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基于单片机的温湿度控制系统
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&&&基于单片机的温度控制系统设计研究
基于单片机的温度控制系统设计研究
Design and Research of Temperature Control System Based on Single Chip Microcomputer
单片机具有控制方便、使用简单和灵活性强的特点.应用基于单片机的温度控制系统,可以为产品生产所需的温度值提供保障,提升被控温度的技术性指标.文章主要从单片机温度控制系统的系统功能与工作原理入手,对单片机下温度控制系统的系统设计进行分析.
摘要： 单片机具有控制方便、使用简单和灵活性强的特点.应用基于单片机的温度控制系统,可以为产品生产所需的温度值提供保障,提升被控温度的技术性指标.文章主要从单片机温度控制系统的系统功能与工作原理入手,对单片机下温度控制系统的系统设计进行分析.&&
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基于单片机的温度控制系统设计-开题报告.doc 7页
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毕业生论文选题报告
指 导 老 师
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
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、综述与本课题的国内外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。
三、本课题研究的主要内容和采用的研究方案。
主要内容：
本课题研究的主要内容是设计制作一个可以数字显示被测温度和控制温度的温度测量与控制器，主要工作有：电路设计，电路仿真，实际电路制作和调试。
研究方案：
1：温度测量部分
采用温度传感器铂电阻PT1000，铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件且此元件线性较好。在0—100摄氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。但铂热电阻输出的模拟信号需放大、滤波、A/D转换等处理后才可上传至微控制器，使硬件电路连接相对复杂。
采用集成电路温度传感器LM35。LM35为电压输出型的集成温度传感器。它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，它的输出电压与摄氏温度线性成比例。一般来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处。LM35无需外部校准，可以提供+1/4摄氏度的常用室温精度。LM35应用系统包括LM35、信号调理电路、A/D采集电路和单片机4个部分。LM35传感器负责将温度转换成模拟电压值。但是转换出的电压值通常比较小，为此需要信号调理电路对信号进行放大、限幅等处理，再通过A/D采集电路对该电压信号进行数据采集。这个过程降低了系统的工作速度，并增添了许多硬件连接，系统设计相对复杂。
采用智能温度传感器DS18B20。DS18B20是一线温度传感器。所谓“一线”是指DS18B20只用一条线进行输入输出，因而与之接口的微处理器也只需要一条口线与之通信。它不需要任何外围元件即可检测温度，并转换成数字量传给上位机（微处理器）。DS18B20测量温度范围为-55—+125摄氏度。在-10—+85摄氏度范围内，精度为+0.5摄氏度。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，适合在恶劣环境的现场进行温度测量。DS18B
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基于单片机的温度控制系统的设计
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本文列举了单片机在锅炉中的一个实际应用，并对设计的温度控制系统的组成及主要电路的作用进行了详细的介绍。文章介绍了用单片机控制的、基于数字温度传感器DS1820的温度测量和控制系统：重点阐述了DS1820的工作原理、指令系统、单片机与DS1820之间的接口、数据传递、通信协议。该系统采用单片机与数字温度传感器DS1820相结合，能够测量出-55℃-125℃之间的温度，同时还具有通过控制加热系统调节被测环境温度和对超限温度进行报警等功能。 〖资料来源：毕业设计(论文)网 WWW.56DOC.COM 咨询QQ：〗
关键词& 温度传感器DS1820；单片机；硬件设计；软件设计Abstract 〖来源：毕业设计(论文)网 www.56doc.com 咨询QQ：〗
&&& Practical application of one-chip computer in heat-treatment furnace is listed,and detailed introduction is given to the compositionsand the main functions of temperature control system.The paper introduces the temperature measurement and control system based on the DS1820. The author emphasizes on the working principle of the DS1820, instructionset, data transfer, the interface and the communication protocol between the DS1820 and single chip microcomputer. The system adopt single chi＇p microcomputer combined with the DS1820,it can measure temperature between -55℃-125℃. The system not only can measure the temperature of the environment , but also can alarm when the temperature is beyond the rang of the safe temperature which is set.[ 〖来源：毕业设计(论文)网 www.56DOC.COM 咨询QQ：〗
Key words& DS1820; Single Chip M tlardware D Software Design 〖资料来源：毕业设计(论文)网 WWW.56doc.com〗
单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用。该仪器采用美国Intel公司八位单片机作为控制核心，配以DS18B20构成的智能温度测量装置及其他集成电路，加上精心对软件设计，实现了仪表智能化。对0~100℃范围内的各种电加热炉的温度进行精密测量并能实现实时控制，同时， LED显示器直接跟踪显示被控对象的温度值，准确度高，显示清晰，稳定可靠，使用方便。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与温度传感器，完成了课题所有要求。系统各部分工作原理温控仪原理。整个仪表的工作原理是：由89C51单片机控制，按预先编制的程序定时对被测信号进行采样，并自动进行零漂校正，最后显示所测温度值，同时按设定值、所测温度值、温度变化速率，自动进行PID参数自整定和运算，并输出0~10mA控制电流，配以主回路实现温度的控制及显示。 〖资料来源：毕业设计(论文)网 www.56DOC.com〗
系统各部分功能&由DS18B20构成的智能温度控制装置由四部分组成：DS18B20温度传感器、89C51、显示模块，温度调节驱动电路。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以及温度传感器。统的工作过程基于DS18B20的温度测量装置电图如图2所示：温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），传感器可置于离装置150米以内的任何地方，输出脚I/O直接与单片机的P1.1相连，R1为上拉电阻，传感器采用外部电源供电。89C51是整个装置的控制核心，89C51内带1K字节的FlashROM，用户程序存放在这里。显示器模块由四位一体的共阳数码管和4个9012组成。系统程序分传感器控制程序和显示器程序和温度控制程序三部分，传感器控制程序是按照DS18B20的通信协议编制。系统的工作是在程序控制下，完成对传感器的读写和对温度的显示。标度转换程序根据温度检测值求的实际炉温，数字调节器程序根据恒温给定值与实际值的偏差。按积分分离的PID控制算法得到输出的控制量。数字触发器程序根据控制量控制电阻炉子的导通时间，调节炉温的变化使之与给定恒温值一致。导通时间长，输出功率大，温度升的快；导通时间短，输出功率小，温度升的变慢。 〖资料来源：毕业设计(论文)网 WWW.56doc.com〗 &89C51对温度的控制是通过双向可控硅实现的。双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周期T内，89C51只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率，以达到调节温度的目的。目& 录 〖来源：毕业设计(论文)网 www.56DOC.COM 咨询QQ：〗
第1章& 绪 论&第2章& 系统简介&2.1 系统的组成&&& 2.1.1系统组成图&2.1.2 系统各部分工作原理&2.1.3 系统各部分功能&2.2 系统的工作过程&第3章& 系统的硬件电路设计&3.1 微处理器的89C51的简介&3.1.1 引脚性能&3.2 DS1820的简介&3.2.1 DS1820功能块的详细说明3.2.2& DS1820测温原理3.2.3 DS1820使用中注意事项 3.3 控制电路设计&3.3.1主回路设计&3.3.2 键盘显示电路&3.3.3 接口电路&3.3.4温度控制电路第4章& 控制的算法&4.1 温度控制的PID算法&第5章& 温度控制程序&5.1 总& 述&5.2 主程序&5.3 T0中断服务程序CT0&5.4 子程序&致& 谢&参考文献&附录1&附录2& 〖毕业设计(论文)网 HTTP://www.56doc.com 咨询QQ：〗
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