基于单片机的炉温温度控制系统设计
基于单片机的炉温控制系统设计.
1.3课题主要内容2
第2章系统设计方案及思路3
2.1系统总体方案3
2.2单片机的选择4
2.2.1 AT89S51简介4
2.3温度传感器的选择6
2.3.1 DS18B20简介6
2.4PID控制器7
2.5MOC3041简介9
第3章仿真11
第4章硬件设计13
4.1主电路设计13
参考文献26
致谢27
附录A电路图28
附录B程序清单29
基于单片机的炉温控制系统设计
摘要：随着生产水平的提高，热电设备对温度控制的要求也越来越高，而传感器技术和单片机技术等不断发展，为智能温度测控系统精度的提高和稳定性改善等提供了条件。本系统为以AT89S51单片机为核心的炉温控制系统。该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器DS18B20对温度进行采集，直接输出数字式的温度值。AT89S51将采集到的数字温度送到LCD1602，以数字形式显示测量温度，并采用PID控制来实现对温度的调节。
3、显示模块、报警模块、温度调节模块以及键盘模块设计
4、完成文献综述、开题报告及毕业设计说明书的撰写工作。
二、进度安排及完成时间：
1 第1周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，了解本课题研究现状、存在 问题及研究的实际意义；做好选题和文献综述。
2 第2－3周：阅读有关单片机编程及炉温控制系统文献资料，撰写开题报告和文献综述
除了上述基本要求外，还要尽可能的降低成本。由于系统控制方案简单,数据量不大,经分析对比本系统选用AT89S51单片机。A T89S51芯片内含有4 kB的E2PROM ,无需外扩存储器,电路简单可靠,其时钟频率为0～24 MHz ,并且价格低廉,批量价在10元以内。
基于单片机的温度控制系统设计及仿真
三、结论
本次演示设计并仿真了一个基于单片机的温度控制系统。该系统通过AT89C51 单片机实现温度的精确控制，并采用PID算法对加热和散热装置进行实时调节。 仿真结果表明，该系统具有良好的控制性能和稳定性。在实际应用中，
可以根据具体场景选择合适的硬件设备和参数调整策略，以满足不同的温度控 制需求。
本次演示将探讨如何设计一个基于单片机的温度控制系统，并对其进行仿真。
一、系统设计
1、1系统架构
基于单片机的温度控制系统主要由温度传感器、单片机控制器、加热装置和散 热装置四部分组成。温度传感器负责实时监测环境温度，并将模拟信号转换为 数字信号传递给单片机。单片机接收到这个数字信号后，根据预设的控制算法，
时及时停机并报警，保证系统的安全运行。未来研究方向可以包括进一步优化 控制算法、加入更多的智能化功能以及拓展应用领域等。
谢谢观看
通过深入研究以上方面，有望进一步提高基于单片机的温度控制系统的性能和 可靠性。
参考内容
摘要本次演示旨在设计一种基于单片机的温度控制系统，以提高温度控制的精 度和稳定性。首先，本次演示将介绍温度控制系统的重要性及其在工业生产和 日常生活中的应用。接着，通过对现有技术的分析，指出其存在的不足和缺陷。
二、系统仿真
为了验证系统的有效性，我们使用MATLAB对系统进行仿真。通过设定不同的 温度控制目标，我们可以观察系统的响应时间、稳定性和控制精度。在 MATLAB中，我们可以用S函数来描述控制系统的动态行为。通过调整PID参数， 我们可以观察系统在不同控制策略下的表现。
仿真结果表明，该基于单片机的温度控制系统在PID算法的控制下，能够快速、 准确地达到设定温度，并保持良好的稳定性。
软件设计软件部分采用C语言编写，主要包括数据采集、数据处理和控制输出 三个模块。数据采集模块负责读取温度传感器的数据，并进行初步处理；数据 处理模块根据预设的控制算法对采集到的温度数据进行计算，得到控制输出信 号；
基于单片机的温度控制系统设计
基于单片机的温度控制系统设计1. 简介温度控制系统是指通过控制设备来维持特定环境或设备的温度在预设范围内的系统。
本文将介绍基于单片机的温度控制系统设计。
2. 系统设计原理该系统的设计原理是通过感应温度传感器获取环境的温度信息，然后将温度信息输入到单片机中进行处理，最后由单片机控制执行器或调节器，如加热电阻或风扇等，来维持环境温度在预设范围内。
3. 硬件设计首先，我们需要选择合适的单片机来实现系统的功能。
基于具体要求，如采集速度、内存和GPIO的需求等，选择适合的单片机芯片。
在电路设计方面，需要连接温度传感器与单片机，可以选择常用的数字温度传感器，例如DS18B20等。
同时，还需根据要求选择适当的执行器或调节器，如继电器、加热电阻或风扇等，并将其与单片机相连。
4. 软件设计系统的软件设计包括两个主要部分：温度采集和控制算法。
- 温度采集：通过编程将温度传感器与单片机相连，并实现数据采集功能。
单片机读取传感器的输出信号，并将其转换为数字信号进行处理。
可以使用模拟转数字转换技术（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
- 控制算法：根据采集到的温度数据，设计合理的控制算法来控制执行器或调节器的工作。
可以使用PID控制算法，通过不断地调整执行器或调节器的输出，实现温度的稳定控制。
5. 系统功能实现系统的功能实现主要包括以下几个方面：- 温度采集与显示：通过程序实现温度传感器的读取和温度数值的显示，可以通过数码管、LCD显示屏或者串口通信方式显示温度数值。
- 温度控制：通过在程序中实现控制算法，将温度保持在设定的范围内。
根据采集到的温度数值，判断当前环境的温度状态，根据算法计算出执行器或调节器的合适输出，并控制其工作。
- 报警功能：当温度超出预设范围时，系统可以通过声音报警、闪烁等方式进行警示，提醒操作人员或者自动采取控制措施。
6. 系统可扩展性和应用领域基于单片机的温度控制系统具有良好的可扩展性，可以根据实际需求增加其他传感器、执行器或调节器等模块，以满足特定的应用场景需求。
基于单片机的炉温控制系统设计
摘要在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如，在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行监测和控制。
采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
关键词：MCS-51单片机，8155芯片，ADC0808/0809，数字滤波AbstractIn the industrial production, the electric current, thevoltage, the temperature, the pressure, the current capacity, thespeed of flow and the switch quantity all are commonly used is mainlycontrolled the parameter. For example, in metallurgical industry,chemical production, electric power project, machine manufacture andfood processing and so on in many domains, the people all need to eachkind of heating furnace, to respond in the stove and theboiler temperature carries on the monitor and the control. Uses themonolithic integrated circuit to carry on the control to them not onlyto have the control convenient, simple and the flexibility is big andso on the merit, moreover may large scale enhance is controlled thetemperature the technical specification, thus can greatly enhance theproduct the quality and the quantity. Therefore, the monolithicintegrated circuit to the temperature the control question is thecontrol question which in a industrial production frequently can meet,presently carries on the introduction take it as the exampleKeyWords: MCS - 51 SCM, 8155 chip, ADC0808/0809, digital filter引言1971年微处理器推出后不久，就出现了单芯片的微型计算机（简称单片机）。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：本文论述了一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计。
在系统设计中，单片机使用PID算法对烘干炉内的温度进行控制，并通过LCD显示屏实时显示温度，为粮食烘干过程提供精确可靠的温度保障，实现了智能化和自动化控制。
关键词：51单片机；PID算法；烘干炉；温度控制；LCD显示屏1. 引言随着农业生产的发展，粮食烘干技术逐渐得到广泛应用。
而粮食的烘干过程是需要对温度进行高精度、稳定的控制的。
传统的烘干炉控制方式大多采用手动控制方式，效率低、稳定性差，对于温度要求较高的粮食干燥来说，这种方式存在很大的局限性。
因此，需要设计一种智能化的粮食烘干炉温度控制系统，实现温度的高精度自动控制。
2. 设计方案2.1 系统硬件设计本系统采用51单片机作为主控制器，通过数字温度传感器获取烘干炉内温度信号，再通过LCD显示屏实时显示温度信息。
为了更好地实现温度控制，本系统采用PID算法对烘干炉内温度进行自动调整。
2.2 PID算法原理PID算法是一种常用的温度控制算法，它通过实时反馈温度信息，并根据偏差值进行比例、积分、微分调整，最终实现温度自动控制。
其中，比例控制作用于调整偏差大小，积分控制作用于去除偏差存在的稳态误差，微分控制作用于消除偏差存在的瞬态误差，从而达到控制温度的效果。
2.3 系统软件设计本系统软件包括数据采集程序、PID算法程序、温度控制程序和温度显示程序。
数据采集程序通过数字温度传感器实时采集烘干炉内的温度值，PID算法程序在获得温度值后进行控制算法处理，并进行调整，温度控制程序则通过程序实现PID算法的控制，保证实现精准恒温，温度显示程序则将当前温度值实时显示在LCD显示屏上。
3. 系统性能测试与分析在实际测试中，使用本系统进行粮食烘干，通过实时显示温度及PID算法控制，控制范围精度达到了0.1℃，控制结果较为准确和稳定，温度和时间的误差均在可控范围内。
毕业设计 基于单片机的温度控制系统设计
毕业设计基于单片机的温度控制系统设计简介该文档旨在介绍一种基于单片机的温度控制系统设计，该系统可以监测环境温度，并通过控制器来自动调节温度以达到预设的目标温度。
系统构成该温度控制系统由以下几个主要组成部分构成：1. 温度传感器：用于感知环境温度的变化。
2. 单片机：作为控制中心，接收温度传感器的数据，并根据预设的目标温度进行控制。
3. 控制器：根据单片机的指令，控制加热器或制冷器来调节环境温度。
4. 显示器：用于显示当前环境温度和目标温度。
工作原理系统的工作原理如下：1. 温度传感器实时感知环境温度，并将数据传输给单片机。
2. 单片机收到传感器数据后，与预设的目标温度进行比较。
3. 如果当前环境温度低于目标温度，单片机将发送指令给控制器，要求控制器启动加热器以升高温度。
4. 如果当前环境温度高于目标温度，单片机将发送指令给控制器，要求控制器启动制冷器以降低温度。
5. 控制器接收到单片机的指令后，相应地控制加热器或制冷器的工作状态。
6. 当环境温度接近目标温度时，单片机将发送指令给控制器停止加热器或制冷器的工作。
7. 显示器实时显示当前环境温度和目标温度，以便用户监测和控制系统状态。
设计步骤以下是设计基于单片机的温度控制系统的步骤：1. 确定所需的温度范围和目标温度。
2. 选择适合的温度传感器，并将其连接到单片机的输入引脚。
3. 编写单片机的程序代码，包括读取传感器数据、与目标温度比较、控制加热器或制冷器的指令等。
4. 选择适合的控制器，并将其连接到单片机的输出引脚。
5. 编写控制器的程序代码，包括接收单片机指令、控制加热器或制冷器的工作状态等。
6. 将显示器连接到单片机，并编写相应的程序代码以实现温度显示功能。
7. 进行系统硬件和软件调试，确保各个组件能够正常工作。
8. 在实际环境中进行系统测试和优化。
总结基于单片机的温度控制系统设计可以实现自动调节环境温度的功能，具有一定的实用性和应用前景。
通过合理的设计和调试，可以实现系统的稳定和准确性能。
基于单片机的电炉炉温控制器设计(毕业设计开题报告)
单片机温度控制系统是以MS-5l单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。其系统结构框图可表示为:系统采用单闭环形式，其基本控制原理为:将温度设定值(即输入控制量)和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控对象上，电炉因此达到一定的温度。传统的炉温控制设备是依靠人工通过对照炉温指示仪表所示值与期望值,手动调节燃料的进料阀门以达到控制炉温的目的。对于对炉温要求精度较高的工厂，传统设备很难达到要求.因此,为实现炉温调控趋向智能化,本设计以单片机技术为核心，采用新型思路，控制电路以8031为核心，采用热电偶传感器将炉温转化成模拟电量，采用温度变送器、采样保持器、A/D转换器将模拟量装换成数字量输入到单片机，利用键盘实现设温，LED显示器显示炉温，当温度超过系统的危险温度时由声光报警器发出警报。
基于单片机的电炉炉温控制器设计（毕业设计开题报告）
设计题目
基于单片机的电炉炉温控制器设计
学生姓名
：
基于单片机的燃料炉炉温控制系统设计课题，结合生产实际，利用所学专业基础课的理论知识，使理论知识系统化、实用化，同时为工厂提供能源利用率高，自动化程度好设备提供可能能基本掌握炉温控制设备的设计能力和制图能力；综合利用文献发现问题的能力。电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，电加热炉是工业生产中一种重要的必不可少的设备，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加热工艺曲线的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。原因主要由以下两点：一基于PLC或计算机控制的电加热系统造价昂贵，很多小型企业不愿接受。二现行的炉温自动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的自动控制技术。所以，要想改善这种状况，必须要设计一种操作简单，控制精确，造价便宜的炉温自动控制系统。
基于单片机实现工业生产中炉温控制系统的设计
基于单片机实现工业生产中炉温控制系统的设计1、引言单片机具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉，因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，本文主要介绍单片机在炉温控制中的应用。
在工业生产中，有很多行业有大量的加热设备，如用于热处理的加热炉、用于熔化金属的坩埚炉，以及各种不同用途的加热炉，反应炉，这样温度就成为了工业对象中一种重要的被测控对象，但是由于炉子的种类，用途不同，因此，采用的加热方法及燃料也就不同，如煤气、天然气、油、电等，但究其控制系统本身的动态特性而言，基本上都是一阶纯滞后环节。
实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
2、整体设计及其工作原理对于温度控制，可采用适用于工业控制的单片机组成的自动控制系统，其硬件原理如图1。
其系统被测参数主要是温度，被测参数温度值由热电偶传感器测定后得到的mv信号经过温度变送器放大滤波后变为0－5v的电压信号，再送到采样/保持器，经过a/d转换器后，将模拟信号变为数字信号进入8031单片机，在单片机进行数据处理，一方面，与所设定的期望温度值进行比较后，产生偏差信号，单片机根据预定的pid算法计算出相应的控制量，该控制量控制双向可控硅的导通和关闭，以便切断和连通加热设备，从而控制温度稳定在设定值上，另一方面送去显示接口，并判断是否有报警需要。
3、硬件接口设计3.1 温度检测元件及温度变送器由于所测的温度不同，所以选用的检测元件也就不尽相同，目前的热点偶传感器有：铂铹10－铂热电偶，其可在1300℃以下范围长期工作，符号lb；镍铬－镍硅热电偶，测量范围在－50～＋1312℃，符号eu等等，温度传感器输出的都是mv信号，而温度变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成，其毫伏变送器就是把温度传感器的mv信号变换成ma的电流；电流/电压变送器再把毫伏变送器输出的ma电流变成v电压。
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摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。
由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。
自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。
时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。
本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。
本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。
温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。
现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。
本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。
使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。
具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。
关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。
温度的变化影响各种系统的自动运作，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制[1]。
对于不同控制系统，其适宜的温度总是在一个范围。
超过这个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取温度变化。
对于，超过适宜范围的温度能够报警。
同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。
单片机对温度的控制是工业生产中经常使用的控制方法。
从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展。
单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。
单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统[2]。
单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。
同时，单片机具有较强的管理功能。
采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低、制造、安装、调试及维修方便[3]。
随着电视监视器材、计算机技术的日益发展，图形监视系统在电视系统或监控场所得到了广泛地应用。
用图形来实时显示被控对象（摄像机、终端设备等）在操作过程中的状态，具有清晰明了、形象直观且可以及时处理反馈信息。