基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计

清华大学

本科毕业论文

基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计

所在学院

专业名称自动化

申请学士学位所属学科工学

年级 2008级

学生姓名、学号

指导教师姓名、职称

完成日期

摘要

摘要

温度的测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。随着微电子技术的发展，各种高性能的半导体集成温度传感器，在温度测控领域得到了极为广泛的应用。恒温箱的智能控制系统是用半导体温度传感器做测温器，用单片机控制温度平衡，最终达到恒温的目的。

本文对系统所能实现的功能做了简单介绍，并简单介绍了系统使用的单片机的性能和发展情况；对系统使用的模/数转换芯片TLC2543做了性能方面的简单说明；同时对测量温度在-55℃～+150℃之间的集成型恒流测温元件AD590做了介绍。

本文重点介绍了系统硬件的分析与设计，对硬件各部分的电路一一进行了介绍。绘制了电路原理图，并进行了电路的焊接，完成了系统的硬件调试。根据硬件的设计和系统所要实现的功能，本设计对软件也进行了设计，并经过反复的模拟运行、调试，完成了系统的软件设计，最后形成了一套完整的智能温度控制系统。

关键词：温度传感器；A/D转换；单片机

I

ABSTRACT

Measurement and control of temperature has broad application in industry such as industry, agriculture, national defense. Go with the development of the microelectronics technology, the integrated various high-performance semiconductor temperature sensor has got extremely broad application in the field of temperature measurement and control. In the intelligent control system of constant temperature box, semiconductor temperature sensor is used to measure its temperature; microcontroller unit is applied to control temperature balance to achieve the end of constant temperature.

This article introduces the function of the system and the performance and developing condition of microcontroller unit used by the system specifically; the Mold/Number transformation chip TLC2543 which the system used gives the performance aspect simple introduction; Meanwhile introduces integration constant flow temperature element AD590 which surveys temperature from -55℃ to +150℃.

This article mainly introduces the analyses and design of the system hardware electric circuit. It carries on the introduction to each part of electric circuits. Draw up the electric circuit schematic diagram and weld the part of the system, co mplete the hardware debugging. According to the hardware design and the function which the system will realize, this design carries on designs to the software. And after the repeatedly simulation run, debugging and revision, completes the design of system software, finally forms a set of intelligent temperature control system.

Key words: Temperature sensor；Mold/Number；Microcontroller unit

目录

1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

2 系统设计分析 ------------------------------------------------------------------------------------------- 4

2.1 系统功能分析------------------------------------------------------------------------------------- 4

2.2 系统结构方案确定------------------------------------------------------------------------------- 5

3 系统硬件的分析与设计 -------------------------------------------------------------------------------- 7

3.1 直流稳压电源的设计---------------------------------------------------------------------------- 7

3.2 温度采集电路的设计---------------------------------------------------------------------------- 9

3.3 AD的选择及接口电路 ------------------------------------------------------------------------- 11

3.4 AT89C52最小系统设计------------------------------------------------------------------------ 12

3.5 强电控制及过零检测电路-------------------------------------------------------------------- 16

4 软件的仿真与调试-------------------------------------------------------------------------------------19

4.1 软件控制方案----------------------------------------------------------------------------------- 19

4.2 系统的干扰及软件处理措施 ----------------------------------------------------------------- 19

4.3 软件控制方案----------------------------------------------------------------------------------- 20

4.4 控制框图 ---------------------------------------------------------------------------------------- 21

5 整体系统调试 ------------------------------------------------------------------------------------------27 5.1 硬件电路的调试 -------------------------------------------------------------------------------- 27

5.2 软件程序调试----------------------------------------------------------------------------------- 28结论---------------------------------------------------------------------------------------------------28参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------29致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------30

1 引言

近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规范就越来越高，众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业和企业都离不开恒温箱的使用；为了确保恒温箱许多主要技术的指标可以达到国家技术所要求的规定，必须对其进行检测，保证产品的质量[1]。本系统所设计、研发的数字恒温箱能非常好地解决这些问题。

温度的控制系统是自动控制系统较为复杂的控制，其控制的滞后性是整个系统中最难克服的难题，因为温度的变化是纯滞后环节，而温度的控制也是一个惯性大，应变慢的控制对象[2]。在温度的控制系统中一般用到的是较为先进的控制系统理论和控制算法。本系统中采用了PID算法，其算法应用到了系统软件的设计中，对整个加热过程使用模糊PID控制方案，对于加热过程中所产生的各种干扰和恒温箱的惯性问题都进行了分析[3]。

恒温箱的智能控制系统采用半导体集成温度传感器满足温度测量要求，温度传感器将采集的温度信号转换成电流信号，然后再由转换电路将电流信号转换为电压信号，通过放大电路和模/数转换芯片将电压信号转换成数字信号，由单片机处理后，将测量得到的温度值显示于液晶显示器上。系统的全部输入输出控制集中由单片机统一管理,各有关运行参数的设定，可通过键盘输入，设定温度、箱温实时值在液晶显示模块上显示，操作方便。

该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。

设计任务为：用单片机设计一个控制温度范围在30℃～80℃的智能温度控制系统。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。

2 系统设计分析

2.1 系统功能分析

恒温箱的智能控制系统由核心处理模块、温度采集模块、键盘输入模块、液

晶显示模块、及控制执行模块等组成。

本控制系统有以下功能及指标：

2温度控制设定波动范围小于±1%，测量精度小于±1%，控制精度小于±2%；

2实现功能：可以升温、控温；

2温度实时显示；

2按键输入，设定可控制范围内任意温度值；

2温度上、下限越限报警。

根据以上控制系统要求，可得出恒温箱的智能控制系统的结构框图，如图2-1所示。

图2-1 恒温箱的智能控制系统工作框图

2.2 系统结构方案确定

恒温箱的智能控制系统采用半导体集成温度传感器对温度进行检测，并将温度信号转换成电流信号，然后通过电流—电压转换电路转换为电压信号，通过放大电路最终通过模/数转换芯片转换成数字信号，经单片机处理后，各个检测信号、控制信号、显示信号通过单片机的I/O接口传输，并显示于液晶显示器上。

2.2.1 温度传感器的选择

采用集成半导体温度传感器AD590。AD590是一种2端集成电路式半导体传感器，输出电流与它所受的温度成线性关系。温度传感器具有重复性好、精度高

等特点，其测量温度范围为：-55℃～+150℃，线性度±0.3℃，电压范围：+4V —+30V，低功耗。AD590具有标准化的输出，固有的线性关系[6]。

对于本系统要求对恒温箱的温度实现实时和快速控制，DS18B20在速度上满足不了要求，所以温度传感器采用AD590。

2.2.2 A/D转换器的选择

采用高精度A/D转换器。TLC2543是11个模拟输入端的12位开关电容逐次逼近模/数转换器，具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简单等优点。TLC2543的主要特性如下：66ksps的采样速率；最大转换时间为10μS；SPI串行接口；线性度误差最大为±1LSB；低供电电流(1mA典型值)；掉电模式电流为4μA。

本系统要求控制精度较高，且占用单片机的接口较多。而TLC2543精度高，且与单片机接口简单，所以A/D转换器采用TLC2543。

2.2.3 控制元件的选择

恒温箱控制系统的执行元件是电热丝，电热丝的供电电源为市电交流220V，其功率对于单片机来说非常大，单片机不能直接控制的，所以，我们还要解决电热丝的供电的控制方案。采用晶闸管对电热丝的供电进行控制。

晶闸管的优缺点：

1、优点：

（1）功率放大倍数可达几十万倍；

（2）控制灵敏，反应快；

（3）损耗小，效率高；

（4）体积小，重量轻；

（5）改善了工作条件，维护方便。

2、缺点：

（1）过载能力弱；

（2）抗干扰能力差；

（3）导致电网电压波形畸变；

（4）控制电路比较复杂[8]。

综上所述，选用晶闸管作为电热丝供电的控制元件。

2.2.4 单片机的选择

基于系统要求，系统所用的单片机选择了AT89C52。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS －51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合，可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.

3 系统硬件的分析与设计

单片机系统的硬件和软件的结合是一个非常严格的过程，对于一个系统，硬件的设计不是一成不变的，不一定只有一种方案才能实现，但是每个模块都有一个最佳的设计方案，我们要综合考虑如何搭配各个方案，选择哪一种方案更好，不仅要考虑一个系统的精度，还要从成本上考虑等很多方面的问题。

恒温箱以AT89C52为CPU组成单片机系统，负责输入信号的处理和输出信号的控制。用温度传感器检测箱内温度，由于温度传感器的输出信号很微弱，需经过放大电路放大，再由模/数转换电路将模拟信号转换成数字信号，经单片机处理，将温度值显示在液晶显示器上。为了确保恒温箱工作可靠和使用安全，在输出中设置报警接口。

3.1 直流稳压电源的设计

1、直流稳压电源电路原理

电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电大多数都采用把交流电（AC）转变成直流电（AD）的稳压电源的方法。直流的稳压电源有电源变换的电路、整流的电路、滤波的电路、稳压的电路和负载的电路五部分组成，其原理框图如图3-1所示。电网提供的交流电压U1（220V，50Hz）经变压器的降压后，得到电路所需的电压U2，然后用整流电路转换成大小随时间变化、方向不变脉动电压U3，

接着用滤波器过滤去交流分量，就得到了比较平直直流电压U4。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定，这样就得到了比较稳定直流电压U0。

图3-1 直流稳压电源电路原理框图

电源变换电路一般由变压器或阻容分压电路来完成；整流电路主要是利用二极管的单向导电性的原理，将交流电压变化为单向脉动电压；滤波电路是利用电容的充放电储能原理，将波动变化大的脉动电压滤波成较平滑的电压；稳压电路是直流稳压电源的核心，因为整流滤波之后的电压虽然已是直流电压，但它还是随输入电网的波动而变化，是一种电压值不稳定的直流电压，而且纹波系数也比较大，所以须加入稳压电路才能输出稳定的直流电压。

2、稳压电源电路原理图

由于OP07采用5V供电线性区太小，放大倍数太小，所以采用12V电源供电；晶闸管作为电热丝供电的控制元件，所以触发电压采用9V电源供电；而单片机则采用5V供电。因此，电源变压器采用双15V变压器，输入220V，50Hz交流电，经过单相桥式整流电路进行整流，滤波，在分别经过L7812、L7809和L7805进行稳压后得到12V、9V和5V电压分别给OP07、晶闸管和单片机进行供电，电路原理图如图3-2所示。

图3-2 直流稳压电源电路原理图

3.2 温度采集电路的设计

输入电路部分主要是温度的采集，通过半导体集成温度传感器AD590检测温度，并将温度传感器输出的电流信号转换成电压信号，经放大电路放大后，再经模/数转换芯片，将模拟信号转换成数字信号。

3.2.1 温度传感器AD590的概述

AD590是一种2 端恒流集成电路式半导体传感器，输出电流与它所受的温度成线性关系。AD590 温度传感器具有重复性好、精度高等特点，其测量温度范围为：-55℃～+150℃，线性度±0.3℃，电压范围：+4V—+30V，低功耗。AD590 具有标准化的输出，固有的线性关系，因而便于使用。

AD590输出电流值和它所测绝对温度有精确的线性关系，由于生产厂家生产时采用激光微调来校正集成电路内的薄膜电阻，使其在摄氏零度（对应绝对温度为273.2K），输出电流为273.2uA，灵敏度为1uA/℃。当其感受的温度升高或者降低时，则其电流就以1uA/℃的速率增大或减小，因而在应用中将电流转换为电压，即可以用电压来表示温度大小。

AD590的输出电流是以摄氏零度（对应绝对温度为273K）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）

=298μA。

AD590基本应用电路如图3-3所示。

图3-3 AD590基本应用电路

注意事项：

1、Vo的值为Io乘上10K，以室温25℃而言，输出值为10K3298μA=2.98V

2、测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准[6]。

3.2.2 放大电路的设计

由于AD590的输出信号微弱，为μA级，所以需要把信号放大，再输入到模/数转换芯片，完成模拟信号到数字信号的转换。本设计的放大电路采用高精度集成运放OP07做放大元件， OP07的电源电压范围为：3～18V，输入电压范围为：0～14V。根据系统工作特性及精度要求，设计的放大电路如图3-4所示。

图3-4 AD590放大电路

电路分析：

1、AD590的输出电流I=（273+T）μA（T为摄氏温度），因此测量的电压V 为（273+T）μA310K=（2.73+T/100）V。为了测量电压需要使输出电流I不分流出来，使用电压跟随器，其输出电压V2等于输入电压V。

2、然后使用差动的放大器，其输出Vo为（100K/10K）3（V2-V1）=T/10，假设温度为摄氏28℃，则输出电压是2.8V，输出的电压接A/D转换器，那么A/D 转换器输出的数字值就与摄氏温度成比例线性关系。

3.3 AD的选择及接口电路

A/D、D/A转换器是过程控制及仪器仪表、工控设备等检测与控制装置中应用非常广泛的器件。由于大规模集成的电路技术发展，各种高精度的、低功耗的、可编程的、低成本的A/D转换器不停推出，这促使微机控制的系统电路更加的简洁，更高可靠性。

3.3.1 TLC2543的介绍

TLC2543是11个输入端的12位开关电容逐次逼近模/数转换器，具有转换速度快、稳定性好、分辨率高、与微处理器接口简单等优点。

3.3.2 TLC2543与单片机接口电路

TLC2543与单片机接口电路如图3-5所示。

图3-5 TLC2543与单片机接口电路

3.4 AT89C52最小系统设计

3.4.1 单片机系统概述

AT89C52是一种高性能低功耗的采用CMOS 工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：片内含8k 的可反复擦写的ROM 和25638bit 内部RAM ，32条I/O 线，3个16位可编程定时/计数器中断，2个外部中断源，共8个中断源，片上震荡器和时钟电路。

2P0口：双向8位三态 I/O 口，可驱动8个LS 型TTL 负载。当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。在EPROM 编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时需要外接上拉电阻。

2P1口：内部带有上拉电阻的8位准双向I/O 口，可驱动4个LS 型TTL 负载。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（I IL ）。

2P2口：内部带有上拉电阻的8位双准向I/O 口，与地址总线（高8位）复用，能驱动4个LS 型TTL 负载。P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能。当利用8位地址线访问外部数据存储器时，P2口输出特殊功能寄存器的内容。

2P3口：内部带有上拉电阻的8位准双向I/O 口，双功能复用口，能驱动4个LS 型TTL 负载。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（I IL ）。

?RST ：复位输入，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。

?ALE/ PROG ————：ALE 为地址锁存允许信号，当访问外部存储器时，ALE 输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器的锁存控制信号；PROG ————位

本脚第二功能，在对内EPROM 编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。

?PSEN ————

：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期两次有效，除了当访问外部数据存储器时，将跳过两个信号。

?EA ——/VPP ：EA ——功能为内外程序存储器选择控制端，当EA ——=0时，则只使用片外ROM ；当EA ——=1时，则允许使用片内ROM 。VPP 为本脚的第二功能，当执行内部编程指令时， 应该接到VCC 端。 3.4.2 硬件接口电路的设计

复位是单片机的初始化操作。单片机应用系统在上电启动运行是，都需要先复位。其作用是使CPU 和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是很重要的操作方式。但由于本身是不能自动进行复位的必 须配合相应的外部复位电路才能实现。

3.4.3 液晶显示电路

大多数的数字系统都有人机接口模块，本系统也不例外，本系统的显示部分使用的是TM240128A 液晶显示模块，TM240128A 是内藏T6963C 控制器的2403128点阵图形液晶显示模块，在LCD 板中还有行列驱动器，8KB 随机存储器，控制电路和时序电路等，通过对T6963C 的编程，可以实现点阵式LCD 的各种应用。

TM240128A 主要技术和性能如下：

1、电源：VDD ：＋5V ±10%；模块内可自带-10V 负压，用于LCD 的驱动电压；

2、显示内容：240（列）3128（行）点；

3、全屏幕点阵；

4、带8K 外部数据存储器（其地址由软件设定）；

5、其接口适配8080系列和Z80系列MPU 的控制时序；

6、驱动方式：1/128 DUTY ，1/9 BIAS ；

7、工作温度：－10℃～＋60℃；存储温度：－20℃～＋70℃；

8、模块可带LED 或EL 背光；背光电流≤100mA ；

9、60’CLOCK显示。

TM240128A与单片机接口电路如图3-6所示。

图3-6 TM240128A 与单片机接口电路

其内部没有中文字库，所以在显示中文时，对其进行图形方式写屏，其取模方式如图3-7 TM240128A字模所示。

图3-7 TM240128A字模

其取模的方式为：左上－左下－右上－右下。共十六个字符串型代码，因此这样程序的代码会很长，所以在本系统的设计中，由于AT89C52的内部存储器容量有限，不可以用过多的汉字显示。还因为单片机的处理速度不是很高，所以汉字要尽量使用静态显示，在程序运行时只对动态的数据进行刷新。

3.4.4 键盘接口电路

对于数字系统，其输入部分大多为键盘，键盘的形式有很多种，一般分为两类，独立式和矩阵式。

矩阵键盘由一组排列成矩阵形式的按键开关组成，通常有编码键盘和非编码

键盘两种类型。在键盘数目较多的系统中，还要使用键盘专用芯片。

（1）编码键盘

编码键盘中某个键按下后，能够提供与该键相对应的编码信息。它的缺点是硬件设备随着键数的增加而增加。

（2）非编码键盘

它是用较为简单的硬件和一套专用程序来识别按下键的位置，并提供与按下键相对应的中间代码，然后再把中间代码转换成要对应的编码。

由于键盘通常排列成矩阵格式，因此可以用硬件或软件的方法对行、列分别进行扫描去查找按动的键。常用的方法有：

(1)行反转法

(2)行扫描法

(3)行列扫描法

本文所设计的智能控制系统还要有数据的选择，设定值的增加、减少，本系统信息输入量小，所以采用三键式的输入，其电路图如图3-8 按键电路图所示。

图3-8 系统按键电路

本系统使用P1口，不使用上拉电阻，其工作原理是：按键在没有按下时，I/0口出现的是高电平，当按下时I/O口会出现低电平，为了减少硬件资源，在硬件中没有使用消抖电路，在程序中，可以使用软件编程的方法进行消抖。其中，“SEL”键为系统的选择按钮，“ADD”为设定值加键，“DEC”为设定值减键。当按下“SEL”键时，系统对设定温度、上限报警温度、下限报警温度进行选择。

当按下“ADD”键时，系统设定值加一，当按下“DEC”键时，系统设定值减一。

3.4.5 报警电路设计

报警电路采用一个小功率三极管Q1驱动蜂鸣器，当单片机接收到超过上限温度信号或下限温度信号时，单片机输出高电平，Q1导通，是蜂鸣器通电工作，发出报警声。同时，液晶显示出此时的实时温度。报警电路如图3-9所示。

图3-9 系统报警电路

3.5 强电控制及过零检测电路

3.5.1 电热丝的控制电路

在本系统中，因为被控制电路为市电220V强电，所以在微电控制强电的电路中，要用到隔离电路对开关信号进行隔离，较为常用的是光电耦合器。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换的器件。光电耦合器的测试可用万用表判断好坏，断开输入端电源，用R31k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。注：不能用R310k档，否则导致发射管击穿。

在本系统中用到的是TLP521-1光耦，其控制电路如图3-10所示。

图3-10 光耦控制电路

由于光电耦合器的受控端的驱动电流不是很大，而晶闸管的导通电流比较大，所以在光电耦合器的输出端接入一个三极管，来增加晶闸管的驱动电流。

3.5.2 过零检测电路

工频电压是一个交流电压，所以每个0.01秒也就是半个周期后都有一个0V 的电压，而我们要控制晶闸管的方法也就是以此处为切入点，来控制晶闸管的导通角，达到控制加在电热丝两端的电压的有效值的目的。

由于220V的强电压对单片机系统来说是一个非常大的电压，所以在采集220V 50Hz电压的信号是不能直接接收的，在本系统中，我用到的是过零检测电路，其电路如图3-11 过零检测电路所示。

图3-11 过零检测电路

我们先假设，当变压器T1加正半周电压时，D2的正端加高电压，使Q3导通，这时INT输出低电平；同样，当T1加负半周电压时，D1的正端输入高电压，使得三极管Q3导通，INT端同样出现的是低电平；只有在T1的两端输入电压降至0.7V以下时，两个二极管的正端都没有电压，这样三极管的基极电压为0，使得

三极管截止，这时INT出现高电平，将此信号接入单片机的中断引脚，当INT端有一个高电平到低电平的跳变时，开始计时，就可以控制晶闸管什么时候导通这样我们就完成了一个晶闸管的导通角的控制过程。我们根据过零检测信号可以得到正弦波的零点位置，然后用CPU可以算出晶闸管的导通角控制信号的触发信号，这样，系统就可以根据温度的需要控制电热丝所加电压的有效值的大小，来控制温度。

系统原理图：

4 软件的仿真与调试

4.1 软件控制方案

本文主要分析单片机应用系统出错以及不可靠不稳定的原因，并结合他人的研发经验，探讨一些解决的办法。

软件的设计对于单片机系统来说也占在一个非常有影响的地位的，系统软件的运行的抗干扰性、可操作性、人机界面的友好性，都是判别单片机系统好与不好的出发点。

4.2 系统的干扰及软件处理措施

4.2.1 单片机应用系统出错的外部原因

从设计和制造的角度来看，造成应用系统容易受干扰的主要原因是：

(1)系统提供的电源抗干扰不好或者功率不足；

(2)控制程序没有抗干扰措施或措施不足；

(3)器件间的驱动功率不足，处在比较临界的状态；

(4)长远距离传输数据的电源、电压较低；

(5)没有使用屏蔽保护措施；

(6)元件质量差。

针对以上出现的各种问题，我们从软件方面来探讨一些提高单片机的应用系统抗干扰的方法。

4.2.2 单片机应用系统的软件抗干扰设计

单片机应用系统的抗干扰能力不可能全部依靠硬件来解决，软件的抗干扰设计同样是防止与消除整个系统的故障的重要途径。

1、在控制状态失常下的软件对策

(1)软件冗余技术。对于有条件控制的系统，对控制条件的每一次采样、每一次处理控制的输出改为循环地采样、循环地处理的控制输出。像这种方法在处理惯性较大控制系统拥有超棒的抗干扰能力。

(2)设置当前输出状态寄存单元，当干扰影响输出通道引起输出状态被破坏

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）

恒温箱PLC系统控制.

一、题目 恒温箱PLC系统控制 二、指导思想和目的要求 1）通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。 2）使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC 系统设计和实施的目的。 3）使学生掌握利用PLC对温度进行PID控制方法。 三、主要技术指标 1、选用三菱FX2N系列可编程控制器作为主机 2、主要参数 温度范围：200—1050℃ 控制精度：±1℃ 输入电压：AC200—240V 消耗功率：2KW 外形尺寸：40×45×45cm 3、系统构成 通过一个温度传感器检测恒温箱的温度值并把它转换成标准电流（或电压）信号后，送到A/D转换模块，转换成的数字信号输送到PLC主机。PLC主机得到一个控制量，该控制量的大小决定PLC输出控制的继电器的导通时间，从而控制温度值的大小。 4、控制要求 采用PID控制算法，使PLC控制的恒温箱的温度变化能按照给定的曲线运行，如图所示

四、要求 1.设计电气控制原理图。 2、进行PLC的选择及I/O分配。 3、设计PLC硬件系统。 4、对系统所需电气元器件选型，编制电气元件明细表。 5、PLC控制程序设计。 五、主要参考书及参考资料 1、自动控制原理及系统 2、PLC及应用 、

目录 摘要 (1) 第1章可编程控制器基础知识 (2) 1.1 PLC的定义 (2) 1.2 PLC的类型选择 (3) 第2章可编程器的系统运用 (5) 2.1恒温箱工艺过程及控制要求 (5) 2.2模块功能指令 (9) 2.2.1展热电阻/热电偶模块用法 (9) 2.2.2系统输入输出控制 (10) 第3章恒温箱工作的基本原理 (13) 3.1恒温箱工作原理 (13) 3.2控制系统温度采集 (17) 3.3恒温控制装置PLC接线图 (19) 3.4系统的配置及I/O地址 (20) 3.5梯形图（附录） (21) 总结 (22) 致谢 (23) 附录 (24) 参考文献 (31)

基于单片机的恒温箱控制器的设计

唐山学院 测控系统原理课程设计 题目恒温箱控制器的设计 系 (部) 机电工程系 班级 姓名 学号 指导教师 2014 年 03 月 02 日至 03 月 13 日共两周 2014年 03 月 13 日

测控系统原理课程设计任务书 一、设计题目、内容及要求 1、设计题目：恒温箱控制器的设计 2、设计内容：运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的恒温箱控制器，对恒温箱的温度进行控制。完成恒温箱温度的检测、控制信号的输出、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，A/D和D/A 转换器件可自行确定，利用按键（自行定义）进行温度的设定，同时将当前温度的测量值显示在LED上。 恒温箱控制器要求如下： 1）目标稳定温度范围为100摄氏度——50摄氏度； 2）以PID控制算法实现控制精度为±1度； 3）温度传感器输入量程：30摄氏度——120摄氏度，电流4——20mA； 4）加热器为交流220V，1000W电炉。 3、设计要求： 1）硬件部分包括微处理器（MCU）、D/A转换、输出通道单元、键盘、显示等； 2）软件部分包括键盘扫描、D / A转换、输出控制、显示等； 3）用PROTEUS软件仿真实现； 4）用Protel画出系统的硬件电路图； 5）撰写设计说明书一份(不少于2000字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路图和软件程序框图等材料。 二、设计原始资料 Proteus 及KEIL51仿真软件，及软件使用说明。 三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等） 设计说明书一份(不少于2000字)。

基于PID的STM32恒温控制系统设计

成绩评定

基于PID的STM32恒温控制系统设计 摘要 研究基于STM32单片机和温湿度传感器的恒温智能控制系统。温度具有时变性、非线性和多变量耦合的特点。在温度控制过程中，温度的检测往往滞后于温度的调控，从而会引起温度控制系统的温度出现超调、温度振荡的现象。在设计中提出了基于增量式PID算法控制温度的模型，系统采用低功耗的STM32作为主控芯片、DHT11数字式温度传感器和半导体温度调节器。实验结果表明，该系统能够有效地维持系统地恒温状态。通过将数字PID算法和STM32单片机结合使用，整个控制系统的溫度控制精度也提高了，不仅仅满足了对温度控制的要求，而且还可以应用到对其他变量的控制过程中。所以，在该温度控制系统的设计中，运用单片机STM32进行数字PID运算能充分发挥软件系统的灵活性，具有控制方便、简单和灵活性大等优点。 关键词：STM32，PID算法，恒温控制，DHT11

1绪论 温度控制系统具有滞后性，时变性和非线性的特点。无法建立精准的数学模型，因此使用常规的线性控制理论无法达到满意的控制效果。在嵌入式温度控制系统中的关键是温度的测量、温度的控制和温度的保持，温度是工业控制对象中主要的被控参数之一。因此，嵌入式要对温度的测量则是对温度进行有效及准确的测量，并且能够在工业生产中得广泛的应用，尤其在机械制造、电力工程化工生产、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常工作和生活中，也被广泛应用于空调器、电加热器等各种室温测量及工业设备的温度测量。但温度是一个模拟量，需要采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量，才生使用计算机进行相应的处理。 2 设计方案 为了对于交流负载做到温度精确,升温采用控制双向可控硅导通角度进行升温控制。降温采用PWM电压控制，因为当前降温采用制冷片，风扇等降温手段，采用直流电压供电方式，选用PWM控制使降温更加精确。温度采集选用温度传感器DHT11，好处为可做到高精度，整体框图如图1所示。 图1 系统框图 3硬件设计 3.1 DHT11温度传感器 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有枀高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。DHT11电路图如图2所示。

恒温箱自动控制系统设计报告

恒温箱自动控制系统设计 【摘要】 本组设计的恒温箱自动控制系统主要由中央处理器、温度传感器、半导体制冷器、键盘、显示、声光报警等部分组成。处理器采用AVR Mega128单片机，温度传感器采用DS18B20，利用半导体制冷片一面制冷一面发热的工作特性进行升降温，用LCD12864作为显示输出。温度传感器检测到温度数据传送给单片机，单片机再将温度数据与给定值进行比较，从而发出对半导体制冷器的控制信号，使温度维系在给定值附近（偏差小于±2℃），同时单片机将数据送与显示器。【关键字】 单片机温度传感器半导体制冷器控制 一、设计方案比较 1.1总体设计方案 这里利用DS18B20芯片作为恒温箱的温度检测元件。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。单片机从外部的两位十进制拨码键盘进行给定值设定，读入的数据与给定值进行比较，根据偏差的大小，采用闭环控制的方法使控制量更加精准。控制结果通过液晶显示器LCD12864予以显示。 系统整体框图如图一所示： 图一、系统整体框图 1）温度检测元件的选择： 方案一：这里所设计的是测温电路，因此可以采用热敏电阻之类的器件利用其

感温效应，检测并采集出随温度变化而产生的电压或电流，进行A/D转换后送给单片机进行数据处理，从而发出控制信号。此方案需要另外设计A/D转换电路，使得温测电路比较麻烦。 方案二：上网查得温度传感器DS18B20能直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式，它内部有一个结构为8字节的高速暂存RAM存储器。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。与方案一比较更加简单实用，因此我们选择方案二。 2）显示方案选择： 方案一：温度的显示可以用数码管，但数码管只能显示简单的数字，它有电路复杂，占用资源较多，显示信息少等缺点。 方案二：LCD12864汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192个中文汉字，128个字符及64×256点阵显示RAM。可显示内容：128列×64行，多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。我们设计的系统需要显示更多的信息，所以考虑显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增强显示信息的可读性，看起来更方便。所以选择方案二。 LCD12864接线方法如图二所示： 图二、LCD12864接线图 3）声光报警系统 采用蜂鸣器及三色LED组成声光报警系统。制冷时LED为红色，温度达到控制要求且上下浮动在1℃以内时为绿色，升温时为黄色。温度到达给定值的同时，蜂鸣器发出报警提示音。 二、理论分析与计算 实现温度的实时显示是由计算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。因为 DS18B20 的转换精度为 9-12 位可选的，为了提高

高频炉智能温度控制系统

高频炉智能温度控制系统 摘要GP15-B型高频炉自动控温系统开发的目的是将高频炉旧有的手动控制系统改造成微机监控的自动控制系统，以提高控制质量、生产效率和减轻人的劳动强度。基于工业PC的高频炉自动控温系统具有实时监测、数据处理、操作指导提示、智能控制等功能。该系统的控制算法采用仿人智能控制算法(SHIC)，其最主要的优点是不需要事先知道被控对象的精确模型，就能够实现既快速又高精度的控制。 关键词智能控制控制系统高频感应加热 Abstract Temperature in intelligent control system of GP15-B high frequency induction heating furnace is to replace the old hand-control system by computer-control system, and improve the quality of control, increase the efficiency and reduce labor intensity. The temperature automatic control system has some important function, such as real time monitor, data processing, intelligent control, and etc. This system is adept simulating human intelligent control algorithm (SHIC), the most eminent advantage of SHIC is that it can realize quickly and high precision control without the accurate math model of controlled object. Keywords intelligent control control system high frequency induction heating 1 系统结构简介 GP15-B型高频炉自动控温系统是为满足高熔点材料熔化特性测试目的而开发的，对提高高熔点材料性能测试水平和充分利用原系统具有实用意义。本系统的基本组成如图1所示，控制的基本过程是：用光电高温计读取加热设备的温度，输出一个与温度对应的电压信号，此信号经过放大、滤波处理后送到A/D(模/数)转换器，转换成相应的数字量。微机定时地对A/D进行读取，将所得到的数字电压经过电压-温度转换程序转换成数字温度(即实际温度的数字量)，将此温度与用户设定温度相比较，得出温度偏差值E，SHIC仿人智能控制器判断E的大小及E的变化趋势(增大、减小或不变)，输出一个合适的控制量，控制量经过D/A(数/模)转换器转换成相应的控制电压，控制电压的大小将决定可控硅移相触发电路的触发相位，从而控制了高频感应加热设备的输入功率，进而调节温度。系统的温度控制范围为800～3000℃。

单片机恒温箱温度控制系统的设计说明

课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计 本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个恒定围，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。 技术参数和设计任务： 1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。 2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。 3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。 4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。 5、对升、降温过程没有线性要求。 6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输 7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。

一、本课程设计系统概述 1、系统原理 选用AT89C2051单片机为中央处理器，通过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。2、系统总结构图 总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。总体方案经过反复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图： 图1系统总体框图 二、硬件各单元设计 1、单片机最小系统电路 单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。 AT89C2051是AT89系列单片机中的一种精简产品。它是将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，形成的一种仅20引脚的单片机，相当于早期Intel8031的最小应用系统。这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。AT89C2051为很多规模不太大的嵌入式控制系统提供了一种极佳的选择方案，使传统的51系列单片机

恒温箱的控制设计毕业设计论文

摘要 温度与生物的生活环境密切相关，不同的生物或物体对温度的要求都不同。随着智能控制技术不断的发展，在现代工业生产以及科学实验的许多场合，为了获取生物或物体所需求的温度，需要及时准确的获取温度信息，同时完成对温度的预期控制，这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。因此，温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。 本次课题设计了一个低成本，高精度的恒温箱。该设计主要从硬件和软件两个方面出发： 1）在硬件上，选择AT89C52单片机为核心，采用了TL431组成2.5V的恒流源，并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器，通过ICL7135模数转换器采集数据，用LED数码管作为显示器，构成了一个恒温箱； 2）在软件上，设计了温度检测算法，并在C语言编程环境下，编写了相应的程序来实现所设计的算法。最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真，保证了算法的可行性。 通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足，该系统具有一定的局限性。 关键词：温度检测；AT89C52单片机；恒温箱；C语言编程

ABSTRACT Temperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions. In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software 1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the 2.5 V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn the ICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box; 2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulation experiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible. Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations. Keywords：Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ; C language programming

基于单片机的小型恒温箱

论文题目基于单片机的小型恒温箱驱动电路的设计与实现 姓名金慧娇 学院大连东软信息技术职业学院 专业嵌入式系统工程 指导教师孙丽飞讲师 备注 2012年6月3日

基于单片机的小型恒温箱驱动电路的设计与实 现 作者姓名：金慧娇 指导教师：孙丽飞讲师 单位名称：嵌入式系统工程系 专业名称：嵌入式系统工程 大连东软信息技术职业学院 2012年6月

Microcontroller-based small incubator the drive circuit design and implementation by Jin Huijiao Supervisor: Sun Lifei Dalian Neusoft Institute of Information Technology June 2012

毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 基于单片机的小型恒温箱——驱动电路设计 设计（论文）的基本内容： 随着科学技术的不断发展各企业对温度检测技术提出了更高的要求, 希望利用新的检测方法, 制造出适应性更强、精度更高、性能更稳定、并具有智能功能的新一代温度检测仪表。单片机在检测和控制系统中得到了广泛的应用 温度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量 而温度是一个模拟量，不能直接与单片机交换信息，采用适当的技术将模拟的温度量转化为数字量在原理上虽然不困难但成本较高，还会遇到其它方面的问题。因此对单片机温度控制系统的研究有重要目的和 意义。因此本系统采用AT89C51 设计了温度实时测量及控制系统 具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。另外, 此测控系统以及相关产品的研发, 既有利于推动工控技术的发展, 又能带来可观的经济效益和社会效益。 毕业设计（论文）专题部分： 题目： 设计或论文专题的基本内容： 学生接受毕业设计（论文）题目日期 第 1 周 指导教师签字：孙丽飞 2011年月日

恒温恒湿控制系统设计

生化处理的恒温恒湿控制系统设计 2007年第11期（总第108期） 宋奇光，伍宗富，梅彬运（湖南文理学院，湖南常德415000 ） 【摘要】以PLC为控制器，结合温度传感变送器、LED显示器等，组成 一个生化处理的恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压， 经处理后送给PLC。PLC将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后 根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任， 采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电 磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。 【关键词】生化处理；PLC；恒温恒湿 引言 生化处理系统是食品工艺的关键设备。在此以米粉生产工艺中的生化处理系统的蒸汽温湿度控制进行实用设计，其温度控制在0~100℃，误差为±0.5℃，可用键盘输入设置温度及LED实时显示系统温度，采用模糊算法进行恒温控制，将数字处理控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象，可以很大程度的提高控制效果和控制精度[1]。 1米粉生化处理的恒温恒湿系统现状与分析 1.1 现状 由于国内米粉生产设备厂家尚未掌握米粉的关键技术，使其制造的设备无法满足米粉生产的工艺要求。我们经过现场堪察，发现原有的连续式米粉生化处理恒温恒湿控制系统具有如下现状。 一是连续式米粉生化处理恒温恒湿箱的控制基本上是手动调节； 二是箱内各部位温度分布不均匀，实际温度波动太大（40-70℃），远远达不到生产要求（62.5℃±2.5℃），影响米粉的抗老化效果； 三是实际湿度也达不到生产要求，容易出现湿度偏高（米粉发泡）或者偏低（米粉起壳）的现象，严重影响米粉生产质量； 四是上层辅助加热管道分布不合理，容易使散落米粉焦化，影响产品质量。

智能温度控制系统

摘要 智能温度控制系统 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计编程的，其指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。 根据本温度系统的设计要求，该系统是由单片机和温度传感器与一体的综合设计，由于是用单片机采集温度信号，所以在之前必须对温度信号进行放大和转换，就应该选择放大器和A/D转换器，本系统要实现人工智能化，就必须有对温度进行设定，所以还需要设计键盘与单片机系统进行沟通。 关键字：单片机温度传感器键盘 A/D转换器放大器

目录 摘要 ........................................................................................................................... I 第一章绪论.. (1) 第二章设计要求 (2) 2.1 设计课题工艺过程简介 (2) 2.2 控制任务指标及要求： (2) 第三章系统设计思想 (3) 第四章硬件的选择 (4) 4.1 单片机的选择 (4) 4.2 温度传感器的选择 (4) 4.3 显示器的选择 (4) 4.4 键盘的选择 (4) 4.5 温度控制部分 (5) 4.6 自动推舟控制部分 (5) 4.7 实现方案 (5) 第五章硬件设计 (6) 5.1单片机基本系统： (6) 5.1.1 单片机8051 (6) 5.1.2 8155简介 (9) 5.2前向通道 (13) 5.2.3 温度传感器： (13) 5.2.4 运算放大器 (15) 5.2.5 A/D转换器： (18) 5.3 后向通道.................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4 人机对话通道 (20) 5.4.1 显示器： (20) 5.4.2 键盘 (23) 5.4.374922引脚说明及功能 (26) 5.5 其他外围器件 (26) 第六章软件设计 (29) 6.1 软件设计思路： (29) 6.2 程序设计流程说明： (29) 6.3 主程序流程图如下： (30) 6.4 键盘输入中断服务程序 (31) 6.5 温度检测子程序流程图 (31) 6.6 程序清单 (32) 结论 (37) 谢辞 (38) 参考文献 (39)

智能温度控制系统毕业设计开题报告

毕业设计开题报告 题目名称智能温度控制系统设计 学生姓名郑如顺专业电气信息工程班级10级一、选题的目的意义 温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，而当今，我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统，部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪。无法实现温度数据的测量与控制。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。 在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能难以提高，有些工艺过程其温度控制的好坏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。 此次的智能温度控制系统的设计基于此而设计，针对一些大型公共场合，为达到对其温度的良好控制，从实用的角度以AT89C51为核心设计一套温度智能控制系统。其控制温度不是一个点，而是一个范围。系统以AT89C51单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统。利用单片机采集环境温度值，以数字量的形式存储和显示，可以独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制，经过简单的运算发出各种控制命令，并能动态的显示当前温度值，设定目标控制温度值。同时，也可以作为数据采集装置，为上位机进行复杂运算决策提供数据来源。 该智能温度控制系统功耗低，本系统运行情况良好且经济可靠。能利用最少的资源对不同温度进行高精度的测量，信息性能可靠、操作便利，复杂的工作通过软件编程来完成，可以方便的获取结果，在实际的使用中获得了理想的效果。

恒温箱控制系统

学科代码：080601 学号：101401010078 贵州师范大学（本科） 毕业论文 题目：恒温箱自动控制系统 学院：机械与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 年级：2010级 姓名：周康 指导教师：吴志坚（讲师） 完成时间：2014年5月5日

摘要 恒温箱主要是用来控制温度,它为农业研究、生物技术测试提供所需要的各种环境模拟条件，因此可广泛适用于药物、纺织、食品加工等无菌试验、稳定性检查以及工业产品的原料性能、产品包装、产品寿命等测试。恒温箱供科研机关及医院作细菌培养之用;也可以作育种、发酵以及大型养殖孵化等用途。恒温箱控制系统能够自动温度控制、人工干预温度控制、远程温度控制等多功能的高性能装置。可以形成规模化和产业化，大范围的应用到现代化工业生产。本论文结合工厂中如何实现恒温箱控制，讨论大多数工业生产情况下对恒温箱中的温度进行有效控制的方法。因此采用以单片机为基础的恒温箱控制系统，单片机系统包括89C52处理器、扩展存储器27512及6264，并行接口芯片8255、8253、ADC0809、8279、掉电保护和复位以及看门狗电路等。具体方法是使用铂锗-铂热电偶进行温度数据采集，经过放大和滤波电路进行A/D转换，转换后的值再根据标准分度表转换成温度值，同时显示出来。并且通过CAN总线传输控制参数 关键词: 单片机、恒温箱、热电偶、CAN总线 Abstract The thermostat is mainly used to control temperature. It can provide many kinds of simulated conditions which are needed for agricultural research and biological technology

单片机课设报告—温度控制系统,恒温箱。我自己的作品,含有全部程序 全面详细

2011年电气工程及其自动化专业 《计算机原理及应用》课程设计任务书 班级：学号：姓名： 题目3 简易温度控制系统 设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。控制对象为自定。 图一恒温箱控制系统 （一）设计要求如下 （1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃ （2）用十进制数码显示实际温度和设定温度。 （3）显示加热器工作时间。 （4）显示加热器的工作状态：加热、恒温保持。 （5）温度控制的静态误差≤2℃。 （6）当温度越过上限时（自己设定），声光报警 （二）扩充功能： （1）控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。 （2）显示调节时间和超调量

目录 摘要 (1) 第一章硬件设计 (2) 1.1控制电路和显示电路方案与选择 (2) 1.2测温电路方案选择 (2) 1.3调温电路方案选择 (3) 1.4硬件电路设计 (3) 1.4.1 温控系统硬件接线原理图 (3) 1.4.2 单片机设计 (3) 1.4.3 温度传感电路设计 (4) 1.4.4 温控电路的设计 (5) 第二章软件设计 (6) 2. 1 主程序设计 (6) 2.2 DS18B20初始化程序设计 (7) 2.3 DS18B20读写子程序设计 (7) 2.3.1 DS18B20写入子程序框图 (8) 2.3.2 DS18B20读取子程序框图 (9) 2.4 键盘扫描子程序设计 (10) 2.5 温度调节子程序设计 (11) 第三章实物调试 (13) 第四章功能总结 (16) 附录 (20) 附件一：电路原理图 (20) 附件二：程序 (21)

基于PLC的恒温控制系统毕业设计开题报告

化工学院信息与控制工程学院 毕业设计开题报告 基于PLC的恒温控制系统 The teperature control systmem based on PLC 学生学号：09540235 学生：青民 专业班级：测控0902 指导教师：明丽 职称：副教授 起止日期：2013.3.04～2013.3.22

吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology

机之间信息交换，实现温度在线监测和控制，并对各个测量温度的大小和变化趋 势进行实时显示。控制系统装置结构图如图1所示。 图1 恒温控制系统装置结构图 技术路线： 1.硬件系统：本次设计采用西门子S7-300系列PLC作为系统控制器的核心处理系 统，除核心处理系统外，还包括温度监控系统、伺服系统以及数码显示系统等三 大部分。 2.软件系统：使用STEP7-5.4编程软件编写控制程序对PLC编程、调试、监控， 并用WinCC监控组态软件设计恒温系统监控界面，实时显示各个温度的大小和 变化曲线，实现温度在线监测和控制。 能够取得的预期成果： 本次设计利用S7-300常规PID控制器对水箱的温度进行控制,可以获得满足工业控制要求的控制效果，能减小超调量和调节时间，而且其抗干扰能力也大大加强。采用上位机来实现与PLC连接使其呈现出强大的功能，高速的计算，通讯能力使其能完成比较复杂的算法。 采取方案的可行性分析： 根据恒温控制系统的要求，本设计由S7-300PLC作为中央处理单元，WinCC作为监控组态软件，实现恒温控制系统实时监控。系统由硬件和软件两部分软件构成。本设计由PC机作为上位机对整个系统进行监控，S7-300PLC作为下位机完成具体控制要求，上位机与下位机之间的通信通过以太网的联接来达到通信的状态要求，以便更好的完成对系统的监控。

智能恒温控制系统设计精编版

智能恒温控制系统设计 精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】

无锡工艺职业技术学院 毕业设计（论文） 题目：智能恒温控制系统设计 院系：电子信息系 专业：应用电子技术 学号： 学生姓名：方久磊 指导教师：路红娟 职称：高级工程师 2016年 04 月 25 日 目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3 前言------------------------------------------------------------------------------------------------------4

4 摘要 本课题设计是一个以AT89C51单片机为主控制模块，从而实现了根据温度设定，自动调节相应的温度，这个设计中包括了感应模块、加热制冷装置、单片机模块、存储模块、驱动模块、时钟模块和键盘输入模块，显示模块共同组成。本课题侧重于时钟模块、输入模块和存储模块进行方案论证，该系统电路结构简单、温控效果好、操作方便、智能化程度高。 关键词：AT89C51单片机 DS1302时钟模块 FM24C256 存储器 前言 智能恒温控制系统已在很多生产领域中得到广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。而在国内随着嵌入式系统开发技术的快速发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。传统的恒温控制器多由继电器组成，但是继电器的触点的使用寿命有限、故障率偏高，稳定性差、无法满足现代的温度控制要求。而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。将嵌入式系统应用在温度控制系统中。使得智能恒温控制变得更小型，更智能化。在温度控制系统在工业生产环节中，存在惯性大、滞后大、非线性、温度变化缓慢等的不利因素，使得控制性能难以提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量；由于环境的不同恒温控制系统无法改变，无法做到随环境的变化而改变内部恒定的温度值。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

基于单片机的恒温箱课程设计(参考模板)

成都理工大学工程技术学院 《恒温箱控制系统》课程设计报告 系别：自动化工程系 专业：自动化 姓名：杜亮 学号： 201120307202 2014年6月16日

摘要 温度的测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。随着微电子技术的发展，各种高性能的半导体集成温度传感器，在温度测控领域得到了极为广泛的应用。恒温箱的智能控制系统是用半导体温度传感器做测温器，用单片机控制温度平衡，最终达到恒温的目的。 本文对系统所能实现的功能做了简单介绍，并简单介绍了系统使用的51单片机的性能和发展情况；同时对DS18B20做了介绍。 本文重点介绍了系统硬件的分析与设计，对硬件各部分的电路一一进行了介绍。绘制了电路原理图，并进行了电路的焊接，完成了系统的硬件调试。根据硬件的设计和系统所要实现的功能，本设计对软件也进行了设计，并经过反复的模拟运行、调试，完成了系统的软件设计，最后形成了一套完整的智能温度控制系统。 关键词：温度平衡 DS18B20 51单片机

目录 摘要 ............................................................................................................................................. - 1 - 目录 ............................................................................................................................................. - 2 -前言 ............................................................................................................................................. - 3 -1 系统设计分析.......................................................................................................................... - 4 - 1.1 设计题目要求............................................................................................................... - 4 - 1.2 设计方案选择............................................................................................................... - 4 - 2 硬件电路设计.......................................................................................................................... - 5 - 2.1 硬件电路设计............................................................................................................... - 5 - 2.1.1 传感器................................................................................................................ - 5 - 2.1.2 温度传感器DS18B20 ....................................................................................... - 6 - 2.1.3 LED数码管显示电路........................................................................................ - 6 - 2.2 硬件总电路图............................................................................................................... - 7 - 3 程序设计.................................................................................................................................. - 7 - 3.1 程序设计介绍............................................................................................................... - 7 - 3.2 程序编写....................................................................................................................... - 7 - 4 总结 ....................................................................................................................................... - 14 -