACALL MEU_OK ;显示"OK"菜单
ACALL TEMP_BJ ;显示温度标记
PK3:
RET
TA1:
DB "RESET ALERT CODE"
M_ALAX1:
DB " LOOK ALERT CODE",0
;****************************************************************************** ;函数名:SET_ALARM
;输入:无
;输出:无
;调用:LOOK_ALARM,SPK_BZ
;描述:设定报警值TH、TL
;****************************************************************************** SET_ALARM:
ACALL LOOK_ALARM
A0:
JB K1,A2
ACALL SPK_BZ
JNB K1,$
CPL 20H.1 ;UP/DOWN 标记
A2: JB 20H.1,A3 ;20H.1=1，UP
JMP A8 ;20H.1=0，DOWN
A3: JB K2,A5 ;TH值调整（增加）
ACALL SPK_BZ
INC T_TH
MOV A,T_TH
CJNE A,#120,A0 ;;
MOV T_TH,#0
A4: ACALL LOOK_ALARM
MOV R5,#10
ACALL DELAY_10MS
JMP A3
A5: JB K3,A7 ;TL值调整（增加）
ACALL SPK_BZ
INC T_TL
MOV A,T_TL
CJNE A,#99,A6
MOV T_TL,#00H
A6: ACALL LOOK_ALARM
MOV R5,#10
ACALL DELAY_10MS
JMP A5
A7: JB K4,A6 ;;确定调整OK
ACALL SPK_BZ
JNB K4,$
RET
A8:
JB K2,A10 ;TH值调整（减少）
ACALL SPK_BZ
DEC T_TH
MOV A,T_TH
CJNE A,#0FFH,A9
JMP A12
A9: ACALL LOOK_ALARM
MOV R5,#10
ACALL DELAY_10MS
JMP A0
A10: JB K3,A13 ;TL值调整（减少）
ACALL SPK_BZ
DEC T_TL
MOV A,T_TL
CJNE A,#0FFH,A11
JMP A12
A11: ACALL LOOK_ALARM
MOV R5,#10
ACALL DELAY_10MS
JMP A0
A12: CPL 20H.1
JMP A3
A13: JMP A7
RET
;****************************************************************************** ;函数名:LOOK_ALARM
;输入:无
;输出:无
;调用:LCD_PRINT,TEMP_BJ1,SHOW_LINE2H,SHOW_LINE2L
;描述:显示信息TH、TL
;****************************************************************************** LOOK_ALARM:
MOV DPTR,#M_ALAX2 ;指针指到显示信息区
MOV A,#2 ;显示在第二行
ACALL LCD_PRINT
MOV A,#0C6H
ACALL TEMP_BJ1
MOV A,T_TH ;加载TH数据
MOV LCD_P,#3 ;设置位置
ACALL SHOW_LINE2H ;显示数据
MOV A,#0CEH
ACALL TEMP_BJ1
MOV A,T_TL ;加载TL数据
MOV LCD_P,#12 ;设置位置
ACALL SHOW_LINE2L ;显示数据
RET
M_ALAX2:
DB "TH: TL: ",0
;****************************************************************************** ;函数名:TEMP_BJ1
;输入:
; A---->写入LCD的数据/命令
;输出:无
;调用:WR_COMM,WR_DATA
;描述:显示信息'C'
;****************************************************************************** TEMP_BJ1:
ACALL WR_COMM
MOV DPTR,#BJ2 ;指针指到显示信息区
MOV R1,#0
MOV R0,#2
B0: MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR
ACALL WR_DATA
INC R1
DJNZ R0,B0
RET
BJ2:
DB 00H,"C"
;****************************************************************************** ;函数名:SHOW_LINE2H
;输入:
; A---->温度值
;输出:无
;调用:LCDP2
;描述:显示高温报警值TH
;****************************************************************************** SHOW_LINE2H: ;在LCD 的第二行显示数字
MOV B,#100
DIV AB
ADD A,#30H
PUSH B
MOV B,LCD_P
ACALL LCDP2
POP B
MOV A,#0AH
XCH A,B
DIV AB
ADD A,#30H
INC LCD_P
PUSH B
MOV B,LCD_P
ACALL LCDP2
POP B
INC LCD_P
MOV A,B
MOV B,LCD_P
ADD A,#30H
ACALL LCDP2
RET
;****************************************************************************** ;函数名:SHOW_LINE2L
;输入:
; A---->温度值
;输出:无
;调用:LCDP2
;描述:显示低温报警值TL
;****************************************************************************** SHOW_LINE2L: ;在LCD 的第二行显示数字
MOV B,#100
DIV AB
MOV A,#0AH
XCH A,B
DIV AB
ADD A,#30H
PUSH B
MOV B,LCD_P
CALL LCDP2
POP B
INC LCD_P
MOV A,B
MOV B,LCD_P
ADD A,#30H
ACALL LCDP2
RET
;****************************************************************************** ;函数名:TEMP_COMP
;输入:无
;输出:无
;调用:TEMP_BJ3,SPK_BZ
;描述:实际温度值与标记温度值比较
;****************************************************************************** TEMP_COMP:
MOV A,T_TH
SUBB A,T_ZH ;减数>被减数，则
JC TCL1 ;借位标志位C=1，转
MOV A,T_ZH
SUBB A,T_TL ;减数>被减数，则
JC TCL2 ;借位标志位C=1，转
MOV DPTR,#BJ5
ACALL TEMP_BJ3
CLR RELAY ;继电器吸合
RET
TCL1:
MOV DPTR,#BJ3 ;存入#BJ3表
ACALL TEMP_BJ3 ;调用显示高、低温度及加热标记子程序
SETB RELAY ;继电器关闭
ACALL SPK_BZ
RET
TCL2:
MOV DPTR,#BJ4 ;存入#BJ4表
ACALL TEMP_BJ3 ;调用显示高、低温度及加标记子程序
ACALL SPK_BZ ;调用鸣响子程序
RET
;****************************************************************************** ;函数名:TEMP_BJ3
;输入:
; DPTR---->表的首地址
;输出:无
;调用:TEMP_BJ3,SPK_BZ
;描述:显示高、低温度及加热标记
;****************************************************************************** TEMP_BJ3:
MOV A,#0CEH
ACALL WR_COMM
MOV R1,#0
MOV R0,#2
BJJ: MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR
ACALL WR_DATA
INC R1
DJNZ R0,BJJ
RET
BJ3:
DB ">H"
BJ4:
DB " BJ5: DB " !" ;****************************************************************************** ;函数名:WR_THL ;输入:无 ;输出:无 ;调用:RESET_18B20,WRITE_18B20 ;描述:报警上下线写入暂存器 ;****************************************************************************** WR_THL: JB FLAG,WR_T RET WR_T: ACALL RESET_18B20 MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配 LCALL WRITE_18B20 MOV A,#4EH ;写暂存寄存器 LCALL WRITE_18B20 MOV A,T_TH ;TH(报警上限） LCALL WRITE_18B20 MOV A,T_TL ;TL(报警下限） LCALL WRITE_18B20 MOV A,#7FH ;12位精确度 LCALL WRITE_18B20 RET ;****************************************************************************** ;函数名:WRITE_E2 ;输入:无 ;输出:无 ;调用:RESET_18B20,WRITE_18B20 ;描述:拷贝暂存器(RAM)的值到EEPROM ;****************************************************************************** WRITE_E2: ACALL RESET_18B20 MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配 LCALL WRITE_18B20 MOV A,#48H ;[48H]为拷贝到EEROM的指令代码 LCALL WRITE_18B20 RET ;****************************************************************************** ;函数名:WRITE_E2 ;输入:无 ;输出:无 ;调用:RESET_18B20,WRITE_18B20 ;描述:报警值拷贝回暂存器 ;****************************************************************************** RE_THL: ACALL RESET_18B20 MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配 LCALL WRITE_18B20 MOV A,#0B8H ;把EEROM里的温度报警值拷贝回暂存器 ACALL WRITE_18B20 RET ;****************************************************************************** ;函数名:CONV_TEMP ;输入:无 ;输出:无 ;调用:HEX2BCD1 ;描述:处理温度BCD 码 ;****************************************************************************** CONV_TEMP: MOV A,T_H ;判温度是否零下 ANL A,#80H JZ TC1 ;温度零上转 CLR C MOV A,T_L ;二进制数求补（双字节） CPL A ;取反加1 ADD A,#01H MOV T_L,A MOV A,T_H CPL A ADDC A,#00H MOV T_H,A SJMP TC2 TC1: MOV T_HC,#0AH TC2: MOV A,T_HC SWAP A MOV T_HC,A MOV A,T_L ANL A,#0FH ;乘0.0625 MOV DPTR,#DOTTAB MOVC A,@A+DPTR MOV T_LC,A ;T_LC LOW=小数部分BCD MOV A,T_L ;整数部分 ANL A,#0F0H ;取出高四位 SWAP A MOV T_L,A MOV A,T_H ;取出低四位 ANL A,#0FH SWAP A ORL A,T_L ;重新组合 MOV T_ZH,A LCALL HEX2BCD1 MOV T_L,A ANL A,#0F0H SWAP A ORL A,T_HC ;T_HC LOW = 十位数BCD MOV T_HC,A MOV A,T_L ANL A,#0FH SWAP A ;T_LC HI = 个位数BCD ORL A,T_LC MOV T_LC,A MOV A,R4 JZ TC3 ANL A,#0FH SWAP A MOV R4,A MOV A,T_HC ;T_HC HI = 百位数BCD ANL A,#0FH ORL A,R4 MOV T_HC,A TC3: RET ; 小数部分码表 DOTTAB: DB 00H,00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H DB 05H,05H,06H,06H,07H,08H,08H,09H ;****************************************************************************** ;函数名:HEX2BCD1 ;输入: ; A---->十六进制数据 ;输出:无 ;调用:无 ;描述:十六进制-> BCD ;****************************************************************************** HEX2BCD1: MOV B,#064H ;十六进制-> BCD DIV AB ;B = A % 100 MOV R4,A ;R4 = 百位数 MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB ;B = A % B SWAP A ORL A,B RET ;****************************************************************************** ;函数名:DISP_BCD ;输入:无 ;输出:无 ;调用:无 ;描述:显示温度值 辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔温度控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化093 学号： 090302074 学生姓名：杨昌宝 指导教师：（签字） 起止时间： 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。 精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时，除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外，还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。 前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。 前馈反馈综合控制在结合二者的优点后，可以提高系统响应速度 关键词：提馏段温度前馈-反馈串级控制 基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范 北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日 目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11) 一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。 河北农业大学 毕业论文﹙设计﹚开题报告 题目智能型温度测量控制系统-开题报告 学生姓名学号 所在院(系)信息工程学院 专业班级通信工程2010140 指导教师 2014年02月23日 题目基于单片机的温度控制系统设计 一、选题的目的及研究意义 温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用，是工业对象中主要的被控参数之一。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。 当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。应用领域非常的广泛，①冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。 ②轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。③汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。④太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。温度是一种最基本的环 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统 摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器 Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors 电子工程设计报告 题目：温度测量系统/闭环温度控制系统设计 专业：电子科学与技术 小组：第8小组 姓名学号：王丹阳11023224 覃业泰 11023226 李赉龙 11023228 指导教师：高新 完成日期：2013.12.15 中文摘要 本电子工程设计的任务是完成一套小型的温度测量与控制系统。这个系统需要完成非电量到电量信号转换、信号处理、数据采集、数据处理、人机交互、数据通信、控制等设计工作，几乎覆盖一般电子系统的所有设计环节。其中包含有三个阶段。本报告为第二阶段内容，在第一阶段电源模块、变送器模块，驱动器模块的基础上，又包含： 单片机模块的设计与实现； 数模转换模块的设计与实现； 模数转换模块的设计与实现； 键盘显示模块的设计与实现。 在上述七个模块的基础上，通过软件设计完成环境温度的显示与闭环温度控制两大功能。并通过键盘很方便的进行两大功能的自由切换和目标控制温度的设定。 本报告针对以上模块分别详细给出了设计要求、方案设计、电路设计、原理分析、电路调试、电路故障等方面的内容，以完整反映实验过程。 【关键词】单片机；温度；闭环控制 目录 中文摘要 (1) 1 课题背景 (4) 1.1 课题背景 (4) 1.2 设计概述 (4) 2 简单电路的模块化设计与实现 (5) 2.1 单片机应用电路设计与实现 (5) 2.1.1基本要求 (5) 2.1.2设计方案 (6) 2.1.3单片机系统的调试 (8) 2.1.4调试中遇到的问题 (9) 2.2模/数转换电路设计与实现 (9) 2.2.1实验要求 (9) 2.2.2设计方案 (10) 2.2.3电路主要参数计算 (11) 2.2.4 模数转换电路模块的调试 (12) 2.3显示与键盘控制电路设计与实现 (13) 2.3.1基本要求 (14) 2.3.2设计方案 (14) 2.3.3显示模块模块的调试 (15) 2.3.4键盘模块的调试 (17) 2.4数/模(D/A)转换电路设计与实现 (18) 2.4.1基本要求 (18) 温度控制系统测试 实验目的 1．在自动控制理论实验基础上，控制实际的模拟对象，加深对理论的理解； 2．掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响。 实验设备 1．自动控制理论及计算机控制技术实验装置； 2．数字式万用表、示波器(自备)； 3．温度对象、控制对象。 实验原理 图 1 温度控制系统框图如图1所示，由给定、PID调节器、可控硅调制（使用全隔离单相交流调压模块）、加温室（采用经高速风扇吹出热风）、温度变送器（PT100输入0-100°输出2-10V电压）和输出电压反馈等部分组成。在参数给定的情况下，经过PID运算产生相应的控制量，使加温室里的温度稳定在给定值。 给定Ug由自动控制理论及计算机控制技术的实验面板单元U3的O1提供，电压变化范围为1.3V～10V。 PID调节器的输出作为可控硅调制的输入信号，经控制电压改变可控硅导通角从而改变输出电压的大小，作为对加温室里电热丝的加热信号。 温度测量采用PT100热敏电阻，经温度变送器转换成电压反馈量，温度输入范围为0～100℃,温度变送器的输出电压范围为DC2～10V。 根据实际的设计要求，调节反馈系数β，从而调节输出电压。 实验电路原理图 实验电路由自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放和备用元件搭建而成，实验参考参数如下：R0=R1=R2=100KΩ，R3=100KΩ，R4=10M，C1=10uF，R5=430K。Rf/Ri=1; 具体的实验步骤如下： 1．先将自动控制理论及计算机控制技术面板上的电源船形开关均放在“OFF”状态。 2．利用实验板上的单元电路U9、U13和U15，设计并连接如图2所示的闭环系统。 图2 在进行实验连线之前，先将U9单元两个输入端的100K可调电阻均逆时针旋转到底（即调至最小），使电阻R0、R1均为100K; 将U15单元输入端的100K可调电阻逆时针旋转到底（即调至最小），使输入电阻R3的总阻值为100K;C1在U15单元模块上。R4取元件库单元上的10M电阻。R5取元件库单元上的的430K电阻； U13单元作为反相器单元，将U13单元输入端的100K可调电阻均顺时针旋转到底（即调至最大），使电阻Ri为200K;保证反馈系数为1。 注明：所有运放单元的+端所接的100K电阻均已经内部接好，实验时不需外接。 （1）将数据采集系统U3单元的O1接到Ug； （2）给定输出接PID调节器的输入，这里参考电路中Kd=0，R4的作用是提高PI调节器的动态特性。 （3）经过PID运算调节器输出（0～10V）接到温度的检测和控制单元的脉宽调制的 实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日 目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21) 目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198) 1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃ 题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控 制系统设计 摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。 关键词： NTC TL431 温度线性转换 Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D and D/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy + 1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function. Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion 单片机在温度控制系统中的应用分析 摘要对工业生产而言，对产品质量及设备寿命具有决定性作用的因素为温度高度，对温度进行控制，使其始终处于所设定范围内，具有的现实意义自然不言而喻。文章首先对单片机温度控制系统的原理和构成进行了概述，然后运用理论与实际相结合的方式，从温度采集模块、报警系统、软件以及硬件四个方面出发，分别围绕着温度控制系统中单片机的具体应用展开了分析，以期能够在某些方面给人以帮助。 关键词单片机；温度控制系统；具体应用 引言 在发展速度极快的当今社会，无论是温度测量还是温度控制，其重要性与过去相比都具有明显提升，如何保证所获取温度信息的准确性，为后续温度控制工作的开展奠定良好基础，自然成为人们关注的重点。而单片机具有的体积小、成本低以及处理能力强的特点，使其占据着越来越大的市场份额，将单片机与温度控制系统相结合是大势所趋，实践结果表明，应用单片机的温度控制系统，与传统控制系统相比，存在精度高、范围广等诸多优点。 1 单片机温度控制系统的概述 无论是在日常生活还是在工业生产中，人们针对温度控制系统提出的要求，均可以概括如下：保证温度始终在所规定温度范围内波动或变化，不振荡并具有良好的稳定性，但是在系统快速性方面并为提出过于严格的要求。下面就围绕着应用单片机的温度控制系统的设计与实现展开分析：首先是利用温度传感器对现场温度进行采样，并将采样所得温度向电压信号进行转换，其次经由低通滤波将干扰信号进行过滤，接下来将过滤后的电压信号送至放大器，将其向数字信号进行转换，在此基础上完成将数字信号送至单片机的工作，最后以所规定温度范围为依据，经由继电器对加热设备进行控制，达到控制温度的效果[1]。需要注意的是，在这一过程中，单片机主要负责逻辑运算，如果想要对温度进行实时的检测与控制，在条件允许的前提下，可以通过键盘对温度控制范围进行人为设定，即使实际温度低于或高于所规定温度范围，系统也会通过自动调节的方式，使温度满足所设定的范围。目前，在市场上较为常见的应用单片机的温度控制系统，通常以1℃为单位对温度进行区分，就是说在正常情况下，温度控制不会存在>0.5℃的误差，这也从侧面间接表明了該系统具有灵活性优、稳定性好以及可靠性高等诸多优点。 2 单片机在温度控制系统中的应用 2.1 温度采集模块的应用 对应用单片机的温度控制系统而言，为了保证测量结果的精确程度，采集温 课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期） 题目：基于DS18B20的多点温度测量系统 院系： 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 2011年5 月22 日 目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献………………………………………………………………………… 基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下： （1）．测量点为两点。 （2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。 （5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图： 目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31) 第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。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，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ， 基于51单片机的温度测量系统仿真专题实验内容与设计要求 主要设计条件 1、Proteus或者其它软件 2、实验室现有软硬件设施 2、相关参考文献 报告书格式 1.专题实验设计报告书封面。 2.专题设计任务书。 3. 报告书目录。 4.正文 5.总结。 6.参考文献。 7.附录。 8.专题设计评分表。 正文部分包括（概述、总体设计、硬件电路设计及调试等） 进度安排 第一天：布置课题任务，课题内容介绍。 第二天~第五天：仔细了解分析实验任务，明确实验要求，收集实验专题设计资料。阅读相关资料，设计方案确定，相关元器件选型；进行电路和软件设计，编写实验报告。 一．温度测量系统的重要性 在现今科技高速发展的时代，各行各业对控制和测量的要求越来越高，其中，温度测量和控制在很多行业中都有比较重要的应用，尤其在工业上，如炼钢时对温度高低的控制。要控制好温度，测量是前提，测量的精度影响着后续工序的进行，因此温度测量的方法和选取就显得相当重要了。 二．设计目的与意义 随着电子技术的高速发展，对电子方面人才的要求越来越高，不仅要求其具备相关的专业理论知识，还要求其具有较强的设计、制作等实践动手能力。此次专题实验无疑是对从事测控专业的人的一次很好的锻炼和考验，是培养测控技术的人才的一次良好的机会，为其提供了一个理论知识与实践相结合的平台。通过本次专题实验，引导学生结合所学的测控电路理论知识，思考设计方案，以小组合作方式，分工完成各个部分，从而掌握相关的测量显示电路的设计和调试技术，一方面提高了学生的实践动手和协作能力，另一方面培养了学生综合运用所学理论知识进行工程设计的能力。 通过此次专题实验，可以培养学生的工程设计能力，包括动手能力、独立思考设计能力、解决实际设计过程中遇到的问题以及团队协作能力等，为今后的专业学习和工程实践打下坚实的基础。 三．实验方案 3.1系统方案 3.1.1方案一 该方案为ICL7107 A/D转换&译码方案。 常见A/D转换器的转换方式有非积分式和积分式两类，如逐次逼近比较式A/D转换、斜坡电压式A/D转换等属于非积分式，其特点是转换速度快，但抗干扰能力差。电压反馈型 V-F变换、双积分式A/D转换则属于积分式，其特点是抗干扰能力强、测量精度高，但转换速度低，在转换速度要求不太高的情况下，获得广泛应用。 工作方框图如图1所示： 基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 前言 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。 1.陈岩《基于ARM 的远程控制温控系统的设计》一个基于ARM的远程控制系统的设计.该系统以无线寻呼网络接收POCSAG编码的控制命令字,同时利用DIMF信号发送器将要反馈的数据通过公用电话网络以DTMF编码传送回去,从而实现了一个功能完整的远程控制系统,弥补了以往远程控制系统的不足同。 2．金凯鹏胡即明《基于模糊PID 算法远程温度控制系统的实现》针对实时温度控制对象,算法远程温度控制系统是一套远程控制系统,并结合了模糊PID控制算法,利用其电路组成和设计原理,实现了对远程温度系统的监视和控制功能.采集端主要实现温度采集、数码显示、温度设定、无线编码发射、加热开关控制等功能;监控部分主要实现无线解码接收、温度显示、报警等功能模块.本系统实现了实时控制与无线传输结合. 3.王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》针对目前许多塑料反应炉温度控制不准确的现状,进行了基于MCS-51系列单片机多点温度控制的硬件构建的设计.采用数字化温度传感器DS18820,TLC2543型号的12位开关电容运次逼近模数A/D转换器.成本低、可靠性高 4.王芳《利用单片机实现温度智能控制》温度控制系统是 理工科类大学毕业设计论文 南开大学 本科生毕业设计 中文题目：基于单片机的多点温度测量系统设计 英文题目：Design of based on the microprocessor multipoint temperature measurement system 学号：**** 姓名：**** 年级：**** 专业：电子信息科学与技术 系别：电子科学系 指导教师：**** 完成日期：**** 摘要 通过运用DS18B20数字温度传感器的测温原理和特性，利用它独特的单线总线接口方式，与AT89C51单片机相结合实现多点测温。并给出了测温系统中对DS18B20操作的C51编程实例。实现了系统接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定等特点。 本文介绍基于AT89C51单片机、C语言和DS18B20传感器的多点温度测量系统设计及其在Proteus平台下的仿真。利用51单片机的并行口，同步快速读取8支DS18B20温度，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，并给出了具体的编程实例和仿真结果。 关键词：单片机；DS18B20数字温度传感器；Proteus仿真；C51编程 Abstract With using the measuring principle and characteristics of the numerical temperature sensor of DS18B20,making use of special characteristics of single line as the total line, and combine together with AT89C51 to realize several points temperature measuring. Also this paper gives the example of the C51 program which is used to operate to the DS18B20. Make system have characteristics of simple, high accuracy, strong anti- interference ability, stable work etc. This design introduced AT89C51 monolithic integrated circuit temperature control system design from the hardware and the software two aspects. A multipoint temperature measurement system based on DS18B20 and AT89C51 microcontroller is designed and simulated by Proteus in this paper, including software and hardware design of this system. The system has such advantages as novel circuit design, quick measurement speed, high measurement accuracy, and good practicality. Key words: SCM；DS18B20；Proteus simulation；C51 program精馏塔温度控制系统设计.doc
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