单片机恒温箱温度控制系统的结构设计

单片机恒温箱温度控制系统的结构

设计

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、

1

2

Y112MHz

33pF

33pF

10uF

RST

+5V

+5V

R1

1K

R210K

RST 1

(RXD)P3.02

(TXD)P3.13

XTAL24XTAL15(INT0)P3.26(INT1)P3.37

(T0)P3.48(T1)P3.59GND 10

Vcc 20P1.719P1.618P1.517P1.416P1.315P1.214P1.1(AIN1)13P1.0(AIN0)

12P3.7

11

*AT89C2051

AT89C2051是一个20脚的双列直插封装(DIP)芯片。最小系统电路包括晶体振荡电路和手动复位电路，如图2。

本设计使用一片AT89C2051就代替了原来的8031、EPROM2732和地址锁存器74LS373，因为AT89C2051部的2KB EPROM和128B的RAM，对智能化温度传感器测试系统已能满足设计要求，而且降低了成本，结构设计也较精巧。

2、温度传感器

采用数字温度传感器DS18B20,与传统的热敏电阻相比, 他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms完成9位和12位的数字量, 并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线( 单线接口) 读写, 温度变换功率来源于数据总线, 总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电, 而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高，成本更低。测量温度围为～55℃～+125℃。C，在一10℃～+85℃。C围，精度为±0.5℃。DS1822的精度较差为±2℃。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。其引脚分布如图3所示

图3 DS18B20引脚图

(1) 引脚功能如下:

NC(1 、2 、6 、7 、8脚) :空引脚,悬空不使用。

VDD(3脚):可选电源脚,电源电压围3～5.5V。

DQ(4脚):数据输入/输出脚,漏极开路,常态下高电平。

(2) DS18B20测温原理

DS18B20的测温原理如图4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信

号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2 计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20在正常使用时的测温分辨率为0.5℃，如果要更高的精度，则在对DS18B20测温原理进行详细分析的基础上，采取直接读取DS18B20部暂存寄存器的方法，将DS18B20的测温分辨率提高到0.1～0.01℃。

图4 测温原理图

(3) DS18B20与单片机接口电路

P1.3口和DSl8B20的引脚DQ连接,作为单一数据线。U2即为温度传感芯片DSl8B20,本设计虽然只使用了一片DSl8B20 ,但由于不存在远程温度测量的考虑,所以为了简单起见,采用外部供电的方式,如图2.6所示。测温电缆采用屏蔽4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一对接VCC和地线,屏蔽层在电源源端单点接地。

图5 DS18B20与单片机接口电路

3、键盘显示电路

LED与控制器的连接有并行和串行方式。由于串行方式占用较少接口，因此得到广泛应用。显示电路中选用MAX7219作为LED驱动芯片。MAX7219是一个高集成化的串行输入/输出的共阴极LED驱动显示器。每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管。片包括BCD译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8×8静态RAM。外部只需要一个电阻设置所有LED显示器字段电流。MAX7219和控制器只需要三根导线连接，每位显示数字有一个地址由控制器写入。允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。使用者还可以选择停机模式、数字亮度控制、从1～8位选择扫描位数和对所有LED显示器的测试模式。

(1) 引脚功能

MAX7219是24引脚芯片，它的引脚排列如图2.7所示。各引脚功能如下：

1) DIN(1脚):串行数据输入端，当CLK为上升沿时数据被载入16位部移位寄存器。

2) CLK（13脚）：串行时钟脉冲输入端，最大工作频率可达10MHz。

3) LOAD（12脚）：片选端，当LOAD为低电平时，芯片接收来自DIN的数据，接收完毕，LOAD回到高电平，接收的数据将被锁定。

4) DIG0～DIG7（2、3、5、6、7、8、10、11脚）：吸收显示器共阴极电流的位驱动线，最大值可达500mA。

图6 MAX7219引脚图

5) SEGA～SEGG、SEGDP（14、15、16、17、20、21、22、23脚）：驱动显示器7段及小数点的输出电流，一般为40mA，可编程调整。

6) ISET（18脚）：硬件亮度调节端。

7) DOUT（24脚）：串行数据输出端；V＋，正电源。

8) GND（9脚）：接地。

(2)MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路

1） MAX7219的3个输入端DIN、CLK和LOAD与单片机的三个I/O口连接，DIG0～DIG7分别与八个共阴极LED的公共端连接，SEGA～SEGG、SEGDP分别与每个LED七段

动和小数点驱动端相连。电路图如图7所示。

2）键盘功能介绍

采用独立式按键设计，如图上图所示。由于只有四个按键，因此按键接口电路的设计比较简单，单片机P1.4～P1.7端口设定为输入状态，平时通过电阻上拉到Vcc，按键按下时，对应的端口的电平被拉到低电平。这样就可以通过查询P1的高4位来判断有门有按键按下按键各接一根输入线，一根输入线的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。通过读I/O口，判断各I/O口的电平状态，即可识别出按下的按键。4个按键定如下：

A、P1.4:S1功能键，按此键则开始键盘控制。

B、P1.5:S2加，按此键则温度设定加1度。

C、P1.6:S3减，按此键则温度设定减1度。

D、P1.7:S4发送，按此键将传感器的温度传送到上位机。

图7 MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路

4、驱动控制电路

(1) 热电制冷介绍

热电制冷原理：半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。当电流的极性如图8所示时，电子从电源负极出发，经连接片、P型半导体、连接片、N型半导体，最后回到电源正极。N型材料有多余的电子，有负温差电势。P型材料电子不足，有温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。这一点可用温差降低来证明。相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。直接接触的热电偶电路在实际的引用中不可用，所以用图8的连接方式来代替，实验证明，在温差电路中引入铜连接片和导线，不会改变电路的特性。简单地说当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收能量，成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸收和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

图8 半导体制冷原理图

(2) 驱动控制电路

光耦合双向可控硅驱动器是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件，它由入和输出两部分组成，输入部分为砷化镓发光二极管，该二极管在5mA～15mA正向电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分。连接电路如图9所示。输出部分为硅光敏双向可控硅，在红外线作用下可双向导通。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种“电-光-电”转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一壳体，彼此间用透明绝

缘体隔离。发光源的引脚为输入部分，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。

在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了“电-光-电”转换。在光电耦合器的部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小，使用共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。

在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作在开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号是，输入信号和输出信号之间存在一定的延时，不同结构的光电耦合器输入、输出延时时间相差很大。

图9 加热降温驱动控制电路

5、看门狗和上位机通信电路

(1) 串口通信功能实现

在实际的工作中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。串行通信是指:数据是一位一位按顺序传送的通信方式。它的突出优点是只需一对传输线(利用线就可以作为传输线)，这样就大大降低了成本，特别适用与远距离通信;其缺点是传送速度低。

(2)MAX232与单片机接口电路设计

图10为MAX232与单片机接口电路；通过它可以把单片机和计算机连接起来，实现远程通讯功能。

(3)看门狗与电源监控芯片介绍

由于工业现场对控制系统可能造成很强的干扰，为保证控制器在任何干扰条件下都能正常工作，就必须对单片机的运行进行监控，避免死机、程序跑飞或进入死循环。采用看门狗电路则可以大大提高整个系统的抗干扰能力态。

本系统选用MAX813L，该芯片能够监控电源电压、电池故障和微控制器的工作状态。MAX813L引脚功能如下：

1)MR(1脚)：手动复位输入，低电平有效。

2)PRI(4脚) 、PFO(5脚)：分别为电源故障输入和电源故障输出。

3)WDI(6脚)、WDO(8脚)：分别为看门狗输入和看门狗输出。

4)RESET(7脚)：复位输出。

MAX813L芯片主要特点：

1)复位输出：系统上电、掉电以及供电电压降低时，第7脚产生复位脉冲，复位脉冲宽度的典型值为200ms，高电平有效，复位门限值为4.65V。

2)看门狗电路输出：如果在1.6s没有触发该电路，则第8脚输出一个低电平信号。

3)手动复位输入：低电平有效，即第1脚输入一个低电平，则地7脚产生复位输出。

4)第4脚输入电压为1.25V时，第5脚输出一个低电平信号。

(5) MAX813L与单片机的连接

MAX813L的典型应用电路如图10所示，在软件设计中，P3.7不断的输出脉冲信号。如果因某种原因进入死循环，则P3.7无脉冲输出，于是1.6s后在MAX813L的第8脚输出低电平。该低电平加到1脚，使MAX813L产生复位输出，使单片机有效复位，摆脱死循环。另外，当电源电压低于限制值4.65V时，MAX813L也会产生复位输出，使单片机处于复位状态，不执行任何指令，知道电压电压恢复正常，以有效防止因电源电压较低使单片机产生错误的动作。

图10 MAX232与单片机接口电路

6、电源电路

图11 电源电路

电源电路虽然简单，但需要功能可靠，要有CBB电容和高品质的ELNA电容做退

藕，，设计所用的电源都是直流电源+5V，所用采用三端集成稳压器7805，可以方便的实现此功能，电路如图11所示

7、PID控制算法

(1) PID的数学模型

PID控制是一种比较成熟的控制理论,它通过比例、积分、微分三部分的合理组合可以用比较简单的方法获得令人满意的控制效果。PID的数学模型如图12表示：

图12 PID数学模型

给定值R(t)与实际值Y(t)构成控制误差:

E（t）=R（t）-Y（t）式2-1

PID控制器根据E(t)将误差的比例(P)、积分(I)、和微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制，其控制规律如式2所示:

U(t)=K

P [e(t)+

()

1

()

t

d

i

T de t

E t dt

T dt

+

?] 式2-2

U(t)——控制器输出函数;E(t)——控制器误差函数;

K P ——比例系数;T

i

——积分时间常数;T

d

——微分时间常数。

一个最简单的控制器可以只有比例部分，它能够产生与输入信号成比例的输出信号，所以误差一旦产生，控制器立即就有控制作用，使被控制量朝着减小误差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数K

P

。比例控制的缺点是不能在设置点和反馈点之间产生零误差(静差)，为了产生有限的输出信号，必须保持这种静

差。加大K

P 可以减小静差，但是K

P

过大会导致动态性能变坏，甚至会使闭环系统不

稳定。

为了消除这种静差，可以引入积分控制环节，积分环节能对误差进行记忆并

积分，即使只存在很小的偏差，也可以将其积分后作用于操作部分，有利于消除静差。但是积分作用具有滞后特性，它总是滞后于偏差的存在，这样会使系统易于振荡，结果往往超调，使被控变量波动很大。积分控制常用于补偿高精度的控制系统。

微分控制能对误差进行微分，敏感出误差的变化趋势，将预期的动作作用于操作部分，增大微分控制作用可以加快系统的响应，使超调量减小，增加系统的稳定性。缺点是微分控制对干扰同样敏感，使系统抑制干扰的能力降低。微分控制可用于补偿快速变化的控制系统。 (2) PID 控制规律的离散化

为了用计算机实现PID 控制，必须将式表示PID 控制规律的连续形式变成离散形式，才能通过编程实现。若设温度采样周期为T,第n 次采样得到的输入偏差为e n ,输出为U n 。 微分用差分代替 1

()n n e e de t dt T

--=

式2-3 积分用求和代替

()n

t

k k e t dt e T ==∑?g

式2-4

这样PID 控制器控制算法的离散形式改写为

1

1

[]n

n n n P n k d

k i

e e U K e e T T T T

-=-=+

+∑g 式2-5 这种算法的缺点是，由于是全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对E(n)进行累加，所以计算机工作量大。而且，因为计算机输出的U(n)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，u(n)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化，这种情况往往是生产实践中不允许的，在某些场合，可能造成重大的生产事故，因此产生了增量式PID 控制的控制算法。

所谓增量式PID 控制算法是指数字控制器的输出只是控制量的增量U(n)。当执行机构需要的是控制量的增量时，可由式导出提供增量的PID 控制算法。根据递推规律得:

1

0(1)(1)()[(1)(2)]n P i d j U n K e n K e j K e n e n -=-=-++---∑ 式2-6

用式2-5减去式2-6可得：

112[()(1)(2)]d n n P n n n n i T T

U U K e n e n e e e e T T

----=--+

+-+ 式2-7 改写成：

1{()(1)()[()2(1)(2)]}

n n P I D U U K E n E n K E n K E n E n E n -=+--++--+-

=(1)P I D U n P P P -+++ 式2-8 事实证明，对于PID 这样简单的控制器，能够适用于广泛的工业和民用对象，并以其很高的性价比在市场中占主导地分反映了PID 控制，但在工业控制过程中经常会碰到大滞位，充后、时变的、非线性的复杂系统，其中有的是非线性系统;有的带有延时和随机干扰;有的无法获得较准确的数学模型或者模型非常粗燥。对于以上这些系统，如果采用常规的PID 控制器，则难以整定PID 参数，因此比较难以达到预期的控制效果。同时，在实际生产现场，由于受到参数整定方法繁杂的困扰，常规PID 控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工矿的适用性很差。 三、软件设计

1、温度传感器DS18B20模块软件设计

DS18B20上电后处于空闲状态,需要控制器发能完成温度转换。DS18B20的单线通讯功能是分时完成的，具有严格的时序要求，而AT89C2051单片机并不支持单线传输,必须采用软件的方法来模拟单线的协议时序。DS18B20的操作必须严格按照协议进行。工作协议流程为：主机发复位脉冲初始化DS18B20→DS18B20发响应脉冲→主机发ROM 操作指令→主机发存储器操作指令→数据传输。

对DS18B20操作时，首先要将它复位。复位时，DQ 线被拉为低电平，时间为480～960us ；接着将数据线拉为高电平，时间为15～60us ；最后DS18B20发出60～240us 的低电平作为应答信号，这时主机才能进行读写操作。

进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从DQ 线的下降沿起计时，在15us 到60us 这段时间对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1；若为低电平，则写0，完成了一个写周期。在开始另一个写周期前，必须有1us 以上的高电平恢复期。每个写周期必须要进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从DQ 线的下降沿起计时，在15us 到60us 这段时间对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1；若为低电平，则写0，完成了一个写周期。在开始另一个写周期前，必须有1us 以上的高电平恢复期。每个写周期必须

要有60us以上的持续期。

读操作时，主机将数据线从高电平拉至低电平1us以上，再使数据线升为高电平，从而产生读起始信号。从主机将数据线从高电平拉至低电平起15us至60us，主机读取数据。每个读周期最短的持续期为60us，周期之间必须有1us以上的高电平恢复期。

温度转换读取温度数值程序流程如图13所示

图13 温度转换读取温度数值程序流程

2、显示程序设计

MAX7219上电时，译码方式、亮度调节、扫描位数、待机开关和显示检测5 个控制寄存器全部清零。对于MAX7219，串行数据以16位数据包的形式从DIN脚串行输入，在CLK的每一个上升沿一位一位的送入芯片部16位移位寄存器，而不管LOAD脚的状态如何。LOAD脚必须在第16个上升沿出现的同时或之后，但在下一个CLK上升沿之前变为高电平，否则移入的数据将丢失。

3、键盘程序设计

在按键的软件设计时考虑了按键去抖动技术问题。因为按键的无操作抖动很可能影响单片机对按键的判断，因此必须考虑去抖动问题。键盘的程序流程图如图14

图14 键盘的程序流程

4、PID控制程序设计

由式2-8可以改写成：

P(K)=P(K-1)+K

P [E(K)-E(K-1)]+K

I

·E(K)+K

D

[E(K)-2E(K-1)+E(K-2)]

=P(K-1)+P

P +P

I

+P

D

式3-1

根据式3-1编程，相应的程序框图如图15所示：

图15 PID算法程序流程图

5、主程序流程图及程序设计

(1)系统主程序流程图如图16所示。

有了各个功能块的软件实现方法，软件的总体设计就变得简单了，软件设计中一个重要的思想就是采用模块化设计，把一个大的任务分解成若干个小任务，分别编制实现这些小任务的子程序，然后将子程序按照总体要求组装起来，就可以实现这个大任务了。这种思路对于可重复使用的子程序显得尤为优越，因为不仅程序结构清晰，而节约程序存储空间。

图16 主程序流程图

(2)主程序设计

#include “AT89C2051.h”

#include

sbit TSOR=P1^7; //温度测试端

sbit DIN=P1^2; //MAX7219串行数据输入

sbit LOAD=P1^1; //MAX7219装载数据输入

sbit LCK=P1^0; //MAX7219时钟输入

sbit SCL=P3^2; //AT24C32信号线

sbit SDA=P3^3; // AT24C32数据线

sbit OUT0=P3^4; //控制制冷光耦

sbit OUT1=P3^5; //控制加热光耦

sbit weidog=P3^7; //看门狗

/************************* 全局变量

********************************/

#define uchar unsigned chau;

#define uint unsigned uint;

uchar temp1,temp2; //温度的整数和小数

uchar setb,sets,setg,setx;//预设定温度的百、十、个位和小数位

uchar xianb,xians,xiang,xianx;//显示温度的百、十、个位和小数位

uchar add_1,add_10;//

uchar count; //T0中断计数

uchar pid; //PID数值

bit outflag;//升温降温标志位

bit alert;

/************************* 函数声明*********************************/

void Init Interupt ();

/**************************键盘扫描*********************************/

uchar key ();

/********************* MAX7219子程序 *********************************/ void send(uchar add, dat)

/******************* 温度传感器子程序********************************/

void Delay15(); //延时15us

void Delay60(); //延时60us

void Delay100ms(); //延时100ms

void Write0TS(); //写DS18B20数据位0

void Write1TS(); //写DS18B20数据位1

void ReadTS(); //读DS18B20数据位

void ResetTS(); //复位DS18B20

void WriteBTS(); // 写1字节

void ReadBTS(); //读1字节

void InitTS(); // 初始化DS18B20

void GetTempTS(); // 读取测得的温度

/************************ 比较程序********************************/

Void compare();

/************************主程序************************************/

void main()

{uchar i,j;

uchar aa;// PID值

sp=0x50;

TSOR=1;// 1—wire总线释放

Delay(500);// 延时500ms

InitInterupt();// 初始化中断设置

setb=Ox00;

sets=Ox02;

setg=Ox03

setx=Ox05; //预设值23.5°C

count=0;

P1=0xff;

InitTS();//初始化DS18B20

send(Ox0c;Ox01);//设定停机方式

send(Ox0b;Ox07);//扫描7位

send(Ox0a;Oxf5);//亮度等级

send(Ox09;Oxff);//译码方式

while(1)

{ GetTempTS();//读取测得的温度

i=temp1;

if(i>=0‖i<=100)

{xianb=i/100;

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51单片机的温度控制系统

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

恒温箱温度控制系统的设计任务书

编号： 毕业设计任务书 题目：恒温箱温度控制系统的设计 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：孙卉 学号：1200120304 指导教师单位：机电工程学院 姓名：韦寿祺 职称：教授 题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发 2015年12月28日

一、毕业设计（论文）的内容 恒温箱广泛应用在医疗、工业生产和食品加工等领域，其对温度稳定性要求较高，如何实现对温度的精确控制是恒温箱温度控制系统的关键。温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等组成。目前，测量装置大多采用温度传感器采集温度，但是在常规的环境中，温度受其它因素影响较大，而且难以校准，因此，温度也是较难准确测量的一个参数，常规方法测量温度误差大、测量滞后时间长。当前，普遍使用单片机或者PLC实现恒温箱温度的智能控制，两种控制方式各有优势。本课题要求设计一种智能恒温控制系统，选择合适的控制方式实现温度的智能控制，具体任务如下： 1、收集有关恒温箱的文献资料，了解恒温箱的工作原理、工艺要求等，重点学习掌握恒温箱温度控制系统的构成、运行参数、控制特点等，选择合适的控制方式，制定恒温箱电热温度控制系统的控制方案。 2、建立恒温箱电热温度控制系统的数学模型，应用仿真软件进行仿真，选择调节器参数，分析系统稳态和动态控制性能指标。 3、完成恒温箱电热温度控制系统的硬件电路设计和相关控制软件程序的编写，绘制系统原理图，计算元器件参数，选择元器件型号。 4、制作演示模拟样机，进行软硬件联调。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 1、收集恒温箱温度控制系统的工作原理和控制方法的相关文献资料15篇以上，其中英文文献不少于2篇。 2、恒温箱电热温度控制系统的输入电源为单相220V，电加热额定功率5kW，温度调节范围室温~200℃，温度控制精度在±1℃以内。 3、恒温箱对加热电源电流的传递函数为18.4 e ，采用PID调节器或九点 1.2s 控制器设计恒温箱电热温度控制系统，选择单片机或PLC作为控制器。 4、演示模拟样机采用单相220V供电，自行定义加热功率，最高温度100℃，温度控制精度在±1℃以内。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、完成二万字左右的毕业设计说明书，要求原理正确，数据详实，文理通顺，格式规范；毕业设计说明书的英文摘要要求300个单词以上，内容与中文摘要一致，语句通顺，无语法错误；附15篇以上参考文献，其中英文文献不少于

恒温恒湿系统控制

——您身边的实验室工程专家 恒温恒湿系统控制 南京拓展科技有限公司是专业从事恒温恒湿、生物安全、理化检测等实验室整体规划设计、安装和运行保障为一体的高科技服务型企业，是实验室综合解决方案的提供者。 建设要求： 1、恒温恒湿室技术要求 a) 符合ISO、GB标准。 b) 根据甲方要求恒温恒湿实验室设置精度 c) 风速0.25m/s。 2、建筑要求 a) 建筑物周围无强磁场、震动、热源、异味、污染等。 b) 建筑物层高应在3.0m以上（梁下净空高度）。 3、恒温室建设要求 a) 送风方式为孔板式，上送风，下回风。 b) 室内净空高度为2.35-2.70m。 c) 无窗，减少门的数量。 d) 新建实验室的恒温室内不设上下水、供暖管线设施。改建实验室的恒温室内上下水、供暖管线设施应按规范作隔热防潮处理。 4、空调机房建设要求 a) 应建在有外墙的位置。 b) 独立供电系统和接地系统。 c) 设有上下水，下水作防异味处理。 5、保温墙面要求 λ=0.021～0.12Kcal/m·H·℃（λ=0.0244～0.1395w/m·k）范围内，吸水率不大于10%，热绝缘性能优，耐水性能好，难燃，绿色环保、尺寸稳定性能好的材料. 6、保温材料导热系数λ=0.0267～0.0289w/m·k，满足要求。

——您身边的实验室工程专家恒温恒湿空调系统的任务，是将室内的温湿度及洁净度控制在一定的波动范围内，以满足工业生产、科学研究等特殊场合对室内环境的要求。近年来，随着我国生产力的发展和科技水平的不断提高，恒温恒湿空调系统的应用场合越来越多，温湿度要求也不断提高。在电子、医药、计量、纺织、光学仪器和农业育种等领域，恒温恒湿空调系统的精度和可靠性直接关系着产品的品质以及实验结果的准确性。在系统的冷热源配置、空气热湿处理、气流组织和系统控制等方面均与舒适性空调系统存在较大差异。结合近年来典型工程实践，讨论恒温恒湿系统设计中需要注意的若干问题。 1. 室内环境参数的确定 恒温恒湿间室内环境参数的确定取决于产品、实验对像或实验设备的要求。不同的精度和可靠性等要求，往往使恒温恒湿系统的复杂性大不相同，也极大地关系到系统的初投资和运行费用。肓目地提高精度要求，往往会导致初投资和运行费用成倍增加；相反，如果精度要求过低，将可能直接导致生产、实验活动的失败。因此，在系统设计之前，需要暖通专业人员与使用方根据生产和实验对像的要求，准确地提出室内环境的要求。 主要包括： 1）控制区域。在某些生产、实验过程中，需要对整个房间的温湿度进行控制。但更多的情况是只须对特定的生产、实验区域进行严格控制。 2）基准温湿度。很多生产、实验要求基准温湿度为固定不变的值，例如很多计量实验要求的基准温度为22 ℃，一些纺织类的生产、实验要求基准相对湿度为65%。还有一些特殊的实验过程和气候室，要求室内的基准温湿度可以根据实验要求在较大范围内进行调整，此时需要确认其变化范围和变化时间。 3）温湿度精度。温湿度精度一般包括2方面的要求，即单一控制点的时间变化率和均匀度。在参数确认阶段，必须明确精度要求的涵义。均匀度要求一般针对温度精度，可以用垂直方向和水平方向的温度梯度要求的方式提出。 4）新风要求。新风要求一般根据室内工作人员数量提出。新风对室内环境扰动极大，因此新风量的确定应该尽可能合理、准确。由于一般恒温恒湿环境所需要的换气次数较多，因此不能采用最小新风比的方法确定。 5）可靠性要求。某些实验周期较长或重要的场合，对恒温恒湿环境的可靠性有明确要求，如要求系统可连续不间断运行若干时间。此时需要在设备的备用方面加以考虑。

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

基于单片机的模糊温度控制器的设计

基于单片机的模糊温度控制器的设计 1 引言 本文研究的被控对象为某生产过程中用到的恒温箱,按工艺要求需保持箱温100℃恒定不变。我们知道温度控制对象大多具有非线性、时变性、大滞后等特性, 采用常规的PID 控制很难做到参数间的优化组合, 以至使控制响应不能得到良好的动态效果。而模糊控制通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成的若干条规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制理论难以完成的自动化和智能化的目标, 但它也有一些需要进一步改进和提高的地方。模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差, 难以达到较高的控制精度, 尤其是在离散有限论域设计时更为明显, 并且对于那些时变的、非线性的复杂系统采用模糊控制时, 为了获得良好的控制效果, 必须要求模糊控制器具有较完善的控制规则。这些控制规则是人们对受控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而, 由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素的影响, 造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善, 都会不同程度的影响控制效果。为了弥补其不足, 本文提出用自适应模糊控制技术,达到模糊控制规则在控制过程中自动调整和完善, 从而使系统的性能不断完善, 以达到预期的效果。 2 自调整模糊控制器的结构及仿真 (1) 控制对象 一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数为: 式中: K———对象的静态增益; Tc———对象的时间常数; τ———对象的纯滞后时间常数。 本文针对某干燥箱的温度控制, 用Cohn-Coon 公式计算各参数得: K=0.181; Tc=60; τ=20。 ( 2) 自调整模糊控制器的结构 自调整模糊控制器的结构如图1 所示。

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

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。

单片机课程设计(温度控制系统)

温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:

2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)

5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。

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

组合式空调恒温恒湿的自动控制

组合式空调恒温恒湿的自动控制 【关健词】组合式空调恒温恒湿除湿 【摘要】如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求，是空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题，它采用了除湿优先的控制方法，利用最小能量能使该系统达到恒温恒湿控制精度。 我国为了更加快速与国际形势市场接轨，在原加入WTO的基础上，历经金融风暴后，大多数医疗手术室、电子、烟草、化工、制药、食品、民用建筑、商场、工业厂房及印刷等洁净空间，都感觉到无形的压力。这样强迫他们不断地更新设备、更新工业、更新观念，不断提高产品档次，提高产品质量。特别是国内的喷涂生产线，他们从国外引入先进的机器人喷涂生产线替代即将淘汰残旧的设备。这种机器人喷涂生产线对环境要求很高，温湿度不稳均会影响产品的外观及喷涂率，甚至导致涂料成本增加、喷涂不匀等质量问题。面对这烦恼的问题，恰好遇到了组合式空调，它完全可以满足工艺要求。按国家相关标准要求，室内温度要求±1℃，相对湿度要求±5%。如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求，成为了空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题，它典型结构如图1所示。 图1 组合式空调结构示意图 根据喷涂生产线对空气的质量精度要求不同、南北方气候差异，选配较合理功能段的组合式空调对空气进行混合、加热、冷却、加湿、除湿、过滤等处理也相当重要，满足车间温湿

度时积极提倡节能回收。除湿是恒温恒湿系统空气处理过程中必不可少的环节，在空调系统中常采用冷冻除湿技术。因为制冷系统既要控制温度又要控制湿度，而被控制室内的温湿度也是密切关联，所以较难符合被控制生产线所要求达到理想的温湿度精度。空气成分的温湿度是密切关联，如：温度精度≤±1℃与湿度精度≤±1%相比，湿度较难控制。因此±1%湿度所对应的温度精度≤±1℃。假设在12℃结露点上空气的含水率保持恒定，但空气温度在1.0℃之间变化，那么相对湿度就在47%和53%之间波动，0.2℃的空气温度变化将引起大于0.5%的相对湿度的变化。这一点可查空气H-D图（焓湿图）可以得到证明。组合式空调系统中表冷器有降温和除湿双重功能，致它接受两个控制量的控制，至于它在某一时刻接收那个信号控制，需要看哪个参数先满足要求而定。对于室内有散湿负荷，特别是湿负荷变化大的对象（生产线），无疑是十分合适的，因为它不是控制固定露点温度来确保室内相对湿度。虽然有人称它为无露点控制方式，但是这并不意味着经表冷器处理后的空气不必再处理到相应的露点温度。要除湿从原理上说，必须把空气处理到相应的露点.这样的控制方式把它称为不定露点温度控制。这样经此处理的冷气进入房间后，除非室内有大量显热负荷，在大多数情况下，都会导致室内过冷，相对湿度显得过高。实际运行过程中控制器选择的控制信号多半是来自湿度控制器的信号，于是避免冷热抵消，该系统将在消耗最低能量下运行。组合式空调是针对室外空气的经过过滤处理后用风机以一定的风量送往室内，来调节室内的空气。F6、F9袋式及G4板式的过滤器作用是除去空气中的细菌来提高空气洁净度；调节冰水比例阀控制表冷器冰水流量对空气进行制冷和除湿；调节加湿比例阀控制干蒸汽加湿器过热蒸汽流量对空气进行加湿处理；调节加热比例阀控制加热盘管过热蒸汽流量进行加热处理。自控系统采用西门子CPU226CN为控制核心的PLC，由温湿变送器采集0-10V的温湿度信号送到A/D模EM235，通过PLC的PID运算，输出D/A模块EM232由信号0-10V调节控制比例阀的运行控制温湿度；风量变送器采集0-10V的风量信号经过变换和计算，输出控制变频器的运行控制风量。所有控制状态和有关数据可以在触摸（HMI）监控显示。控制系统构成如图2所示，I/O接线示意图如图3所示，触摸屏（HMI）监控图如图4所示。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

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

恒温箱的PID控制-自动控制原理课程设计报告

恒温箱的PID控制 摘要：为满足生产生活中对稳定温度的需求，恒温箱是必不可少的。用PID调节方法控制恒温箱的温度，保证温度在标准范围内稳定。在完成任务的基础上，采用PID整定方法或通过改良PID控制器实现稳、准、快的要求，并在调节过程中发现、整理如何调节PID参数相对最优。 Abstract:To meet the needs of production in the life of stable temperature, constant temperature box is indispensable.Control the temperature of the incubator with the PID method, guarantee the stability of the temperature within the scope of the standard.On the basis of completing the task, using PID setting method or through improved PID controller to realize steady, accurate, fast, and found in the process of adjusting and sort out how to adjust the relative optimal PID parameters. 关键词：PID，恒温箱，整定方法 Key word:Proportion Integration Differentiation,incubator,Setting method

基于单片机水温控制系统

基于单片机水温控制系统 摘要：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。本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统，能实现在40℃~90℃X围内设定控制温度，且95℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。整个系统核心为SPCE061A，前向通道包括传感器及信号放大电路，按键输入电路；后向通道包括三部分：LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行PID运算处理，以调节加热功率大小。同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。通过验证取得了较满意的结果。

关键词：码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、仿真 目录 1 引言1 1.1水温控制系统概述1 1.2本设计任务和主要内容2 2 基于单片机水温控制系统设计过程2 2.1水温控制系统总体框图2 2.2总体方案论证3 2.3 各部分电路方案论证4 2.4键盘及数字显示结合5 2.5温度设定和传送电路6 3硬件电路设计与计算6 3.1 温度采样和转换电路6 3.2 温度控制电路8 3.3 单片机控制部分9 3.4键盘及数字显示部分9 参考文献9

水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID 调节参数值以取得佳性能。 本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。

恒温恒湿控制软件..

富田恒温恒湿控制软件 目录 一、引言 1、编写目的........................................３ 2、参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 3、术语和缩写词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 二、软件概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 1、产品介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 2、使用对象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 3、产品特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 三、运行环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ １、硬件环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 2、软件环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 四、系统软件安装、缷载．．......．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 1、安装程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 2、卸载程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 五、软件功能介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．9 六、软件控制系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 1、温度控制程序简述．．．．．．．．．．．．．．．．．.........．．．．11 2、风机控制程序简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3、PID控制系统程序简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13