温度监控系统设计报告
数理与信息工程学院课程设计
题目：温度监控系统设计报告
专业：计算机科学与技术（专升本）
班级：056
姓名：陈斌斌学号：05191101 实验地点：数理与信息工程学院
指导老师：余水宝
成绩：
( 2006.6 )
目录
第1节引言 (1)
第2节系统的硬件配置 (3)
2.1硬件介绍 (3)
第3节温度控制系统的组成框图 (6)
第4节温度控制系统软件设计 (7)
4.1M ICROCHIP PIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。 (7)
4.2单片机控制流程图 (8)
4.3温度变换程序模块 (9)
4.4温度非线性转换程序模块 (9)
第5节通信协议的设计 (10)
5.1软件设计 (10)
5.1.1 通信协议概述 (10)
5.2.1 通信协议处理流程 (11)
5.3单片机软件设计 (14)
5.3.1波特率 (14)
5.4通信协议设计结论 (18)
5.4.1通信可靠性分析 (18)
5.4.2通信速度分析 (19)
总结 (20)
参考文献 (21)
温度监控系统设计报告
数理与信息工程学院 05计算机专升本陈斌斌
指导教师：余水宝
第1节引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。
本节重点讲述传感器技术。
作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感
器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类
传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用
途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而
开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述
了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。
本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装
可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度
检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方
便，控制灵活等优点。
本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度
显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。
第2节系统的硬件配置
2.1硬件介绍
计算机工作的外围电路设备
（1）温度传感器
温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下：
①补偿型NTC热敏电阻 B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备。
②主要技术参数：
时间常数≤30S
测量功率≤0.1mW
使用温度范围-55～+125℃
耗散系数≥6mW/℃
额定功率0.5W
③降功耗曲线：
图2.1.1温度传感器功耗曲线图
（2）核心处理单元MicroChip PIC16F877A单片机
MicroChip PCI16F877A单片机主要性能：
具有高性能RISC CPU,仅有35条单字指令。
除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。
运行速度：DC-20M时钟输入,DC-200ns指令周期。
8K*14个FLASH程序存储器,368*8个数据存储器（RAM）字节。
引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容,中断能力（达到14个中断源）。
8级深度的硬件堆栈,直接，间接和相对寻址方式。
上电复位（POR）,上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。
监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器。
可编程的代码保护,低功耗睡眠方式,可选择的振荡器。
低功耗，高速CMOS FLASH/EEPROM工艺。
在线串行编程(ICSP),单独5v的内部电路串行编程(ICSP)能力。
处理机读/写访问程序存储器,运行电压范围2.0v到5v。
高输入/输出电流25mA。
低功耗：
在5v,4MHz时典型值小于2mA。
在3v,32KHz时典型值小于20uA。
典型的静态电流值小于1uA。
外围特征：
Timer 0 ：带有预分频的8位定时器/计数器。
Timer 1 ：带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟时在SLEEP期间仍能工作。
Timer 2 ：带有8位周期寄存器，预分频和后分频器的8位定时器/计数器2个捕捉器，比较器和PWM模块。
其中：捕捉器是16位的，最大分辨率为12.5nS。
比较器是16位的，最大分辨率为200nS。
PWM最大分辨率为是10位。
10位多通道模/数转换器。
带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP。
带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI）。
带有RD,WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口。
带有降压的复位检测电路。
（3）RS-232-C接口电路
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。
①接口的信号内容实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号。
②接口的电气特性在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑。“1”，-5~-15V；逻辑“0” +5~ +15V 。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。
③接口的物理结构 RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。
④传输电缆长度由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10~20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。
图2.1.2 Max232结构图
（4）继电器
继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培养液温度的监测和自动控制
（5）半导体降温片及电阻加热丝
①半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，
能够将电能直接转换为热能，效率较高。其工作原理如图2.5.1：
图2.5.1半导体降温片工作原理图
②本控制系统是对生物培养液进行温度监控，过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。
第3节 温度控制系统的组成框图
3.1 温度控制系统的组成:采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见图3.1。其中数字控制器的功能由单片机实现。
图3.1温度控制系统的组成框图
3.2 温度控制系统结构图及总述
图3.2中温度传感器和Micro Chip PIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集培养皿内的温度信号。温度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量与培养皿内的温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。培养皿内的温度设定值由Micro Chip PIC16F877A单片机中程序设定。由Micro Chip PIC16F877A单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由加热和降温电路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。同时通过电平转换电路把当前温度传输到商用计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中的温度，正常情况下温度控制由Micro Chip PIC16F877A单片机自动控制。必要时，计算机也可以通过软件来强制改变培养皿中温度。
第4节温度控制系统软件设计
4.1 Microchip PIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图
5.1.1所示。
图4.1.1单片机温度控制系统软件结构图
4.2 单片机控制流程图
图4.2.1单片机控制流程图
4.3 温度变换程序模块
温度传感器在12℃到60℃输出2.52V—1.02V，温度起点为12℃，满量程为48℃。Micro Chip PIC16F877A单片机内嵌的10位A/D转换器对应输出的数字量为0000000000B~1111111111B（0~5V），应用以下变换公式进行变换：
A X =A
+(A
M
-A
)(N
X
-N
)/(N
M
-N
)
式中，A
为一次测量仪表的下限。
A
M
为一次测量仪表的上限。
A
X
实际测量值。
N
仪表下限对应的数字量。
N
M
仪表上限对应的数字量。
N
X
测量值对应的数字量。
4.4 温度非线性转换程序模块
采用折线拟合法进行线性化处理
如图5.4.1所示，分为以下几段：
当1.73V≤Ax<2.52V时，T℃=0.06*WN+12
当1.40V≤WN<1.73V时，T℃=0.03*WN+25
当1.24V≤WN<1.40V时，T℃=0.016*WN+40
当1.06V≤WN<1.24V时，T℃=0.018WN+50
图5-1
图4.4.1 温度分段线限等效图
第5节通信协议的设计
由于温度采集和实施控制是通过单片机控制系统实现，而微机完成温度监控，所以需要采用单片机和微机之间的通信协议。本设计应用条件为传输距离不超过15米的短距离数据传输，且传输数据量较小，所以采用在控制领域里应用较广泛RS232C串行通信方式。
针对近程小批量的数据通信，设计时采用3 线制（RXD ，TXD ，GND）软握手的零MODEM方式。即：将PC机和单片机的“发送数据线（TXD）”与“接收数据（RXD）”交叉连接，二者的地线（GND）直接相连而其它信号线如握手信号线均不用，而采用软件握手。这样即可以实现预定的任务，又可以简化电路设计节约了成本。
由于RS232C是早期为促进公用电话网络进行数据通信而制定的标准，其逻辑电平与TTL， MOS 逻辑电平不同。逻辑0 电平规定为+5~+15V之间，逻辑1是电平为-5 ~-15V 之间。因此在将PC机和单片机的RXD和TXD交叉连接时，必须进行电平转换。
下图即为通信时的硬件连接图，其中器件MAX232完成逻辑电平转换的任务。
图5.1 电平转换电路图
注：在PC机中9针RS232接口中：2线：RXD， 3线：TXD， 5线：GND
而在25针的RS232接口中：3线：RXD， 2线：TXD， 7线：GND
5.1软件设计
在进行数据通信的软件设计时，必须解决好两个方面的问题：一是可靠性，二是速度。而这两方面的问题，可靠性是第一位的,速度只能是在可靠的基础上的速度。可靠快速转输的实现，需要PC-单片机软件以及通信协议等各个环节的可靠和其间的相互配合。
5.1.1 通信协议概述
在设计PC-单片机通信协议时，需说明一点：在本系统的实际通信中，PC机是主控者单片机只是被动接收者。采用这种通信协议较双方互为主控者时简单。
本通信协议的设计思想是基于帧传输方式。即在向RS232串口发送命令信号，应答信号及数据信号时，是一帧一帧地发送的。为了使数据快速可靠地传输，将每一帧数据唯一对应一命令帧。此时传输数据即执行命令具体如下：
(1) 在PC读数据时，遵循“读命令-等数据-报告”，即PC下达一命令，等待接收数据，根据所接收数据的正误向应用程序报告此命令的执行情况。
(2) 在PC写数据时，遵循“写命令-等回应-报告”，即PC下达一写命令（此时所要写的数据含于此命令中），等待单片机发来的“已正确接收”的回应信号，并向应用程序报告此命令执行完毕。
(3) 如果在转输过程中，其间PC或MCU所接收任何一帧信号出现错误时，均会向对方发送重发此帧信号的请求。如果连续三次转输失败，则退出通信并向应用程序报告。
5.2.1 通信协议处理流程
(1) 数据分帧与数据重组
图5.2.1串口数据发送过程
图5.2.2串口数据接受过程
将应用程序发送过来的数据作为一个数据流放在发送缓冲区中，通过通信协议进行分帧──切割──发送。在接收端，分帧的数据去掉帧头重新组合到接收缓冲区中，交给应用程序处理，发送过程的示意如图5.2.1，接收过程的示意图如图5.2.2。
单片机串口通信软件设计流程图
图5.2.3单片机串口通信软件流程图
5.3 单片机软件设计
我们知道影响数据转输产生错误的因素有：转输线分布参数上下位机间的波特率误差现场干扰等。而针对近程小批量数据的通信，下位机的波特率误差性是影响可靠通信的最主要因素。所以在单片机软件的设计时应重点考虑并设置好波特率。
5.3.1波特率
（1）波特率误差来源分析
①单片机的振荡电路是由晶体及电容C1 和C2 构成。晶振频率主要由晶体的因有频率决定，同时也与电容C1、C2及外界温度有一定的关系。另外，晶体频率的标称值与实际值也不可能完全一致。
②波特率最大允许误差分析
在异步串行通信方式1中单片机以16倍波特率的采样速率对接收数据（RXD）不断采样，一旦检测到由1到0的负跳变，16分频计数器立刻复位，使之满度翻转的时刻恰好与输入位的边沿对准。16分频计数器把每个接收位的时间分为16 份，在中间三位即7 ，8 ，9 ，状态时位检测器对RXD 端的值采样，并以3取2的表决方式确定所接收的数据位。由此可见，当波特率的误差使得在接收某位数据位时，采样点离该位的中点半位间隔时将会对该位采样两次。即：欲使接收的第N位为正确位时，须满足下式成立：
所允许的波特率误差N > 0.54
故当所传输的一帧数据为10 位时，所允许的最大的波特率允许误差为5 %对于其它常用的8位，9位，11位，一帧的串行传输，其最大的波特率允许误差分别为6.25%，5.56%，和4.5%。
③减小波特率误差的措施
我们知道使用离散度小的晶振是减小波特率误差的关键。如果，晶振的离散度已超过所允许的范围，此时不宜用其标称值，可以采用测量其波特率的方法来得出实际的晶振波特率值。
（2）单片机软件的实现
①设置通信方式和波特率的值例
……………………
……………………
……………………
MOV SCON,#50H 初始化串口设为方式1
MOV TMOD,#20H 利用定时器1为波特率发生器并设为模式2
MOV PCON,#XXH 设置SMOD值
MOV TH1,#XXH 设置定时器初始值
SETB TR1 启动定时器1
…………………………
…………………………
…………………………
②等待接收PC机发来的信号帧并按通信协议作出相应响应。
本设计使用的单片机程序如下：
org 0000h
mov sp,#50h
LOOP1: MOV 3AH,#01H ;置路数为1
mov r0,#30h ;保存数据区首址给R0
mov dptr,#7ff0h ;P2.7=0，指向IN0（第一路）
mov 3bh,#08h ;通道总数为8
read:
movx @dptr,a ;启动A/D转换
nop
nop
nop
acall wait ;等待A/D转换
movx a,@dptr ;读转换结果
mov @r0,a ;保存转换结果
BIND: PUSH DPL ;取温度值
PUSH DPH
MOV DPTR,#0500H
MOV A,@R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV 40H,A
BIN2BCD: ;二进值码转换BCD码程序MOV R1,#43H
MOV 43H,#00H ;转换前将BCD码清零
MOV 44H,#00H
MOV R3,#8 ;移动8次，
START: MOV R1,#43H ;转换后BCD码地址
MOV A,40H
RLC A
MOV 40H,A
MOV R2,#02H ;转换后BCD码字节数BCDCHG: MOV A,@R1
ADDC A,ACC
DA A
MOV @R1,A
INC R1
DJNZ R2,BCDCHG
DJNZ R3,START
pop dpH
POP DPL
chanf: mov a,3Ah ;显示缓冲区地址分配
anl a,#0FH
mov 48h,a
mov a,44h
anl a,#0FH
mov 4ah,a
mov a,43h
anl a,#0FH
mov 4ch,a
mov a,43h
swap a
anl a,#0Fh
mov 4bh,a
disp: acall sym ;调用判断热电阻是否正常或温度是否超限子程序
acall zero1 ;调用消隐“0”子程序
push dpl ;显示子程序
push dph
mov dptr,#tab ;取段码表首址
MOV 28H,#1eH
MOV 29H,#066H
dsp1: mov a,48h ;显示路数
movc a,@a+dptr ;查显示数据对应段码
mov p1,a ;送段码
clr p3.4
acall dll
setb p3.4
dsp2: clr c ;判断温度是否为负。如是，显示负号mov a,@r0
subb a,#56h
jc plus
mov 49h,#0bfh
ajmp ka
plus: mov 49h,#0ffh
ka: mov a,49h
mov p1,a
clr p3.3
acall dll
setb p3.3
dsp3: mov a,4ah ;显示温度值百位
movc a,@a+dptr
mov p1,a
clr p3.2
acall dll
setb p3.2
dsp4: mov a,4bh ;显示温度值十位
movc a,@a+dptr
mov p1,a
clr p3.1
acall dll
setb p3.1
dsp5: mov a,4ch ;显示温度值个位
movc a,@a+dptr
mov p1,a
clr p3.0
acall dll
setb p3.0
DJNZ 29H,KK1
MOV 29H,#01H
DJNZ 28H,KK1 ;延时，时间未到，循环显示该路温度值
AJMP KK2
KK1: AJMP DSP1
KK2: pop dph ;时间到，显示下一路
pop dpl
inc r0
inc 3ah
inc dptr
djnz 3bh,fturn ;8路未显示完，显示下一路
ajmp loop1 ;8路显示完，从第一路开始显示
fturn: ajmp read
SYM: mov a,@r0 ;判断热电阻是否正常或温度是否超限子程序clr c
subb a,#1eh
jnc sym1
mov 4ah,#0bh ;热电阻开路或温度超过50度，显示“HHH”
mov 4bh,#0bh
mov 4ch,#0bh
ajmp sym3
sym1: mov a,@r0
subb a,#0dbh
jc sym3
mov 4ah,#0ch ;热电阻短路或温度低于-120度，显示“-LLL”
mov 4bh,#0ch
mov 4ch,#0ch
sym3: Ret
zero1: ;消隐“0”子程序
mov a,4ah
jNz zero2
mov 4ah,#0Ah
mov a,4bH
jnz zero2
mov 4bh,#0ah
zero2: ret
wait: mov r4,#03ah ;等待子程序
djnz r4,$
ret
dll: MOV R7,#015H ;延时子程序
DL1: MOV R6,#01aH
DL2: DJNZ R6,DL2
DJNZ R7,DL1
RET
TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H
DB 99H,92H,82H,0F8H
DB 80H,90H,0ffh,89h,0C7h ;其中0FFH是消隐“0”用
ORG 051EH
TAB2:
DB32H,31H,30H,2FH,2EH,2DH,2CH,2BH,2AH,29H,28H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,2 1H,20H,1FH,1FH
DB1EH,1DH,1CH,1BH,1AH,19H,18H,17H,16H,15H,14H,14H,13H,12H,11H,10H,0FH,0EH,0 DH,0CH,0BH,0AH
DB0AH,09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,02H,01H,0H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07 H,08H,09H,09H
DB0AH,0BH,0CH,0DH,0EH,0FH,10H,11H,12H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18H,19H,1AH,1 BH,1CH,1DH,1DH
DB1EH,1FH,20H,21H,22H,23H,24H,25H,26H,27H,28H,28H,29H,2AH,2BH,2CH,2DH,2EH,2 FH,30H,31H,31H
DB32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,3AH,3AH,3BH,3CH,3DH,3EH,3FH,40H,41H,42H,4 4H,45H,45H,46h
DB47h,48h,49H,4AH,4BH,4CH,4DH,4DH,4EH,4FH,50H,51H,52H,52H,53H,54H,55H,56H,5 7H,58H,58H,59H
DB 5AH,5BH,5CH,5DH,5EH,5FH,60H,61H,61H,62H,63H,64H,65H,66H,67H,68H,69H,6AH DB 6AH,6BH,6CH,6DH,6EH,6EH,6FH,70H,71H,72H,73H,73H,74H,75H,76H,77H,78H
END
5.4 通信协议设计结论
5.4.1通信可靠性分析
通信的可靠性主要体现在所使用通信协议的可靠性上，本通信协议的可靠性主要有两点理论基础：
(1)通过判断帧头起始字符来决定一帧的开始，这样就避免了部分数据进入到内部
数据处理之中。这个可能性在1/256，通过停止位的判断可将这个可能性再降低1/256。另外通过帧类型字节的判断可使之进一步降低。
(2)校验字将整帧信号进行异或校验则使误收的可能很小。如果将此异或校验改为CRC校验则出错的可能性更是微乎其微了。本通信所用协议具有纠错功能，这体现在当PC 发送或接收数据时，当所接收的应答信号出现失误时，将重新发送或接收此帧数据，直至接收到了正确的应答，具体在程序中最多允许连续出错三次，超过后则放弃通信。在实际应用中，应用本通信时传输距离只有几米以内而且环境干扰比较小，从而从外部因素上进一步保证了通信的可靠性。
5.4.2通信速度分析
如果在不考虑错误发生的情况下，PC 机每发送一帧数据时需要附加12 个字节，其中8 个字节用于发送4 个字节用于应答PC 机。每接收一帧数据时，需要附加13 个字节其中5 个字节用于接收8 个字节用于应答。如：按每帧传送32个字节计算的话，其发送和接收的效率为为忽略PC和PIC16F877A单片机的处理时间计算。发送数据速率、接收数据速率计算公式如下：
发送数据速率：9600*32/44=6981bit/s
接收数据速率：9600*32/45=6826bit/s
这是理论上的速率，实际中还应包含PC和PIC16F877A单片机的处理信号帧，等待信号帧的时间。在本通信协议中，不会出现某信号帧已到达但PC或PIC16F877A单片机还未开始准备接收的现象。在实际应用中，因具体应用环境不同PC和PIC16F877A单片机处理信号帧的时间会有不同，所以具体速率值依具体应用而变化。
常见天气系统教学设计
2.5《常见天气系统》教学设计 一、教学目标 ［知识与技能］理解锋面系统和低压、高压天气系统的特点 ［过程与方法］i、学会阅读和绘制锋面示意图，低压、高压天气系统示意图。 2、培养学生的创新思维，理论联系实际的能力。 3、培养学生的探究精神。 ［情感态度与价值观］1、通过本节课学习，让学生懂得学科学，爱科学，能将所学知识运用于实 际，服务于社会。 2、通过分析天气变化，使学生懂得人类认识和改造自然的重要性。 二、教学重点 1 、掌握常见锋面系统和低压、高压天气系统的特点的特点。 2、能分析锋面天气图。 三、教学难点 3、理解冷锋、暖锋与天气的关系，低压、高压天气系统与天气。 四、教学准备 课件。 七、教学方法 1、采用多媒体的动画演示，增强认图、辨别图的能力。 2、采用理论联系实际的方法，课前观看电视《天气预报》节目。 3、师生合作，对比分析冷锋、暖锋与天气变化，低压、高压天气系统与天气。
简易天气图，简要分析锋面等天气系统的特点一、气团 讲解气团的定义、分类及性质，启发学生受同气团 以及单一气团控制情况下的天气特征。 二、锋面系统 讲解锋面的定义、特点。介绍锋面的形成过程及分 类。 ①课件演示冷暖锋的形成、移动过程，引导学生观察冷 暖锋与天气的关系，启发学生判断锋前和锋后。 归纳冷暖锋的区别 (1 )从气团运动状况来看：冷锋是冷气团主动移向暖气 团；暖锋是暖气团主动移向冷气团。 (2 )从降水来看：冷暖锋都形成降水，冷锋降水主要在 锋线之后，暖锋降水在锋线之前；冷锋形成的降水强度 大，历时短，多降暴雨；暖锋形成的降水强度小，历时 长，多为连续性降水。 (3 )从锋面坡度看：冷锋的锋面坡度陡，暖锋的锋面坡 度缓。 (4 )从天气状况看：(气温、气压) (5 )从付号看： (可介绍准静止锋与天气 影响我国天气的锋面主要是冷锋 观察冷暖气团的性 质差异，分析不同 气团控制情况下的 天气。 学生比较冷暖锋的 形成示意图并总结 其异同点 观察课件演示，分 组讨论，冷锋与暖 锋在移动过程中产 生的天气现象学生 展示自己的讨论结 果 让学生看课本的 冷、暖锋与天气图 总结出来 引导学生举例子说 明 为学习锋面 知识做铺垫 理解冷暖锋 的概念，区 别锋前和锋 后，雨区位 置。 培养学生观 察分析能 力。 培养学生观 察和归纳的 能力 拓展知识开 阔视野 (一)、活动：完成教材中45页活动内容1学生分析活动中提 出的5个问题。 让学生充分 的参与到教 学环境当中 让学生加深 冷锋对天气 的影响。
(完整word版)温度监测系统设计仿真与实现
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℃
组态王课程设计锅炉温度控制系统
锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对
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。
模电课设—温度控制系统的设计
目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741， NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
《常见的天气系统》教学设计
常见的天气系统 【课标要求】 （1）运用简易天气图，简要分析锋面、低压与高压等天气系统的特点。 （2）以某种自然灾害为例，简述其发生的主要原因及危害。 【教材分析】 本节教材内容由三部分组成：锋与天气，低压（气旋）、高压（反气旋）与天气，案例——台风、寒潮及其危害。锋与天气，低压（气旋）、高压（反气旋）与天气这两部分的内容都是先介绍一些基本概念，如气团（冷气团、暖气团）、锋（锋面、锋线）、低压（气旋）、高压（反气旋）、高压脊、低压槽等等，然后再说明受这些天气系统的影响，会带来怎样的天气或天气会有怎样的变化过程。最后都安排有一活动，这些活动既可以让学生运用所学的知识解决问题，又突出了对生活有用的地理。 为了解决学生学习上的难点，精心设计教学过程，将冷锋和暖锋的气流运行方向、锋面形成过程、锋面过境前——过境时——过境后的天气等利用多媒体手段进行对比讲解，便于学生观察理解；气旋、反气旋部分运用动画进行讲解（低压部分由教师示范讲解，高压部分由学生模仿讲解），这样既使复杂知识简单化，又培养学生动手实践能力和自主学习能力。 【教学目标】 一、知识目标 （1）掌握冷锋、暖锋的特点，以及它们过境前、过境时和过境后的天气状况。 （2）掌握低气压（气旋）系统与高气压（反气旋）系统的特点、对天气的影响。 二、能力目标 ⑴掌握各天气系统活动规律和处在不同天气系统及其不同部位的天气特点，利用天气图 进行天气形势分析预报 ⑵能够说明这些天气系统是如何对所到达地区的天气产生影响的，能够结合当地情况分 析天气系统对人们生产生活的影响 ⑶通过对冷锋与暖锋天气系统的对比分析来实现学生地理综合分析能力的提高，同时建 立地理空间思维的习惯。 三、情感目标 ⑴通过本节课学习，让学生关注身边的地理现象，培养探究地理的兴趣。 ⑵通过学习有关天气系统的知识和进行天气预报的预报分析来强化学生理论联系实际 的能力，培养热爱科学的思想情感。 【教学重点】 ⑴掌握常见天气系统的特点。 ⑵简易天气图的阅读。 【教学难点】 ⑴理解冷锋、暖锋与天气的关系。 ⑵低压系统、高压系统与天气的关系。 【课时安排】2课时 【教学过程】
锅炉内胆温度控制系统设计
锅炉内胆温度控制系统设计 一．引言 过程控制是自动化的重要分支，其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化，要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二．任务和要求 任务：设计锅炉内胆温度控制系统，选择合适的传感器、控制器和执行器，使其满足一定的控制要求。 要求：本系统的控制对象为锅炉内胆的水温，要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值，误差保持在 5%的误差带以内。 三．总体方案 系统组成：本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1．原理框图 图1
2．简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示，图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温，即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中，由于锅炉内胆由循环水，因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出，我们给定温度的设定值，将温度传感器的值与设定值相比较，把偏差值送入PID调节器，PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置，经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值，从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统，只要PID参数设置的合理，就能够使系统达到稳定。 3．优缺点分析 优点：单闭环系统结构简单，稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。 缺点：对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大，控制质量要求高的生产过程，简单控制系统难以满足要求 四．元器件的选择与参数整定 1．元器件的选择： (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙。 管道：整个系统管道采用不诱钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不诱钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4~20mA DC电流信
温度控制器课程设计要点
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日
郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日
本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器
温度控制系统毕业设计
摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could
完整版高三复习课教案常见的天气系统教学设计
《常见的天气系统》高三复习课教学设计 】教学目标【 1、通过让学生观察动画使学生理解和掌握各天气系统的形成过程和对天气的影响。 2、提高学生读图、分析、总结的能力，能够判读常见的天气系统图。 3、通过对点演练和针对训练培养学生将理论知识应用于解决实际问题的能力【教学重点】 1、冷暖锋、高低压以及锋面气旋的判读、对我国天气有重要影响的锋面天气。 2 、高压系统、低压系统的天气特征。 3【教学难点】、冷锋、暖锋与天气的关系。 1 、南北半球气旋与反气旋的气流状况与差异。 2 、锋面气旋的判读及其对天气的影响 3 】：自主学习、合作探究、对比分析、实战演练【教学方法】：一课时【教学课时】【教学过程导入情景（引导学生回忆近几日天气的变化特点，说出天气变化带给自己的感受，引出本节课） 情境问题：今天出门在外同学们有什么感受？那昨天呢？前天呢？ 学生回答：冷、热…… 引出新课：为什么我们会有这种忽冷忽热的感觉，它和常见的天气系统有关系，今天这 节课我们来重温天气系统。 【知能构建】 重要类型、要素的判读天锋面气判读高、低系压系对天对天气的 的影响锋面气旋 判读对天气的影- 1 - 转折：首先我们来重温锋面系统锋面系统一、：冷、暖锋过境前、时、后，天气状况怎样？问题探究1、教师动画演示，学生观察动画思考归纳1】：利用多媒体播放锋面动画，通过教师一系列的提问，引导学生回答探究问设计思路【题【学生明确】 过境前过境时过境后 冷锋气温高、气压低刮风、阴天、雨雪、降气温下降，气压升高、天气转
晴 温气温上升、气压下降、天气转晴连续性的降雨天气暖锋气温低、气压高2、以我国具体的天气实例为主，简单介绍准静止锋，使学生明确准静止锋控制下的天气特点即可。 影响我国的准静止锋： ①江淮地区形成梅雨天气(6～7月)：江淮准静止锋 ②云贵高原东北(城市：贵阳)的冬雨连绵(天无三日晴)：昆明准静止锋 ③华南准静止锋(南岭一带)； ④天山准静止锋。 3、通过讲解中国东南沿海锋面雨带的推移规律说明锋面是影响我国的重要天气系统，并使学生牢记中国锋面雨带的推移规律：南岭五，江淮六，两北七八九回头。
温度监控系统设计实验报告
温度监控系统设计
引言：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、 建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度采集模块，单片机最小系统，显示模块，按键控制模块，报警模块和指示模块六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 方案设计：总体设计方案采用AT89C52单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由6个模块组成：主控制器、测温电路、显示电路、报警电路、控制电路及指示电路。主控制器由单片机AT89C52实现，测温电路由温度传感器DS18B20实现，显示电路由4位LED数码管直读显示,，报警系统由蜂鸣器和发光二级管构成，控制电路由按键构成，指示电路由发光二极管组成。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，并且加有报警装置，超过温度可发出警示，还可以调整报警温度。该设计控制器使用单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以I/O传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 实验目的和要求： 1.学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 3.掌握矩阵式键盘的原理及使用方法。
锅炉温度控制系统的设计
综述 锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。 本文设计了一种数字式锅炉温度控制系统，并给出了硬件原理图。该控制系统是用MCS-51系列单片机及其相关硬件来实现，利用传感器测量温度数据、CPU循环检测传感器输出状态，并用光柱和LED指示温度的高度。当锅炉温度低于用户设定的值时，系统自动打开燃料通道，当温度到达设定值时，系统自动关闭燃料通道。通过定量的计算表明该控制系统设计合理、可行。 一.系统总体设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1．2 单元电路方案的论证与选择
硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故没有选用此方案。 1.2.1输入输出通道及其接口设计 1）温度检测模拟输入通道设计 图1-2 输入通道原理图 设V ／F 变换器的额定输出频率为F ，计数器对输出脉冲的计数时间为Ts ，A ／D 转换结果的分辨率为i ，则有： s i s F T 2 取Ts ＝1s ，则在V ／F 的输出频率范围0～10kHz 内，可以得到13位的A ／D 转换结果。
(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。
基于51单片机的温度控制系统的设计
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
常见的天气系统 1课时教案
常见的天气系统1课时 ●教学目标 知识目标 1.了解锋面系统、低压系统、高压系统的特点。 2.掌握简易天气图的阅读。 能力目标 1.学会识读电视天气预报节目中常出现的简易天气图，听懂每天电视台播放的天气形势预报。 2.掌握各天气系统活动规律和处在不同天气系统及其不同部位的天气特点，利用天气图进行天气形势分析预报。 情感、态度与价值观目标 1.通过本节课学习，让学生懂得学科学、爱科学，献身气象事业，为“四化”建设服务。 2.能将所学知识运用于实际，服务于社会。 ●教学重点 1.掌握常见天气系统的特点。 2.简易天气图的阅读。 ●教学难点 1.理解冷锋、暖锋与天气的关系。 2.低压系统、高压系统与天气的关系。 ●教学方法 1.采用理论联系实际的方法，让学生课前观看中央电视台《新闻联播》之后的《天气预报》节目，注意主持人对天气形势的分析。 2.本节教学以识图、辨图、启发诱导、精讲多练为主。 ●教具准备 城市天气预报挂图、录像带、投影仪。 ●课时安排 一课时 ●教学过程 ［导入新课］ 天气是时刻变化的，而天气又与人们的日常生活和生产关系十分密切，因此，全国各地的广
播电台和电视台，每天都要播放多次天气预报。在每天的电视天气预报节目里，除城市天气预报外，还有天气形势预报。我们常可以听到主持人说“受冷锋天气系统影响，未来两天我国大部分地区出现降温、大风等天气”或”受高压系统影响，我国大部分地区出现‘秋高气爽’的好天气”等，像冷锋、高压系统、热带气旋等都是影响天气的天气系统。这节课我们就来了解一下这些常见的天气系统。 ［讲授新课］ 2.5 常见的天气系统(板书) 各个天气系统都有其生长、移动和消亡的规律，而且与各种不同的大气运动有着密切的联系，故而出现不同的天气。我国幅员辽阔，不仅同一地点不同时间的天气有晴、阴、雨、雪等变化，而且同一时间不同地区的天气也各不相同。这就是不同天气系统的影响或处于天气系统不同部位的缘故。影响我国的几种主要天气系统是锋面系统、低压系统、高压系统等。下面我们首先来学习锋面系统。 一、锋面系统(板书) 锋面系统是影响我国的主要天气系统，我国的降水和一些灾害性天气大都与锋面有联系，那什么是锋面呢？ 1锋面的定义(板书) 锋面示意图冷暖气团的交界面叫锋面，锋面亦称锋区，其水平范围可由几百米到几千千米。 由于冷空气密度大，暖空气密度小，当冷暖气团相遇时，一般是冷气团在锋面下面，暖气团在锋面上面。因为锋面两侧的温度、湿度、气压、风等都有明显的差别，所以在锋面附近常伴有云、雨、大风等天气。锋面一般可分为冷锋和暖锋。我们首先来了解一下冷锋。2.冷锋(板书) 请同学们阅读图2.19“冷锋与天气”，注意观察冷锋的表示方法。
组态王课程设计--锅炉温度控制系统
锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：
基于单片机的温度控制系统设计报告
基于单片机的温度控制系统设计报告
智能仪器仪表综合实训 题目基于单片机的温度控制系统设计 学院 专业电子信息工程 班级 (仪器仪表) 学生姓名 学号 指导教师 完成时间:
目录 一、系统设计---------------------------------------------------------第 1 页 （一）系统总体设计方案----------------------------------------------第 1 页 （二）温度信号采集电路选择和数据处理--------------------------------第 3 页 （三）软件设计------------------------------------------------------第 3 页二、单元电路设计-----------------------------------------------------第 5 页 （一）温度信号采集电路----------------------------------------------第 5 页 （二）步进电机电路------------------------------------------------- 第 5 页（三）液晶显示模块---------------------------------------------------------- 第6 页 （四）晶振复位电路--------------------------------------------------第 7 页三、总结体会--------------------------------------------------------------------------------------第 7 页 四、参考文献-------------------------------------------第 8 页 附录：程序清单------------------------------------------第 8 页