基于热电偶的单片机温度控制系统设计

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基于单片机的水温控制系统设计

基于单片机的水温控制系统设计

基于单片机的水温控制系统设计水温控制系统在许多领域中都具有重要的应用价值,例如温室农业、水族馆、游泳池等。

在这些应用中,保持水温在一个合适的范围内对于生物的生存和健康至关重要。

基于单片机的水温控制系统设计是一种有效的方法,它可以实现对水温的精确控制和调节。

本文将详细介绍基于单片机的水温控制系统设计原理、硬件实现和软件编程等方面内容。

第一章研究背景与意义1.1研究背景随着科技的飞速发展,人们对生活品质的追求不断提高,对家电设备的智能化要求也越来越高。

其中,水温控制系统在热水器、空调等家电产品中具有广泛的应用。

精确控制水温对于提高用户体验、节约能源和保护环境具有重要意义。

然而,现有的水温控制系统存在控制精度不高、响应速度慢等问题,因此,研究一种新型的水温控制系统具有重要的实际意义。

1.2研究意义本研究旨在提出一种新型的水温控制系统,通过对水温进行精确控制,提高家电产品的性能和用户体验。

此外,本研究还将探讨系统性能的评估和改进方法,为水温控制领域的研究提供理论支持。

第二章水温控制系统设计原理2.1 水温测量原理本章将介绍水温的测量原理,包括热电偶、热敏电阻、红外传感器等常用温度传感器的原理及特点。

通过对各种传感器的比较,选出适合本研究的温度传感器。

2.2温度传感器选择与应用在本研究中,我们将选择一种具有高精度、快速响应和抗干扰能力的温度传感器。

此外,还将探讨如何将选定的温度传感器应用于水温控制系统,包括传感器的安装位置、信号处理方法等。

2.3控制算法选择与设计本章将分析现有的控制算法,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等,并选择一种适合本研究的控制算法。

针对所选控制算法,设计相应的控制电路和程序。

第三章硬件实现3.1控制器选择与搭建本章将讨论控制器的选型,根据系统的需求,选择一款性能稳定、可编程性强、成本合理的控制器。

然后,介绍如何搭建控制器硬件系统,包括控制器与各种外设(如温度传感器、继电器等)的连接方式。

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现1. 本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高,室内环境的舒适度已成为现代生活中不可或缺的一部分。

作为室内环境的重要组成部分,室内温度的调控至关重要。

设计并实现一种高效、稳定且经济的室内温度控制系统成为了当前研究的热点。

本文旨在探讨基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现,以满足现代家居和办公环境的温度控制需求。

本文将首先介绍室内温度控制系统的研究背景和意义,阐述其在实际应用中的重要性和必要性。

随后,将详细介绍基于单片机的室内温度控制系统的设计原理,包括硬件设计、软件编程和温度控制算法等方面。

硬件设计部分将重点介绍单片机的选型、传感器的选取、执行机构的搭配等关键环节软件编程部分将介绍系统的程序框架、主要功能模块以及温度数据的采集、处理和控制逻辑温度控制算法部分将探讨如何选择合适的控制算法以实现精准的温度调控。

在实现过程中,本文将注重理论与实践相结合,通过实际案例的分析和实验数据的验证,展示基于单片机的室内温度控制系统的实际应用效果。

同时,还将对系统的性能进行评估,包括稳定性、准确性、经济性等方面,以便为后续的改进和优化提供参考。

本文将对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行总结,分析其优缺点和适用范围,并对未来的研究方向进行展望。

本文旨在为读者提供一种简单、实用的室内温度控制系统设计方案,为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

2. 单片机概述单片机,也被称为微控制器或微电脑,是一种集成电路芯片,它采用超大规模集成电路技术,将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种IO口和中断系统、定时器计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD转换器等电路)集成到一块硅片上,构成一个小而完善的微型计算机系统。

单片机以其体积小、功能齐全、成本低廉、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点,广泛应用于各种控制系统和智能仪器中。

基于51单片机的温度控制系统

基于51单片机的温度控制系统

基于51单片机的温度控制系统0引言在现代化的工业生产中,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、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,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检测和控制。

采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态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问题。

本文以它为例进行介绍,希望能收到举一反三和触类旁通的效果。

1硬件电路设计以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1所示。

1.1 温度检测和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。

镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围,相应输出电压为0mV-41.32mV。

变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成:毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流;电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。

为了提高测量精度,变送器可以进行零点迁移。

例如:若温度测量范围为500℃-1000℃,则热电偶输出为20.6mV-41.32mV,毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。

这样,采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。

1.2接口电路接口电路采用MCS-51系列单片机8031,外围扩展并行接口8155,程序存储器EPROM2764,模数转换器ADC0809等芯片。

由图1可见,在P2.0=0和P2.1=0时,8155选中它内部的RAM工作;在P2.0=1和P2.1=0时,8155选中它内部的三个I/O端口工作。

相应的地址分配为:0000H - 00FFH 8155内部RAM0100H 命令/状态口0101H A 口0102H B 口0103H C 口0104H 定时器低8位口0105H 定时器高8位口8155用作键盘/LED显示器接口电路。

基于单片机的温度控制系统设计原理

基于单片机的温度控制系统设计原理

基于单片机的温度控制系统设计原理基于单片机的温度控制系统设计概述•温度控制系统是在现代生活中广泛应用的一种自动控制系统。

它通过测量环境温度并对温度进行调节,以维持设定的温度范围内的稳定状态。

本文将介绍基于单片机的温度控制系统的设计原理。

单片机简介•单片机是一种集成电路芯片,具有强大的计算能力和丰富的输入输出接口。

它可以作为温度控制系统的核心控制器,通过编程实现温度的测量和调节功能。

温度传感器•温度传感器是温度控制系统中重要的部件,用于测量环境温度。

常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。

在设计中,需要选择适合的温度传感器,并通过单片机的模拟输入接口对其进行连接。

温度测量与显示•单片机可以通过模拟输入接口读取温度传感器的信号,并进行数字化处理。

通过数值转换算法,可以将传感器输出的模拟信号转换为温度数值,并在显示器上进行显示。

常见的温度显示方式有数码管和LCD等。

温度控制算法•温度控制系统通常采用PID(比例-积分-微分)控制算法。

这种算法通过比较实际温度和设定温度,计算出调节量,并通过输出接口控制执行机构,实现温度的调节。

在单片机程序中,需要编写PID控制算法,并根据具体系统进行参数调优。

执行机构•执行机构是温度控制系统中的关键部件,用于实际调节环境温度。

常见的执行机构有加热器和制冷器。

通过单片机的输出接口,可以控制执行机构的开关状态,从而实现温度的调节。

界面与交互•温度控制系统还可以配备界面与交互功能,用于设定目标温度、显示当前温度和执行机构状态等信息。

在单片机程序中,可以通过按键、液晶显示屏和蜂鸣器等外设实现界面与交互功能的设计。

总结•基于单片机的温度控制系统设计涉及到温度传感器、温度测量与显示、温度控制算法、执行机构以及界面与交互等多个方面。

通过合理的设计和编程实现,可以实现对环境温度的自动调节,提高生活和工作的舒适性和效率。

以上是对基于单片机的温度控制系统设计原理的简要介绍。

基于单片机的温度检测系统硬件设计

基于单片机的温度检测系统硬件设计

基于单片机的温度检测系统硬件设计温度是工业生产和日常生活中常见的重要参数之一。

准确的温度检测对于许多应用场景至关重要,如医疗、化工、电力、食品等行业。

随着科技的不断发展,单片机作为一种集成了CPU、内存、I/O接口等多种功能于一体的微型计算机,被广泛应用于各种温度检测系统中。

本文将介绍一种基于单片机的温度检测系统硬件设计方法。

温度检测系统的主要原理是热电偶定律。

热电偶是一种测量温度的传感器,它基于塞贝克效应,将温度变化转化为电信号。

热电偶与放大器、滤波器等电路元件一起构成温度检测电路。

放大器将微弱的电信号放大,滤波器则消除噪声,提高信号质量。

将处理后的电信号输入到单片机中进行处理和显示。

在原理图设计中,我们选用了一种常见的温度检测芯片——DT-6101。

该芯片内置热电偶放大器和A/D转换器,可直接与单片机连接。

我们还选择了滤波电容、电阻等元件来优化信号质量。

原理图设计如图1所示。

软件设计是温度检测系统的核心部分。

我们采用C语言编写程序,实现温度的实时检测和显示。

程序主要分为初始化、输入处理、算法处理和输出显示四个模块。

初始化模块:主要用于初始化单片机、DT-6101等硬件设备。

输入处理模块:从DT-6101芯片读取温度电信号,并进行预处理,如滤波、放大等。

算法处理模块:实现温度计算算法,将电信号转化为温度值。

常用的算法有线性插值法、多项式拟合法等。

输出显示模块:将计算得到的温度值显示到液晶屏或LED数码管上。

硬件调试是确保温度检测系统可靠性和稳定性的关键步骤。

在组装过程中,需注意检查元件的质量和连接的正确性。

调试时,首先对硬件进行初步调试,确保各电路模块的基本功能正常;然后对软件进行调试,检查程序运行是否正确;最后进行综合调试,确保软硬件协调工作。

通过实验,我们验证了基于单片机的温度检测系统的准确性和稳定性。

实验结果表明,系统在-50℃~50℃范围内的误差小于±5℃,满足大多数应用场景的需求。

利用热电偶转换器的单片机温度测控系统 max6675[2页]

利用热电偶转换器的单片机温度测控系统 max6675[2页]

图3 数据处理模块仿真波形图图4 扫描、显示模块 在读取到ADC0804的转换数据后,先用查表指令算出高、低4位的两个电压值,并分别用12位BCD 码表示;接着设计12位的BCD 码加法,如果每4位相加结果超过9需进行加6调整。

这样得到模拟电压的BCD 码。

bcd add:=hbcd +lbcd;—高、低4位的两个电压值BCD 码相加if bcdadd (3downt o 0)>″1001″then bcdadd:=bcdadd +″0110″;end if;if bcdadd (7downt o 4)>″1001″then bcdadd:=bcdadd +″01100000″;end if;本模块的功能仿真结果如图3所示;当转换数据为00010101,通过查表高4位0001是0.32V ,而低4位0101是0.1V ,最后的电压输出结果是0.32V +0.1V =0.42V,它的BCD 码表示为000001000010,仿真结果正确。

2.3 扫描、显示模块如图4所示,CLK 是扫描时钟,其频率为1kHz,由给定的40MHz 时钟分频得到;DAT A I N 是数据处理模块输出的电压值的BCD 码;SEL 是数码管的片选信号;P O I N T 是数码管小数点驱动;通过扫描分别输出3位电压值的BCD 码DAT A OUT,并通过D I SP 将BCD 码译成相应的7段数码驱动值,送数码管显示。

3 结束语本文设计的VHDL 语言程序已在MAXP LUS Ⅱ工具软件上进行了编译、仿真和调试,并通过编程器下载到了EP1K100QC20823芯片。

经过实验验证,本设计是正确的,其电压显示值误差没有超过量化台阶上限(0.02V )。

本文给出的设计思想也适用于其他基于P LD 芯片的系统设计。

参考文献:[1]潘松.E DA 技术实用教程[M ].北京:科学出版社,2003.[2]卢毅.VHDL 与数字电路设计[M ].北京:科学出版社,2001.[3]林敏.VHDL 数字系统设计与高层次综合[M ].北京:电子工业出版社,2001.(许雪军编发) 收稿日期:2004- 作者简介:刘洪恩(1963—),男,副教授,主要从事单片机方面的教学、开发与应用工作。

基于单片机的温控系统设计与实现

基于单片机的温控系统设计与实现

基于单片机的温控系统设计与实现温控系统是一种可以根据环境温度自动调节设备工作状态的系统。

基于单片机的温控系统是一种利用单片机计算能力、输入输出功能及控制能力,通过传感器获取环境温度信息并实现温度控制的系统。

下面将对基于单片机的温控系统的设计与实现进行详细介绍。

一、系统设计和功能需求:基于单片机的温控系统主要由以下组成部分构成:1.温度传感器:用于获取当前环境温度值。

2.控制器:使用单片机作为中央控制单元,负责接收温度传感器的数据并进行温度控制算法的计算。

3.执行器:负责根据控制器的指令控制设备工作状态,如电风扇、加热器等。

4.显示器:用于显示当前环境温度和控制状态等信息。

系统的功能需求主要包括:1.温度监测:通过温度传感器实时获取环境温度数据。

2.温度控制算法:根据温度数据进行算法计算,判断是否需要调节设备工作状态。

3.设备控制:根据控制算法的结果控制设备的工作状态,如打开或关闭电风扇、加热器等。

4.信息显示:将当前环境温度及控制状态等信息显示在显示器上。

二、系统实现的具体步骤:1.硬件设计:(1)选择适合的单片机:根据系统功能需求选择合适的单片机,通常选择具有较多输入输出引脚、计算能力较强的单片机。

(2)温度传感器的选择:选择合适的温度传感器,常见的有热敏电阻、热电偶、数字温度传感器等。

(3)执行器的选择:根据实际需求选择合适的执行器,如电风扇、加热器等。

(4)显示器的选择:选择适合的显示器以显示当前温度和控制状态等信息,如液晶显示屏等。

2.软件设计:(1)编写驱动程序:编写单片机与传感器、执行器、显示器等硬件的驱动程序,完成数据的读取和输出功能。

(2)设计温度控制算法:根据监测到的温度数据编写温度控制算法,根据不同的温度范围判断是否需要调节设备工作状态。

(3)控制设备的逻辑设计:根据温度控制算法的结果设计控制设备的逻辑,确定何时打开或关闭设备。

(4)设计用户界面:设计用户界面以显示当前温度和控制状态等信息,提示用户工作状态。

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

基于单片机的温度控制系统设计摘要:温度是控制系统中主要的控制参数之一,对于不同场所、不同环境,对温度的范围和精度都会有不同的要求。

一些对温度比较敏感的大型公共场合,要求的温度往往不是一个点,而是要求在一个稳定值上下浮动的温度范围,本文就基于单片机的温度控制系统设计进行了相应的探讨。

关键词:单片机温度控制系统设计在各种不同行业生产中,温度属于基础参数的其中之一,根据温度可以检测出与温度相关联的化学和物理的两种变化。

因此,在工艺不断生产的过程中,温度控制占据着极为重要的地位,尤其是在交通、航天、制造、电力、林木建造、加工食品等众多行业得到广泛的推广。

有效运用单片机进行控制温度,不但能提高控制能力,还能促使生产自动化进行,而且可以加快实现目标智能化的进程。

一、基于单片机温度控制原理温度信息主要是由传感器进行测量,并转换成为豪伏级的电压信号,把经过的信号放大电路,就会把弱电压信号逐渐放大到单片机可以处理的范围以内。

再经过输入a/d转换器来转换到数字信号,并且输入到主机中去,在单片机对信号进行采集的时候,想要更大程度的提高测量的精度,在采样的时候就必须对信号进行数字滤波。

在这个时候,信号经过数字滤波以后,标度就会逐渐转换出来,并通过把温度显示出来。

此外,还可以将该温度值与已经设定的温度值进行比较,根据两者之间存在的偏差的大小来按照积分分离的控制算法得出最后的输出控制量值。

在通过输出控制量的数值来确定导通的时间以及加热的功率,从而来有效的调节温度环境。

整个系统设计中,主要的目的就是为了使单片机能够对温度进行实时的检测和控制,用来解决工业以及日常生活中对温度控制的问题。

可以运用十进制的数码来显示实际的温度值,方面人们的监视。

如果当实际的温度不在规定范围内,那么系统将会自动的调节温度,确保温度的稳定性,实现自动控制的目的,温度的区分度规定在1℃内,当环境温度出现变化的时候,那么温度控制的静态误差就会小于等于0.5℃在整个系统设计中,主要的目的就是为了能够达到检测和控制温度的目的,使测控的精度更加准确,尽量使整个系统稳定性更好、可靠性更高并且速度较快,具备灵活性。

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

基于单片机的温度控制系统设计一、本文概述随着科技的快速发展,温度控制在各种应用场景中,如工业制造、农业种植、智能家居等领域,都发挥着越来越重要的作用。

单片机作为一种集成度高、控制能力强、成本低的微型计算机,被广泛应用于各种控制系统中。

因此,基于单片机的温度控制系统设计成为了当前研究的热点之一。

本文旨在探讨基于单片机的温度控制系统的设计原理和实现方法。

我们将介绍温度控制系统的基本原理和设计要求,包括温度传感器的选择、温度信号的采集和处理、控制算法的设计等。

然后,我们将详细阐述基于单片机的温度控制系统的硬件设计和软件编程,包括单片机的选型、外围电路的设计、控制程序的编写等。

我们将通过实际案例的分析和实验验证,展示基于单片机的温度控制系统的实际应用效果和性能表现。

通过本文的阅读,读者可以深入了解基于单片机的温度控制系统的设计方法和实现过程,掌握温度控制的基本原理和控制算法的设计技巧,为实际应用中的温度控制系统设计提供参考和借鉴。

二、单片机基础知识单片机,即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),是一种集成电路芯片,采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。

单片机的核心部分是中央处理器(CPU),它负责执行程序中的指令,进行算术和逻辑运算,以及控制单片机各部分的工作。

随机存储器(RAM)用于存储程序运行时的临时数据,而只读存储器(ROM)则用于存储固化的程序代码。

单片机还具备多个I/O口,用于与外部设备进行数据交换和控制。

单片机的工作原理是,当单片机加电后,会从ROM中读取程序并开始执行。

在执行过程中,CPU会根据程序中的指令,对RAM中的数据进行操作,同时控制I/O口的输入输出。

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
q b 2 8 m m , 最小可达q b m m 。 C . 端面热 电阻。 端面热 电阻感温元件
紧贴在温 度计端面 。 它与一般轴 ① 热 电偶的种类及 结构形式 。 A . 热电 偶 的种 类。 常用热电 由特 殊处理 的电阻丝材绕 制, 向热 电阻相比, 能更正确和快速 地反映被 测端 面的实际温度 , 偶可分为标准热 电偶和非标准热电偶2 大类 。 所调用标准 热电偶 适用于测量轴瓦和其他机件 的端面温 度。 D . 隔爆 型热电阻。隔 是指 国家 标准 规定了其热 电势与温 度的关系、 允许误差、 并有 把 其外 壳内部爆 炸性混合 统一 的标 准分度表 的热 电偶 , 它有与其配套的显示仪表可供 选 爆型热电阻通过特殊 结构的接 线盒, 气体 因受到火花 或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒 内, 用。 非 标准 化热 电偶在使用范围或 数量级上均不及标准化热 电 隔爆型热 电阻可用于B 1 a = B 3 c 级 区内具 偶, 一般也没有统一的分度表 , 主要用于某些特殊场合的测量。 生产现场不会引发爆 炸。
B . 热 电偶的结构形式 。 为了保证热 电偶可靠、 稳定地工作, 对其 有爆炸危险场所的温 度测量。 ⑤ 热 电阻测 温系 统的组 成 。 热电阻测温 系统 一般 由热 电 结构要求有: a . 组成热 电偶的2 个热电极 的焊接必须牢 固; b . 2 个 连 接导线和显示仪表等组成。 必须注意: A . 热电阻和显示仪 热 电极彼此 之 间应很好地绝 缘, 以防短 路; c . 补偿 导线与热 电 阻、
B . 为了消除连接导线电阻变化 的影响, 必 偶 自由端的连接 要方便 可靠; d . 保护 套管应 能保证热 电极与有 表的分度号必须一致; 须采用三线制 接法 。 害介质充分 隔离。

基于单片机的水温控制系统毕业设计

基于单片机的水温控制系统毕业设计

基于单片机的水温控制系统毕业设计第2章设计方案本设计中的芯片可以采用二种方案。

方案一:采用普通电阻式温度传感器,放大器,A/D转换器作为测量温度的电路。

采用两种不同材质的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会出现电位差。

这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。

热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化[5]。

由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。

也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。

硬件电路复杂,需要设计A/D转换电路,以及与其相关的编程,总体设计起来较困难,软件、硬件调试复杂,硬件成本较高。

而且器传感器有以下缺点:它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响[1]。

所以总体来说,在硬件、软件上的成本都比较高,而且易受外部环境的影响,系统工作不稳定。

方案二:采用数字可编程温度传感器作为温度检测元件。

数字可编程温度传感器可以直接读出被测温度值。

不需要将温度传感器的输出信号接到A/D转换器上,减少了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积同时具有极强的抗干扰纠错能力;负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作[6]。

由于采用的是具有一总线特点的温度传感器,所以电路连接简单;而且该传感器拥有强大的通信协议,同过几个简单的操作就可以实现传感器与单片机的交互,包括复位传感器、对传感器读写数据、对传感器写命令[6]。

软件、硬件易于调试,制作成本较低。

也使得系统所测结果精度大大提高。

通过以上二种方案的论证和比较,从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑,最终选择了以DS18B20为温度测量和传输元件的设计,这样设计在本次毕业设计中能够在经费有限的情况下,进行最优的实现方法。

单片机课程设计报告 基于单片机的热敏电阻测温系统设计

单片机课程设计报告 基于单片机的热敏电阻测温系统设计

单片机课程设计报告-- 基于单片机的热敏电阻测温系统设计单片机课程设计报告2011 / 2012 学年第 2学期课程名称:单片机课程设计上机项目:基于单片机的热敏电阻测温系统设计专业班级:电子信息工程02班1摘要在日常生活及工业生产过程中,经常要用到温度的检测及控制,温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。

传统的测温元件有热电偶和热电阻。

而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,这些方法相对比较复杂,需要比较多的外部硬件支持。

我们用一种相对比较简单的方式来测量。

我们采用温度传感器DS18B20作为检测元件,温度范围为-55~125 ºC,最高分辨率可达0.0625 ºC。

DS18B20可以直接读出被侧温度值,而且采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。

本文介绍一种基于STC12C5608AD单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件,测量范围0℃-~+100℃,使用数码管驱动芯片CH451显示,能设置温度报警上下限。

正文着重给出了软硬件系统的各部分电路,介绍了集成温度传感器DS18B20的原理,STC12C5608AD单片机功能和应用。

该电路设计新颖、功能强大、结构简单。

关键词:温度测量DS18B20 STC12C5608AD CH451目录2摘要 (2)第1章绪论 (4)第2 章时间安排 (5)第3章设计方案及选材 (6)3.1 系统器件的选择 (7)3.1.1温度采集模块的选择与论证 (7)3.1.2 显示模块的选择与论证 (8)3.2 设计方案及系统方框图 (8)3.2.1 总体设计方案 (8)3.2.2 系统方框图 (9)第4章硬件设计 (10)4.1 总系统组成图 (10)4.2 温度测量传感器部分 (10)4.3 控制部分 (10)4.4 显示部分 (11)4.5 报警部分 (12)第5章程序流程图设计 (13)5.1 主程序流程图 (13)5.2 温度采集流程图 (14)第6章总结 (15)参考文献 (16)3第1章绪论现在电子技术日新月异,各种新型的自动控制系统也越来越多地运用到人们的日常生活、工业生产等领域,它不但可以提高劳动生产率,而且可以使控制的设备或执行的操作更加精确。

基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计

基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计

基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计摘要本文介绍了一种基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计。

该系统采用了Maxim的MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值,并通过单片机将电阻值转换为温度值。

该系统可以实现高精度的温度测量,并且具有较低的功耗和较高的稳定性。

背景在许多工业应用中,需要对温度进行精确的测量。

PT100热电阻是一种常用的温度传感器,它的电阻值随着温度的变化而变化。

由于PT100热电阻的电阻值变化很小,因此需要使用高精度的电路来进行测量。

单片机是一种常见的控制器,它可以方便地集成多种功能。

将单片机与PT100热电阻结合使用,可以实现精确的温度测量,并且具有较低的功耗和较高的稳定性。

设计硬件设计硬件设计采用了MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值。

MAX31865是一种高精度热电偶转换器,可以方便地测量PT100热电阻的电阻值。

MAX31865还提供了冗余检测和安全防护功能,可以提高系统的可靠性。

MAX31865芯片的引脚与单片机的引脚连接如下:MAX31865引脚单片机引脚SDI MOSISDO MISOSCK SCLKCS SS其中,MOSI、MISO、SCLK和SS是SPI总线的引脚,用于与MAX31865进行通信。

单片机的中断引脚连接到MAX31865的RDY引脚,用于检测MAX31865是否准备好进行测量。

PT100热电阻的引脚连接到MAX31865的RTD+和RTD-引脚。

为了减小测量误差,应尽量将RTD+和RTD-的长度保持一致,并且尽可能靠近MAX31865芯片。

软件设计软件设计采用了Arduino环境,可以方便地进行程序开发和调试。

首先需要初始化SPI总线和MAX31865芯片。

可以使用Arduino的SPI库来初始化SPI总线,使用MAX31865库来初始化MAX31865芯片。

MAX31865库提供了方便的接口来进行温度测量和数据读取。

基于单片机的温控系统设计

基于单片机的温控系统设计

固1上 位虮结 构
圈2温控原理圈
21 测 量 部 分 .
()热 电偶温度传感器 的选用 1 将热 电偶应用在基于单片机 的嵌入式 系统领域 时,存在着 以下 几方面的 问题。 a )非线性:热电偶输出热 电势与温度之间的关系为非线性关 系 ,因此在应用时必须进行线性化处理 b )冷 补偿 :热 电偶输 出的热 电势为冷端保持为 0℃时与测量 端的 电势差值 ,而在实际应用 中冷端 的温度是随着环境温度而变化 的 ,故需进行冷 端补偿 。 本 系统采用 K型热 电偶,分别为无固定装置式陶瓷保护管热电 偶、无固定装置式不锈钢保护 管热 电偶、 固定螺纹式热 电偶 、 活 动法 兰式热 电偶 、 固定法 兰式热 电偶 ,根据 具体需要选用 。 ()数字化输出 2 与嵌入式系统接 口必然要采用数字化输 出及数字化接 口,而作 为模拟 小信号测温元 件的热 电偶显 然无 法直接 满足 这个 要求。 因 此 ,若将热 电偶应用 于嵌入式 系统 时 ,须进行 复杂 的信号放 大 、 A D 转换、温度 补偿及 数字化输出接 口 / 等软硬件设计。如果能将上 述的功能集成到 一个集成 电路芯片中,即采用单芯片来完成信号放 大、冷端 补偿 、线性及 数字化 输出功能,则将大大简化热 电偶在嵌 入式领域 的应用 设计。 Ma i 公司的热电偶温度传感器 MAX6 7 xm 6 5即是一个集成 了热 电偶放大器、冷端补偿 、 A D 转换器及 S I 口的热 电偶放大器 / P 串 与数 字转换器 。 MAX6 7 6 5的主要特性如下 : () 1 简单 的 S I P 串行 口 温度值输出; ( ) ℃~ + 0 41的测 20 1 " 2 3 温 范围; ( ) 位 02 ℃的分辨率 : ( ) 3l 2 .5 4 片内冷端补偿 : ( ) 5 高 阻抗差动输入 : ( ) 电偶断 线检测 : ( ) 一 + V 的电源 电 6热 7单 5 压: ( ) 8 低功耗特性 ; ( ) 9 工作温度范 围 -0 2 ℃~ + 51; ( 0 8" 3 1) 2 0l 00 V的 E D信号 。 S MA 6 7 x 65内部具有将热 电偶信号转换 为与 A C输入通 道兼 D 容 电压的信号调节 放大 器,以保证检测输入的高精度,同时使热电 偶连接导线与干扰 源隔离。在 将温度 电压值转换为相等价的温度值 之 前 ,它 需 要对 热 电偶 的冷 端 温 度 进 行 补 偿 , 冷 端温 度 即 是 MAX6 7 6 5周围温度 与 0℃实际参考值 之间的差值。 MAX6 7 6 5与 单片机接 口电路如 图 3 示。 所 对 于 K型 热 电偶 , 电压 变 化率 为 4 u " 1 v/1 3,电 压可 由 公式 () 1 来近似热 电偶的特性 V0t 4 V/1 × (R tMB u l =( " 3) t-A ) () 1 式中 , V u 0【 为热电偶输出 电压 ( ) R my 。 是测量 点温度 ; tM t A B

基于K型热电偶的温度测量系统设计-毕业论文

基于K型热电偶的温度测量系统设计-毕业论文

---文档均为word文档,下载后可直接编辑使用亦可打印---英文摘要 (2)1 绪论 (3)1.1研究背景及意义 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3研究主要内容 (4)2 基于K型热电偶的温度测量系统总体设计 (6)2.1设计要求 (6)2.2总体方案 (7)2.3功能介绍 (6)3 基于K型热电偶的温度测量系统硬件设计 (8)3.1核心控制系统设计 (8)3.2温度采集系统设计 (9)3.2.1K型热电偶传感器 (9)3.2.2 ADC转换模块 (11)3.3LCD显示系统设计 (12)3.4电源模块电路设计 (14)4 基于K型热电偶的温度测量系统软件设计 (15)4.1主程序流程 (15)4.2温度采集流程 (16)4.3显示程序流程 (16)4.4软件仿真 (17)4.4.1仿真环境 (17)4.4.2工作流程 (18)4.4.3仿真结果 (19)5 结论 (21)谢辞 (22)参考文献 (23)基于K型热电偶的温度测量系统设计摘要:K型热电偶不接触被测物中,目的是避免热平衡状态的变化,测量的敏感,响应速度快,良好的响应特性,常用于检测1000℃以上运动中的高温物体。

该测温系统结合单片机,设计以K型热电偶为温度传感器的温度测量系统。

其测量系统的测量温度可以分为三个档位,分别是高温档(500℃以上)中温档(100-500℃)低温档(100℃以下),使用前先预估待测物体温度选择合适的档位测量以提升测量精度。

通过温度传感器DS18B20在STM32L476芯片控制下进行实时温度检测并显示,能够实现快速测量环境温度。

关键词:单片机;热电偶;温度测量系统Design of temperature measurement system based on K-type thermocoupleAbstract:Non-contact temperature measurement will not be in contact with the measured object. It avoids changing the thermal equilibrium state of the object. It is sensitive when measuring. The response speed is fast and the response characteristics are good. It is usually used to detect high temperature objects in the movement of 1000°C and above. This text combines the advantage of the one-chip computer, design based on 51 one-chip computer non-contact temperature measurement system. Based on 51 single-chip non-contact temperature measurement system, the measurement temperature is divided into three gears, which are high temperature file (above 500°C), medium temperature file (100-500°C), low temperature file (below 100°C), and the object to be measured is estimated before use. Temperature Select the appropriate gear measurement to improve measurement accuracy. By using the STM32L476 chip to control the temperature sensor DS18B20 for real-time temperature detection and display, it is possible to quickly measure the ambient temperature.Keywords:single chip microcomputer; non-contact; temperature measurement; design基于K型热电偶的温度测量系统设计1 绪论1.1研究背景及意义当今社会,随着科学技术发展迅猛,社会生活水平也快速提高,企业对生产也有了更高的要求:信息化、科学化、自动化。

基于热电偶的测温系统设计_毕业设计完整版

基于热电偶的测温系统设计_毕业设计完整版
温度是一个十分重要的物理量大于它的测量与控制又十分重要的意义。随着现 代工弄也技术的发展及人们对生活环境要求的提高,人们也迫切需要检测与控制温 度:如大气及空调房中的温度高低直接影响着人们的身体健康;在大规模集成电路 生产线上环境温度不适当会严重影响产品的质量。
测温技术在生产过程中,在产品质量控制和检测设备在线故障诊断和安全保护 以及节约能源等方面发挥了重要作用。
xxxxxxxxxxxxxxxx设设设设基于热电偶的测温系统设计基于热电偶的测温系统设计基于热电偶的测温系统设计111111日日xxxxxxxxxxxxxxx测控技术与仪器测控技术与仪器测控技术与仪器11机电工程系机电工程系机电工程系xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx基于热电偶的测温系统设计基于热电偶的测温系统设计基于热电偶的测温系统设计摘要摘要摘要在工业生产过程控制中温度是一个重要的测量参数而热电偶是工程上应用在工业生产过程控制中温度是一个重要的测量参数而热电偶是工程上应用在工业生产过程控制中温度是一个重要的测量参数而热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器之一他的主要特点就是测温范围宽性能比较稳定同时同最广泛的温度传感器之一他的主要特点就是测温范围宽性能比较稳定同时同最广泛的温度传感器之一他的主要特点就是测温范围宽性能比较稳定同时同时结构简单动态响应好更能够远传时结构简单动态响应好更能够远传时结构简单动态响应好更能够远传420ma420ma420ma电信号便于自动控制和集中控制电信号便于自动控制和集中控制电信号便于自动控制和集中控制在温度测量中占有重要地位
XXXXXX 毕 业 设 计
基于热电偶的测温系统设计
摘要
在工业生产过程控制中,温度是一个重要的测量参数,而热电偶是工程上应用 最广泛的温度传感器之一,他的主要特点就是测温范围宽,性能比较稳定,同时同 时结构简单,动态响应好,更能够远传 4-20mA 电信号,便于自动控制和集中控制, 在温度测量中占有重要地位。但由于热电偶的热电势与温度成非线性关系增加了显 示与处理的复杂性;且随着工业发展、自动化的不断加强,对温度精度要求越来越 高。在现代化的工业现场,常用热电偶测试高温,测试结果送至主控机。由于热电 偶的热电势与温度呈非线性关系,所以必须对热电偶进行线性化处理以保持测试精 度。该系统以单片机为控制核心,通过高精度模/数转换器对热电偶电动势进行采 样、放大,并在单片机内采用一定算法实现对热电偶的线性化处理并通过液晶屏显 示相应测量数据。 关键词:传感器 热电偶 模/数转换器 液晶屏

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

基于单片机的温度控制系统设计温度控制系统是指通过对温度进行监控和控制,使温度维持在设定的范围内的一种系统。

单片机作为电子技术中的一种集成电路,具有控制灵活、精度高、反应迅速等优点,被广泛应用于温度控制系统。

一、系统硬件设计1.温度传感器:温度传感器是温度控制系统中的核心设备之一。

通过对环境温度的监测,将实时采集到的温度值传到单片机进行处理。

目前主要的温度传感器有热敏电阻、热电偶、晶体温度计等。

其中热敏电阻价格低廉、精度高,使用较为广泛。

2.单片机:单片机作为温度控制系统的基本控制模块,要求其具有高速、大容量、低功耗、稳定性强的特点。

常用单片机有STM32、AVR、PIC等,其中STM32具有性能优良、易于上手、接口丰富的优点。

3.继电器:温度控制系统中的继电器用于控制电源开关,当温度超出设定范围时,继电器将给单片机发送一个信号,单片机再通过控制继电器使得温度回到正常范围内。

4.数码管:数码管用于显示实时采集到的温度值。

在实际开发中,可以采用多位数码管来显示多个温度值,提高温度控制的精度性和准确性。

二、程序设计1.程序框架:程序框架最关键是实时采集环境温度,然后判断当前温度是否超出正常范围,若超出则控制继电器将电源关断,实现温度控制。

程序框架可参考以下流程:2.温度采集:采用热敏电阻作为温度传感器,利用AD转换实现数字化。

然后通过查表法或算法将AD值转化为环境温度值。

3.温度控制:将温度设定值与实时采集到的温度进行比较,若温度超出设定值范围,则控制继电器实现自动关断。

4.数码管控制:实时显示温度传感器采集到的温度值。

三、系统调试和性能测试1.系统调试:对系统进行硬件电路的检测和单片机程序的调试,确保系统各部分正常工作。

2.性能测试:利用实验室常温环境,将温度传感器置于不同的温度环境,测试系统的温度控制精度、反应速度和稳定性等性能指标。

在此基础上对系统进行优化,提高控制精度和稳定性。

四、总结基于单片机的温度控制系统通过对环境温度的实时监测和控制,实现自动化温度调节。

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

基于单片机的温度控制系统设计温度控制系统是现代生活中不可或缺的一部分,常见于家庭的的空调、电饭煲、烤箱等家用电器,以及工业生产中的各种自动化设备。

本文基于单片机设计针对室内温度控制系统的实现方法进行说明,包括温度采集、温度控制器的实现和人机交互等方面。

一、温度采集温度采集是温度控制系统的核心部分。

目前比较常见的温度采集器主要有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器。

在本文中我们以半导体温度传感器为例进行说明。

常见的半导体温度传感器有DS18B20、LM35等,本次实验中采用DS18B20进行温度采集。

DS18B20是一种数字温度传感器,可以直接与单片机通信,通常使用仅三根导线连接。

其中VCC为控制器的电源正极,GND为电源负极,DATA为数据传输引脚。

DS18B20通过快速菲涅耳射线(FSR)读取芯片内部的温度数据并将其转换为数字信号。

传感器能够感知的温度范围通常为-55℃至125℃,精度通常为±0.5℃。

为了方便使用,DS18B20可以通过单片机内部的1-Wire总线进行控制和数据传输。

具体实现方法如下:1.首先需要引入相关库文件,如:#include <OneWire.h> //引用1-Wire库#include <DallasTemperature.h> //引用温度传感器库2.创建实例对象,其中参数10代表连接传感器的数字I/O引脚:OneWire oneWire(10); //实例化一个1-Wire示例DallasTemperature sensors(&oneWire); //实例化一个显示温度传感器示例3.在setup中初始化模块:sensors.begin(); // 初始化DS18B204.在主循环中,读取传感器数据并将温度值输出到串口监视器:sensors.requestTemperatures(); //请求温度值float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // 读取温度值Serial.println(tempC); //输出温度值二、温度控制器的实现温度控制器是本次实验的关键部件,主要实现对温度的控制和调节,其基本原理是根据温度变化情况来控制输出电压或模拟脚电平,驱动继电器控制电器设备工作。

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

目录摘要 (1)第一章前言 (3)1.1课题背景与意义 (3)1.2温度控制系统的应用 (3)第二章系统方案 (5)2。

1水温控制系统设计任务和要求 (5)2.2水温控制系统部分 (5)2。

3控制方式 (7)第三章系统硬件设计 (8)3。

1总体设计框图及说明 (8)3.2外部电路设计 (8)3。

3 单片机系统电路设计 (9)第四章结论 (1)参考文献 (21)基于单片机的水温控制系统【摘要】温度是工业控制对象主要被控参数之一,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。

为了实现高精度的水温测量和控制,本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS单片机为核心,以PID算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现的水温控制系统,其硬件电路还包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。

该系统可实现对温度的测量,并能根据设定值对温度进行调节,实现控温的目的。

【关键词】单片机AT89C51;温度控制;温度传感器PT1000;PID调节算法第一章前言1.1课题背景与意义在现代化的工业生产中,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、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,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检测和控制.采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态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。

目前,温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同国外的日本、美国、德国等先进国家相比,仍然有着较大的差距.现在,我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。

基于单片机的热电偶测温系统方案

基于单片机的热电偶测温系统方案

基于单片机的热电偶测温系统摘要热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器,在工业用温度传感器中占有及其重要的地位。

本文设计了基于单片机的热电偶测温系统,该测温系统由温度测量电路、运算放大电路、A/D转换电路及显示电路组成,以AT89C51单片机为主控单元。

文中首先介绍了热电偶的测温原理,热电偶冷端补偿方法,结构形式,及其特点等,另外简答介绍了硬件平台中相关模块的功能及用法。

另外对硬件电路包括温度转换芯片MAX6675、K型热电偶、89C51单片机、数码管等元器件及温度采集电路、温度转换电路、数码管显示电路做了详细的介绍及说明。

关键词温度传感器热电偶热时间常数冷端补偿The thermocouple temperature measurement systembased on single chip microcomputerABSTRACTThermocouple sensor is currently the most widely used in non-contact temperature measurement of thermoelectric sensors, in the industry with a temperature sensor and its important status. This paper designed the thermocouple temperature measurement system based on single chip microcomputer, the temperature measurement system composed of temperature measuring circuit, operational amplifier circuit, A/D conversion circuit and display circuit, AT89C51 single chip processor as the main control unit. This paper first introduces the principle of thermocouple temperature measurement, the thermocouple cold junction compensation method, structure form, and its characteristics, etc., in the hardware platform are introduced another short answer function and usage of related modules. In addition to hardware circuit including temperature conversion chip MAX6675, K type thermocouple, 89 c51, digital tube and other components and temperature acquisition circuit, temperature conversion circuit, digital tube display circuit made detailed introduction and description.KEY WORDS Temperature sensor Thermocouple Thermal time constant Cold junction compensation1 绪论温度是反映物体冷热状态的物理参数,对温度的测量在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工、国防、科研等领域中有广泛地应用。

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温度控制系统摘要本设计是采用热电偶为温度检测元件的单片机温度控制系统,这个系统是由硬件和软件两部分组成的。

硬件电路包括三个部分:温度检测及放大电路、键盘/显示电路、温度控制电路。

工作过程如下:热电偶检测炉内温度,得到的温度值经过A/D转换后输入到8155进行显示,同时从8155键盘输入系统温度设定值,将设定值与实际测量值进行比较会得到一个偏差值,将此偏差值进行PID处理,处理后的控制量送给双向可控硅。

双向可控硅在给定周期T内具有不同的导通时间,这是由双向可控硅控制极上的触发脉冲控制的,这个触发脉冲是8031的P1.3引脚上产生的,经过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动电路输出到可控硅的控制极上,从而改变加热的时间,达到温度控制的目的。

软件部分包括主程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序等。

关键词:单片机,温度控制,硬件,PID算法Temperature Control SystemAbstractThe design is a single chip microcomputer temperature control system adopting the electric thermocouple to measure temperature, this system is made up of hardware and software.The circuit of the hardware includes three parts: temperature measure and enlarge circuit、keyboard and LED circuit and temperature control circuit. The working course is as following: the electric thermocouple measures the temperature of the stove, the temperature value is changed by A/D converter, and then it is input to 8155 and shown. At the same time the establishing value of systematic temperature is input from 8155 keyboards , it can receive one difference according to actual measurement value and the establishing value, this difference value is deal with PID, and then give this amount to the two-way silicon controlled rectifier. The two-way silicon controlled rectifier has different leading time in the given cycle T, this time is controlled by polarity’s pulse of touching of the two-way silicon controlled rectifier, this pulse of touching is provided by the P1.3 of 8031, it is synchronous with the zero pulse, and then input to control polarity of silicon controlled rectifier through the Photoelectric coupling and drive circuit, it can change the time of heating, at last this system can achieve the control aim.The part of the software is made up of main program, T0 cutting off service routine, and T1 cutting off service routine and so on.Keywords: single chip computer, temperature control, the hardware, PID algorithm目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1选题的背景 (1)1.2温度控制技术的现状及其发展趋势 (1)1.3国内温度控制技术的研究成果 (2)1.4课题的研究内容 (2)2 温度检测部分 (4)2.1热电偶简介 (4)2.2热电偶在本设计中的应用 (5)3 数据采集部分 (7)3.1ADC0809简介 (7)3.2ADC0809在本设计中的应用 (7)3.3ADC0809转换程序 (8)4 8155的输入与显示部分 (10)4.18155简介 (10)4.28155在本设计中的应用 (11)4.2.1 8155的显示过程 (12)4.2.2 8155的输入过程 (14)5 温度控制部分 (16)5.1双向可控硅简介 (16)5.2温度控制过程 (16)5.3温度控制的算法 (18)5.3.1 PID控制的原理和特点 (18)5.3.2温度控制的具体算法 (19)6 MAX232的介绍 (21)6.1收发器的历史 (21)6.2MAX232的工作电路 (21)6.3MAX232的详细说明 (22)6.3.1双充电泵电压变速器 (22)6.3.2 RS-232驱动器 (22)6.3.3 RS-232接收器 (22)7 软件设计 (24)7.1主程序流程图 (24)7.2部分程序 (24)结论......................................................................................................... 错误!未定义书签。

致谢.. (29)参考文献 (30)附录A(外文文献) (31)附录B(中文译文) (37)1 绪论1.1选题的背景随着集成电路技术的发展,单片微型计算机的功能也不断增强,许多高性能的新型机种不断涌现出来。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件,在工业生产中成为必不可少的器件,在日常生活中发挥的作用也越来越大。

在温度控制系统中,单片机更是起到了不可替代的核心作用。

在工业生产中如:用于热处理的加热炉、用于融化金属的钳锅电阻炉等,在日常生活中如:热水器、电热毯等等,都用到了电阻加热的原理。

随着生产的发展,上述设备对温度的控制要求越来越高,随着人们生活水平的提高,对日常用品的自动化也提出了更高的要求,控制理论的不断更新换代满足了上述要求,达到了自动控制品质的目的。

1.2温度控制技术的现状及其发展趋势目前我国检定装置的温度控制,已经以自动化控制仪表代替人工操作。

从温度控制方式来看,过去大部分采用单纯的两位控制转为PID控制,温度的自动控制已经普及化。

从温度控制仪表的性能方面,对温度控制的现状谈上几点:1、检测元件检测元件对控温精度起着决定性作用,目前检测元件本身还存在某些问题,例如热电偶用于信号检测,其热电势会随时间产生漂移。

2、温度设定器的稳定性问题设定器的电源必须要稳压。

除此之外,对环境温度的变化也必须考虑,要使用温度系数特别小的锰铜电阻,要消除机械形变且材料均匀等;另外,设定器最好用恒流电源供电,以消除接触热电势,并且能使输出阻抗一定。

3、偏差放大器偏差放大器的选择对温度控制器的长期稳定性和精确性来说是特别重要的,因为一般热电偶或热电阻检测的温度信号都是很微弱的,因此要有足够高的增益。

设计一个性能良好的放大器是温度控制的一个关键性问题。

4、调节器调节器是控温器的另一个重要部件。

精密温度自动控制一般都采用PID调节器。

用运算放大与阻容反馈回路构成的PID调节器,要注意的问题是如何防止积分饱和现象。

5、执行机构对于电阻炉来说,执行机构几乎都是继电器,饱和电抗器和可控硅等。

检定装置的温度控制系统大多采用可控硅的PID控制方式。

可控硅体积小,重量轻,适用大功率控制。

综上所述,只有对温度控制仪表各部件精心设计,才能获得一个高水平的、高精度的控制效果。

随着自动控制技术的发展,对精度高、可靠性好、结构简单、坚固耐用、操作方便、维护容易、成本低廉的各种常用简易仪表和调节器的需要也是很迫切的。

因此在选择检测元件时,应根据:精度、响应特性、互换性、线性、连续测定性、性能随时间变化的情况、输出信号大小、设备运转设备低廉、结构简单和易于维修、耐高、低温性以及各种气氛的影响等情况加以选择[1]。

随着单片机在各行业控制系统中的普遍采用,其构成的实时控制系统日臻完善,一定会使温度控制系统的总体性能大大提高,功能更趋完善。

1.3 国内温度控制技术的研究成果随着科技的不断发展,新型的温度控制系统不断涌现。

其中,李树华,刘超英和董辉研制的数字PID自动温度控制系统,采用8031单片机作为PID控制器,具有可编程、控制算法可选、体积小、稳定性好、抗干扰能力强等优点。

该温度控制系统体积只有100mm×160mm×220mm,控制功率达2Kw,经昼夜连续运行证明,性能稳定可靠,另外,该系统由8031单片机的最小系统所组成,EPROM选用27128,程序存储器容量较大,因此,可以扩充多种控制模块和运算模块以备选用,同时只需使用不同类型的传感器及执行部件即可构成不同控制功能的系统(例如:被控量为流量,压力,液位等场合),可满足多种用户的控制要求。

应如艳和杜吉全研制的微机温度控制系统控温原理简单,简化了系统的硬件构成和软件设计,成本较低廉,采用数字PID控制,调整灵活,通过人机对话,可以实现在线调节控制方案和参数,控制平稳和准确,质量较高,可以实现多回路的检测和控制以及多种物理量的控制。

1.4课题的研究内容本文介绍了一种PID炉温控制系统。

该系统利用单片机可以方便地实现对PID参数的选择与设定,也可以通过计算机与单片机的串行通讯,实现工业过程中的交互式PID控制。

它是用温度传感器将检测到的实际炉温进行A/D转换,送入计算机中,与设定值进行比较,得出偏差。

对此偏差按PID算法进行修正,求得对应的控制量控制可控硅驱动器,调节电炉的加热功率,从而实现对炉温的控制。

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