基于单片机的电阻炉温控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计一、引言电阻炉是一种广泛应用于工业生产中的加热设备，其温度控制的准确性对于工艺过程的稳定和产品质量的保证至关重要。
本文将基于单片机设计一个电阻炉温度控制系统，通过采集温度传感器的信号，用单片机控制加热器的工作状态，实现对电阻炉温度的精确控制。
二、系统结构设计本系统由四个模块组成：温度采集模块、温度控制模块、显示模块和控制模块。
1.温度采集模块：使用一个高精度的温度传感器，如PT100，将电阻炉内部的温度转化为电压信号。
该信号经过模拟转数字转换器（ADC）转换为数字信号，传输给单片机。
2.温度控制模块：根据温度采集模块传输的信号，单片机通过PID算法计算出控制值，并输出PWM信号控制加热器的工作状态。
PID算法可根据实际情况进行参数调整，以达到系统稳定的控制效果。
3.显示模块：采用数码管或液晶显示器显示当前电阻炉的温度值，方便操作员实时监测电阻炉的运行状态。
4.控制模块：可以通过按钮或者触摸屏等方式进行设定和调整控制参数，例如设定温度范围、PID参数调节等。
三、系统工作原理1.系统初始化：单片机启动后，进行相应的外设初始化和参数设定，包括温度采集模块的配置、PID参数的设定、显示模块的显示等。
2.温度采集与转换：通过温度传感器采集电阻炉内部的温度信号，将其转化为模拟电压信号。
利用ADC将模拟信号转换为数字信号，并传输给单片机进行处理。
3.PID算法计算：单片机根据采集到的温度值，通过PID算法计算出控制值。
PID控制算法通常包括比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D）三个参数的调整，根据实际情况进行调节以达到控制精度和稳定性要求。
4.PWM输出控制：根据PID算法计算得到的控制值，单片机输出对应的PWM信号。
该信号通过驱动电路控制加热器的工作状态，调整和维持电阻炉的温度。
5.温度显示：单片机将当前的温度值通过显示模块进行显示，使操作员能够实时监测到电阻炉的温度。
电阻炉温度控制系统设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计说明书题目名称电阻炉温度控制系统设计院（系）电子信息工程学院专业（班级）电气08401班学生姓名杨闯指导教师王英霞（副教授）起止日期2011.11.14～2011.11.25┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊电阻炉温度控制系统设计[摘要] 本课程设计以电阻炉为研究对象，开发了基于单片机的温度控制系统。
本温度控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、数据处理模块、温度显示/设定模块和温度控制模块。
温度传感器采用了数字式温度传感器DS18B20，对温度进行实时采样并将模拟信号转换成数字信号返回给单片机。
系统可通过键盘对电阻炉温度进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度进行比较结果，在进行PID运算，控制输出宽度可调的PWM方波，并由此控制固态继电器的导通和关断来调节电热丝的加热功率，当炉内温度过高与过低的时，蜂鸣器将进行报警，从而使炉内温度迅速达到预设值并保持恒定。
[关键词]单片机温度检测 PID 温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Design and Implementation of a Temperature Control System[Abstract] The design process, first of all the software design and development, making the system functional module and through the Proteus software simulation, respectively, to achieve feature an integrated design of the hardware, and repeated demonstration, testing the device parameters to make it stable operation, and ultimately make This system has realized the constant temperature control.[Keywords]: MCS-51,Temperature detection,PID, Temperature control┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)第二章系统总体设计方案 (2)2.1设计方案 (2)第三章系统硬件设计 (3)3.1 单片机系统 (3)3.1.1 STC89C52简介 (3)3.1.2 晶振电路 (5)3.1.3 复位电路 (5)3.2 温度检测电路 (6)3.3 温度控制电路 (6)3.4 键盘显示电路 (7)第四章 PID控制设计 (8)4.1 PID算法设计 (8)4.2 PID程序设计 (9)第五章系统软件设计 (11)5.1 系统程序流程图 (11)5.2 系统总程序 (11)第六章总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言1.1设计目的本文选择设计一个电阻炉温度控制系统，利用微机控制系统完成电阻炉的检测、处理及数字控制计算，根据数据结果进行相应的处理，从而改变电阻炉的加热功率，达到控制温度的目的。
电阻加热炉温度控制系统毕业设计
摘要：本文介绍了以单片机AT89C52作为核心元件构成的电阻炉温度控制系统的工作原理，详细说明了采用的新型元件，分析了系统硬件结构，最后给出了系统流程图。
采用单片机进行炉温控制,具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点,对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。
在对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制中，采用单片机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。
本文……进行介绍。
该控制系统以ms-51单片机为控制核心，采用增量式PID控制算法，实现对温度的智能控制。
同时，具有超调量小、温度上升快、稳定性好等特点。
关键字：电阻炉；单片机；温度控制系统；通信Summary：This paper introduces the AT89C52 microcontroller which is the core component consisting of resistance furnace temperature control system works, detailing the use of new components, analyzes the structure of the system，at the end of the paper flow chart is given. Temperature control by MCU,with a simple circuit design, high accuracy and good control effect on increasing productivity, and promote scientific and technological progress has important practical significance. In a variety of furnace, heat treatment furnace, reactor and boiler temperature monitoring and control, the use of SCM is not only easy to control, the advantages of simplicity and flexibility of a large, but can greatly improve the technical indicators accused of temperature, which can greatly improve the quality and quantity. The control system for the control of ms-51 MCU core, an incremental PID control algorithm to realize the intelligent control of temperature. Meanwhile, a small overshoot, fast rise in temperature, good stability.Key words: Resistance Furnace;microcontroller;temperature control system;communicate第一章绪论1.1 电阻加热炉温度控制系统的目的和意义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，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
(完整版)基于单片机的电阻炉温控制系统毕业设计论文
摘要在现代工业生产中，人们需要对各类加热炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
为适应这一需要有必要设计一个性能良好、操作方便的温度控制系统。
课题主要设计一个水温测控系统，控制锅炉中水的温度，选择合适的控制规律，使锅炉中水的温度按预定规律变化，并且能够进行越限报警。
可通过键盘，显示电路设定目标温度和参数。
控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、温度显示设定模块、温度控制模块、单片机与上位机通信模块。
系统可通过键盘对电阻炉水温以及恒温时间长短进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过PWM控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。
另外通过单片机的串口与上位机通信，通过上位机软件实时显示当前温度和历史温度并且绘制出温度曲线，让系统的可读性更强，实现了远程监测的功能[2]。
关键词：电阻炉，温度曲线，PWM，上位机AbstractThe project is mainly about designing a water temperature monitoring system to control the water temperature in the boiler, and choosing proper control rules to make water temperature in the boiler change within the predetermined path, with the function of alerting temperature rising limit. Through the keyboard and display, we can set the goal temp. and other parameters. Control system, according to the functions, includes temperature sensor module, the temperature display setting module, a temperature control module, MCU and module. System can preset the resistance furnace temperature and and off so as to control the resistance wire conduction time in order to achieve temperature control. In addition through the serial port of MCU and , through the PC software, the device can fulfill the real-time display of current temperature and temperature .Key words: STC89C52, DS18B20, PWM, PC目录摘要.............................................................. ..I Abstract . (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 选题意义 (1)1.2 国内外发展趋势 (1)1.3 系统的主要性能指标 (2)1.4 主要工作任务 (2)2 系统方案选择和工作原理 (2)2.1 系统综述 (2)2.2各模块电路的方案选择及论证 (3)2.2.1 系统硬件总框图 (3)2.2.2主机控制模块 (4)2.2.3温度控制模块 (4)2.2.4温度采集模块 (5)2.2.5显示模块 (5)2.2.6上位机软件 (6)2.3系统各模块的最终方案 (6)3 系统硬件设计 (7)3.1 STC89C52构成的最小系统 (7)3.1.1 晶振回路 (7)3.1.2 复位电路 (8)3.2温度采集模块的硬件设计 (8)3.2.1温度传感器DS18B20概述 (8)3.2.2温度采集模块的硬件设计 (10)3.3 报警电路设计 (10)3.4 电源电路设计 (11)3.5 按键电路设计 (12)3.5.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (12)3.5.2矩阵键盘两种扫描方式 (13)3.6 显示电路设计 (13)3.6.1 LCD1602简介 (13)3.6.2 LCD1602管脚功能介绍 (14)3.6.3温度显示模块电路图 (17)3.7 时钟电路设计 (17)3.7.1 DS1302简介 (17)3.7.2 DS1302的结构及工作原理 (18)3.7.3 DS1302的控制字节 (18)3.7.4数据输入输出(IO) (18)3.7.5 DS1302的寄存器 (19)3.7.6 DS1302硬件连接图 (19)3.8电平转换电路设计 (19)3.8.1 RS-232标准介绍 (19)3.8.2 DB-9连接器 (20)3.8.3 MAX232芯片介绍 (22)3.8.4 串口硬件连接图 (22)3.9 继电器驱动电路设计 (22)3.9.1 固态继电器的分类与工作原理 (22)3.9.2固态继电器的硬件连接图 (24)4 系统的软件设计 (24)4.1 主程序的设计 (25)4.2 液晶显示模块 (26)4.3温度模块软件设计 (27)4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 (27)4.3.2 DS18B20温度读取流程 (32)4.4中断服务函数 (33)4.5上位机软件设计 (34)5 系统抗干扰措施 (37)5.1软件抗干扰措施 (37)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 系统原理图 (42)附录B 系统总程序 (43)1 绪论1.1 选题意义随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。
计算机控制技术课程设计-电阻炉温度控制系统设计
合肥工业大学《计算机控制技术》课程设计——电阻炉温度控制系统设计学院专业姓名学号＿_＿__＿_ _＿＿＿____ ＿完成时间摘要:电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。
间接加热式电阻炉,就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件,电流通过加热元件时产生热量,再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。
直接加热式电阻炉,是将电源直接接在所需加热的材料上,让强大的电流直接流过所需加热的材料，使材料本身发热从而达到加热的效果。
工业电阻炉,大部分采用间接加热式，只有一小部分采用直接加热式。
由于电阻炉具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点，应用十分广泛.关键词:炉温控制；高效率;加热一、总体方案设计本次课程设计主要就是使用计算机以及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，从而使系统达到工艺要求的性能指标。
１、设计内容及要求电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率,使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。
在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220Ｖ交流电源供电,采用双向可控硅进行控制。
２、工艺要求及要求实现的基本功能本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉，控制要求为采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度;电炉额定功率为20 kＷ；)恒温正常工作温度为１000℃,控温精度为±１%;电阻炉温度按预定的规律变化,超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性;具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±１℃;具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
3、控制系统整体设计电阻炉温度计算机控制系统主要由主机、温度检测装置、A/D转换器、执行机构及辅助电路组成.系统中主机可以选用工业控制计算机、单片微型计算机或可编程序控制器中的一种作为控制器,再根据系统控制要求,选择一种合理的控制算法对电阻炉温度进行控制。
电阻炉温度控制系统的设计
电阻炉温度控制系统的设计在许多工业生产过程中，电阻炉被广泛应用于各种材料的加热和熔炼。
为了确保产品质量和工艺稳定性，电阻炉温度控制系统应满足以下需求：控制精度高：温度波动范围应在±1℃以内，以确保工艺稳定性和产品的一致性。
响应时间快：系统应能迅速跟踪设定温度，减小加热过程的时间误差，提高生产效率。
安全可靠：系统应具备过载保护、短路保护、过热保护等安全措施，确保设备和人身安全。
可扩展性：系统应便于扩展和升级，以适应不同工艺需求和技术发展。
电阻炉温度控制系统的电路设计是整个系统的核心部分。
加热器功率控制、温度传感器选择和电路保护等关键环节直接关系到系统的性能和稳定性。
以下是电路设计的重点：加热器功率控制：一般采用PID控制器来实现加热器功率的调节。
PID 控制器可以根据温度误差来自动调节加热器的功率，减小温度波动。
温度传感器选择：常用的温度传感器有热电偶和红外测温仪。
选择合适的传感器对提高系统的测量精度至关重要。
电路保护：为防止系统故障对设备和人身造成伤害，电路应设计多种保护措施。
例如，加热器应配备熔断器、过载保护器和短路保护器等。
电阻炉温度控制系统的软件设计是实现整个系统智能化的关键。
软件应包括输入输出端口设置、算法实现等关键模块。
以下是软件设计的要点：输入输出端口设置：软件应设置必要的输入输出端口，以便于用户对系统进行控制和监视。
例如，软件应支持通过界面设置加热器的启动/停止、温度设定值等。
算法实现：系统软件应实现高效的温度控制算法，如PID控制算法，以实现精确的温度控制。
算法应具有自适应性，能够根据环境条件和材料属性等变化进行自我调整，提高控制效果。
在完成电阻炉温度控制系统的设计和调试后，需要对系统进行严格的测试与结果验证，以确保系统的性能和稳定性达到预期要求。
测试应包括以下步骤：测试环境搭建：搭建测试平台，选择合适的电阻炉、温度传感器、控制系统等设备进行联调测试。
空载测试：在无负载的情况下，测试系统的加热速度、稳定性和精度等指标。
电阻炉炉温自动控制系统
电阻炉以电为热源，通过电热元件将能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比，热效率高，可达50%-80%，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，炉温均匀，适用于要求较严的工件加热。电阻炉的功率是根据电阻炉的热平衡原则确定的，通过热平衡计算，可以比较精确的计算出电炉的功率。电炉所需的功率应包括炉子蓄热，工件加热需要热量、工件保温需要的热量、气氛裂解所需的热量，热损失等。其中炉子蓄热由电炉的规格、构造和主要尺寸、炉衬厚度，材料导热系数决定。电阻炉是热处理生产中应用最广的加热设备，通过不知在炉内的加热元件将电能转化为热能并记住辐射与对流的传热方式加热工件。
课程设计—电阻炉炉温控制系统
电阻炉炉温控制系统设计1课程设计规定1.1 课题内容应用计算机旳实时监控和温度测量技术，采用单片机、温度检测电路、温度控制电路等，采用比例环反馈、数字PID闭环调整两种方式实现电阻炉炉温旳实时监控。
1.2 规定和技术指标用单片机和对应旳构成部件构成电阻炉温旳自动控制系统，规定测温范围0～100℃，使其控制系统控制旳温度保温值旳变化范围为30～60℃。
规定：（1）完毕电阻炉温度控制系统设计，包括硬件电路设计和软件程序设计；（2）采用LED实时显示控温时旳实际炉温和设定炉温，如将炉温加热并控制在60℃；当炉温工作至设定温度时，蜂鸣器每2秒报警一次，绿色LED灯常亮。
当炉温超过设定温度5℃，过温保护电路动作，蜂鸣器常鸣，红色LED常亮。
（3）对其主电路和控制电路设计对应旳保护电路，使其安全可靠地工作。
（4）具有防干烧功能。
（5）具有定期功能，设定一段时间自动加温，如1分钟。
1.3 元器件清单另有剪刀、镊子等工具表1.1 元器件清单2电路设计2.1 总体设计方案基本方案：运用温度变送器和温度检测电路将电阻炉实际温度转换成对应旳数字信号，送入单片机，进行数据处理后，通过显示屏显示温度，并判断与否报警，同步将实际炉温与设定温度比较，根据对应旳算法(如PID)计算出控制量，通过控制对应旳加热电路实现对炉温旳控制。
本系统采用STC89C52作为系统旳主控芯片，负责加热炉旳温度检测与控制。
其重要任务是：1、读取DS18B20旳温度数据；2、控制继电器通断，保证温度到达设定值并保温；3、读取键盘设置旳温度值；4、在LED上显示设置旳温度、目前温度以和恒温时间；5、当温度抵达警戒值旳时候控制蜂鸣器报警。
图2.1 总体构造图由于加热炉仅能通过通断电路控制，不具有良好旳可控性，且加热所需旳速度和精度规定并不高，这里无需使用PID算法这样旳高速跟踪算法，只要使用二次线性化旳措施控制，就可以很好地实现炉子旳加热和恒温控制了。
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
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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。
毕业设计基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计摘要电阻炉作为工业炉窑中的一种常用加热设备被广泛应用于工业生产中。
对电阻炉温度控制精确与否将直接影响到产品的质量和生产效率。
电阻炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，开关炉门、加热材料、环境温度以及电网电压等都影响控制过程，传统的电阻炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。
本文将PID控制算法引入到传统的电阻炉控制系统中，借此提高其控制效果。
设计一个控制精度高、运行稳定的电阻炉温度控制系统是很有必要的。
本设计是以电阻炉为被控对象，单片机为核心设计的一种控制系统。
其中以K型热电偶作为温度传感器，STC89C52单片机为控制核心，PID运算规律作为控制算法。
文中详细介绍了该控制系统的硬件电路设计、软件设计及PID控制算法。
在对电阻炉温度控制系统的研究之后，本设计主要完成温度控制系统的总体方案设计、硬件原理图的绘制、信号调理电路的设计、固态继电器的应用及温度控制电路的设计同时也完成了系统程序设计，并通过软件完成了对温度的控制功能。
关键词：电阻炉；温度控制；PID算法；单片机The design of resistor furnace temperature control systembased on singlechipAbstractResistance furnace was widely used in industrial production, the effect of the temperature control of Resistance furnace has a direct impact on product quality and productivity.Therefore, the design of a high-precision control and stable operation of the resistance furnace temperature control system has a high application value.In this design , the resistance furnace as a controlled object, singlechip as the design of a control unit.Which type of thermocouple temperature sensor as K, STC89C51 microcontroller as control core and PID control algorithm for operation rule. This paper introduces the control system of the hardware circuit design, software design and the PID control algorithm.On the resistance furnace temperature control system, the design of the main completed the overall scheme of the temperature control system design, hardware circuit principle diagram, the signal of circuit, the application of solid state relays and temperature control circuit design of the system，meanwhile finish the program design, through the software control to complete the function of temperature control.Key words: resistance furnace; temperature control; PID control;single-chip microcomputer目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ...................................................................................................................................... I II 第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外研究概况及发展趋势 (2)1.3智能温度控制技术的发展 (2)1.3.1 PID控制 (2)1.3.2 模糊控制 (4)1.3.3 模糊自整定PID控制 (5)1.3.4 神经网络控制系统 (5)1.3.5 专家控制系统 (6)第二章电阻炉温度控制系统总体方案设计 (8)2.1基于虚拟仪器的电阻炉温度控制 (8)2.2基于PLC的电阻炉温度控制 (8)2.3单片机与FPGA综合实现电阻炉的温度控制 (9)2.4基于单片机的电阻炉温度控制系统 (10)第三章硬件电路设计 (12)3.1温度检测电路 (12)3.1.1 温度传感器 (12)3.1.2 冷端温度补偿 (13)3.2 放大电路 (13)3.3 ADC0832简介 (15)3.3.1ADC0832引脚如图 (15)3.3.2单片机对ADC0832 的控制原理 (16)3.4 STC89C52单片机 (18)3.4.1单片机简介 (18)3.4.2管脚说明 (19)3.4.3单片机的复位电路 (21)3.4.4单片机的晶振电路 (22)3.5人机接口电路 (22)3.5.1 LCD液晶显示 (22)3.5.2 键盘 (26)3.6温度控制电路固态继电器及应用 (27)3.7报警电路 (29)第四章软件设计 (30)4.1主程序设计 (30)4.2 子程序设计 (31)4.2.1 A/D采样子程序 (31)4.2.2线性化 (31)4.2.3标度变换 (32)4.2.4键盘子程序 (34)4.2.5显示子程序 (34)4.2.6 PID子程序 (35)4.2.7 PWM控制子程序 (38)第五章系统调试 (41)总结 (44)参考文献 (45)附录A 硬件原理图 (47)附录B 源程序 (48)致谢 (60)第一章绪论1.1课题研究的背景及意义随着社会的发展，自动控制越来越成受到人们关注,自动调节电阻炉温度系统得到了广泛的应用。
基于单片机的电阻炉温度控制系统的设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统的设计一、本文概述Overview of this article本文主要探讨基于单片机的电阻炉温度控制系统的设计。
随着工业自动化的不断发展，电阻炉作为常见的加热设备，其温度控制精度和稳定性对生产效率和产品质量具有至关重要的影响。
传统的电阻炉温度控制方法往往存在精度低、稳定性差等问题，难以满足现代工业生产的需求。
因此，设计一种基于单片机的电阻炉温度控制系统，具有重要的实用价值和应用前景。
This article mainly explores the design of a temperature control system for a resistance furnace based on a microcontroller. With the continuous development of industrial automation, resistance furnaces, as common heating equipment, have a crucial impact on production efficiency and product quality due to their temperature control accuracy and stability. Traditional temperature control methods for resistance furnaces often have problems such as low accuracy and poor stability, making it difficult to meet the needs of modernindustrial production. Therefore, designing a temperature control system for a resistance furnace based on a microcontroller has important practical value and application prospects.本文将首先介绍电阻炉温度控制系统的基本原理和要求，包括温度控制的重要性、温度控制方法的分类和特点等。
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
关键词：单片机；温度传感器；可控硅；温度控制
Design
Abstract
Various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperatureare detected and regulatedin the industrial production processes,sotheyneed a proper system of precise controlfortheirtemperature.The single chip microcontroller(SCM)havemany advantages, suchas low power consumption, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on. Sothe temperaturecontrolled bySCMhas lowcost,flexible and diversecontrol method and higher precision, which can greatly enhance the quality of the product.
Keywords:SingleChipMicrocontroller;Temperaturesensor;Silicon-controlledrectifier;Temperature control
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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，水温的变化影响各种系统的自动运行，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，对工件的水处理温度要求严格控制。对于不同控制系统，其适宜的水质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水温变化。对于超过适宜范围的温度能够统设计
毕业设计68单片机实现电阻炉温度的控制
摘要本文用8031单片机实现电阻炉温度的控制。
电阻炉是一类使用非常广泛的工业设备，利用单片机实现温度的实时控制，对提高劳动生产率和产品质量，节约能源都有着积极意义。
本控制系统是对水加热的控制过程，工作时水的温度由数字温度计和精密放大器放大至0~5v电压信号，由ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号，此信号与温度的给定值比较得到温度偏差，通过PID控制算法运算得到控制量，此控制量通过对可控硅触发角的控制，来调节加在电阻炉上的电压的通断时间以达到控温的目的。
系统的给定值等参数可由键盘输入，并可以随时修改，给定温度和PID的参数可显示在LED上。
关键词：单片机；电阻炉；控制Title: Temperature control system of resistance furnaceAbstractThis article introduced with 8031 monolithic integrated circuits realizations resistance furnace temperature control, the resistance furnace is a kind of quantity greatly but the broad industrial equipment, using the monolithic integrated circuit realization temperature real-time control, the numeral demonstrated, to enhance the labor productivity and the product quality, saves the energy all to have the positive sense.This control system mainly is the controlled process which adds water heats up, when the work the water temperature enlarges by the digital thermometer and the precision amplifier to the 0~5v voltage signal, transforms the digital signal by ADC0809 which the monolithic integrated circuit can accept, this signal and the temperature given value comparison obtains the temperature deviation, obtains the control quantity through the PID control algorithm operation, this control quantity adds after the silicon-controlled rectifier on the resistance furnace the voltage passes breaks the time by to achieve controls the warm goal.System given value Parameter and so on sampling period by the keyboard entry, and may revise as necessary, assigns at the same time the temperature and the sampling period demonstrates on LED.Keywords: single chip computer; electric furnace; control目录第一章概述 (4)1.1 题目来源及意义 (4)1.2 电阻炉温度控制系统的结构工作原理 (4)第二章电阻炉温度控制系统的硬件设计 (7)2.1硬件电路设计原则 (7)2.2单片机的选择 (7)2.2.1 8031芯片介绍 (8)2.2.2 8031的引脚介绍 (9)2.3 单片机程序存储器的扩展 (10)2.3.1 地址译码器的选择 (11)2.3.2 程序存储器的设计 (11)2.4 温度检测接口电路设计 (13)2.4.1 数字温度计的选择 (13)2.4.2 AD转换器的接口电路设计 (15)2.5键盘、显示器接口电路 (19)2.5.1 显示器接口电路 (19)2.5.2 键盘接口电路 (22)2.6报警接口电路 (23)2.7 电阻炉温度控制执行机构的设计 (24)第三章温度控制算法 (26)3.1 温度控制算法 (26)3.2 采样周期T的确定 (30)第四章软件设计 (31)4.1 主程序流程图 (32)4.2主程序设计 (34)4.3 PID程序设计 (38)4.4上限报警处理程序设计 (44)4.5 LED数码管显示程序设计 (45)4.6 键盘程序设计 (46)4.7 抗干扰程序设计 (47)第五章结论 (49)致谢 (52)附录 (53)第一章概述1.1 题目来源及意义热处理设备是实现热处理工艺的基础和保证，直接关系到热处理技术水平的高低和工件质量的好坏.对热处理技术的基本要求是：先进. 可靠. 经济. 安全.能满足热处理工艺的要求，并保证工艺的稳定和再现性，节省能源，保护环境，改善劳动环境，降低生产成本，提高机械化和自动化水平。
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计(新的)
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计、概述电阻炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。
其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。
此次课程设计温度控制系统的主要技术指标有：温控范围：300℃～1000℃；恒温时间：0～24小时；控制精度：±1℃；超调量<1%。
1整体设计及系统原理本系统由单片机AT89C51、温度检测电路、键盘显示、显示电路、温度控制电路等部分组成。
系统中采用了新型元件，功能强、精度高、硬件电路简单。
其硬件原理图如图1所示。
在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成毫伏级电压信号。
该电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度，同时将温度与设定温度比较，根据设定计算出控制量，根据控制量通过控制继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。
图1 硬件原理图程序流程图在系统软件中，主程序完成系统初始化和电炉丝的导通和关断；炉温测定、键盘输入、时间确定和显示、控制算法等都由子程序来完成；中断服务程序实现定时测温和读取时间。
流程图如图2所示。
图2 总体流程图2硬件设计2.1温度检测电路本系统采用的K型（镍铬－镍硅）热电偶，其可测量1312℃以内的温度，其线性度较好，而且价格便宜。
K型热电偶的输出是毫伏级电压信号，最终要将其转换成数字信号与CPU通信。
传统的温度检测电路采用“传感器－滤波器－放大器－冷端补偿－线性化处理－A/D转换”模式，转换环节多、电路复杂、精度低。
在本系统中，采用的是高精度的集成芯片MAX6675来完成“热电偶电势－温度”的转换，不需外围电路、I/O接线简单、精度高、成本低。
基于单片机的管式电阻炉温度控制系统设计
摘 要本文研究的主要问题是实验室常用的管式电阻炉的温度控制，要实现对电阻炉的温度控制，就需了解这一被控对象的特性，因此又介绍了电阻炉温度特性测试实验的整个过程、测试方案及其处理方法。
然后针对电阻炉的特点，利用实验室现有的设备，提出了利用DDZ-III 型仪表组合成一套单闭环负反馈的控制系统，通过调节PID 调节器的比例系数P K 、积分系数I K 和微分系数D K 来实现对电阻炉温度的控制。
管式电阻炉的温度控制系统设计的主要步骤有：第一，对管式电阻炉的温度特性进行研究。
第二，应用一定的芯片搭接硬件电路。
第三，应用C51语言编程。
程序能够实现炉温的模拟、中间变量的显示等。
关键词：温度特性测试；管式电阻炉；温度控制；PID 参数整定Tubular Resistance Furnace Temperature Control System DesignBased On MCUAbstractIn this paper ,the main problem is temperature control of tubular resistance furnace that commonly used in laboratory,it is necessary to achieve resistance furnace temperature control, there was a need to understand the object characteristics, it also introduced a resistance furnace temperature characteristics of the whole process of testing laboratories to test the program and its treatment. For the characteristics of resistance furnace , using the equipment in laboratory, taking a apoint of making use of DDZ-III-type instrument into a single closed-loop negative feedback control systems, by adjusting the proportion of PID regulator coefficients KP, integral coefficient KI and differential coefficient KD to achieve temperature control of the resistance furnace.The main steps of tubular resistance furnace temperature control system are: first, the resistance of the tube furnace to study the temperature characteristics. Second, the application of a hardware circuit chip overlap. Third, the application of C51 language programming. Procedures to achieve the temperature of the simulation, the middle of the display variables.Key words: Temperature characteristics of the test; tube resistance furnace; temperature control; PID parameter tuning目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 (1)1.1管式电阻炉简介 (1)1.2管式电阻炉的工作原理 (2)第二章管式电阻炉温度控制系统 (3)2.1管式电阻炉系统特性描述 (3)2.1.1温度变化曲线及微分方程的简化表示 (3)2.1.2对象的特性参数 (3)2.1.3由S形温度变化曲线求电阻炉特性参数 (4)2.2热电偶工作原理及特性 (5)2.2.1热电偶的基本原理 (5)2.2.2热电偶冷端温度补偿 (7)2.3管式电阻炉控温方式的基本形式 (8)2.3.1管式电阻炉系统框图 (8)2.3.2二位式控制 (9)2.3.3时间比例控制 (9)2.3.4比例、积分、微分（PID）控制 (9)2.4管式电阻炉温度特性曲线与控制方式的选择 (11)第三章管式电阻炉系统硬件设计 (13)3.1放大电路 (13)3.2继电器电路 (15)3.3芯片特点 (15)3.3.1芯片STC89C52 (15)3.3.2 A/D芯片ADC0832 (19)3.2.3 LED显示 (21)3.3.4 D/A芯片DAC0832 (23)3.4 I/V转换电路 (25)第四章管式电阻炉系统软件设计 (27)4.1管式电阻炉系统主程序 (27)4.2 A/D转换子程序 (28)4.3线性化及标度变换 (29)4.4 PID调节器及参数的整定 (31)4.4.1抗积分饱和型PID调节器 (31)4.4.2 增量型PID运算 (33)4.4.3 PID调节器的参数整定方法 (35)4.5 键盘程序设计 (36)4.5.1键盘扫描子程序 (36)4.5.2按键处理子程序 (37)4.6 LED显示子程序 (38)4.7 D/A转换子程序 (39)第五章调试过程 (41)5.1调试过程的相关介绍 (41)参考文献 (43)附录A (44)附录B (45)致谢 (53)第一章概述1.1管式电阻炉简介随着现代化生产对温度控制品质要求的日益提高，一些控制精度差且难以管理的老式电阻炉必须用新技术进行改造，其中控制算法研究处于至关重要的地位。
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
电阻炉是一种常用的加热器，可用于烘干、熔炼及烧结等工业生产领域。
然而，为确保工艺效果和安全性，电阻炉的温度控制必不可少。
本文将介绍基于单片机的电阻炉温度控制系统设计步骤。
第一步：选取合适的单片机
选择适合的单片机对于系统的稳定性和可靠性非常重要。
为了满足该需求，一般选择具有高性能和快速响应的51系列单片机。
第二步：搭建控制信号回路
控制信号回路是形成基础的电路部件，其中包括继电器、三极管、LED灯等等。
它能够实现对电阻炉内部电流从而控制温度的目的。
第三步：设计温度传感器
为了实现对电阻炉温度的模拟，温度传感器十分关键。
一般采用热电阻或热敏电阻，通过电流变化控制电阻炉内部的温度。
第四步：编写单片机程序
设计单片机程序可以实现对传感器和控制信号回路的控制和实时监测。
在编写时，需要明确目标热度和加热时间，以及对异常情况的处理。
第五步：测试系统性能
完成了单片机程序的编写，需要进行各项测试来验证其稳定性。
可通过模拟电阻炉内部温度升高、升温/降温的速率、温度波动情况等测试数据来确认系统的优化方向。
本文从选取单片机、搭建控制信号回路、设计温度传感器等角度详细介绍了基于单片机的电阻炉温度控制系统的设计步骤。
在实际应用中，应根据实际情况自行调整和完善。
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计ppt课件
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
一、目的、意义及现状分析 二、任务及要求 三、设计思路 四、参考文献 五、进程安排
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一、本课题的目的及意义
1.1 目的 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛 的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一 。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进 行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。 由于电阻炉在国民经济中有着广泛的应用，而大多数电阻 炉存在着各种干扰因素，将会给工业生产带来极大的不便 。所以本设计的目的是用单片机设计一个能在多种领域得 到广泛应用的电阻炉温度控制系统。
Regulatiors in a Digital Process IEEE Trans industrial Electronics,1984,IE31,4(11):74~78 • [8]. 李小莹.传感器与测试技术.北京：高等教育出版社.2004
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控制系统的结构框图
时钟电路 键盘
液晶显示 报警电路
温度检测电路
传感器
单片机
电 阻
MCS-51
炉
温度控制
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见摘要温度控制是工业对象中主要的控制参数，它的控制系统本身的动态属性属于纯滞后环节，比如机械、食品、化工等工业中，各种加热炉、反应炉等被广泛使用。
它对工件的处理温度要严格控制。
本论文主要是以围绕电阻炉为研究对象的设计。
此温度控制系统主要包括数据处理模块、温度传感器模块、温度控制和温度显示模块。
温度传感器采用了数字温度传感器，将采样的结果由模拟信号转换成数字信号。
单片机根据当前的炉内温度进行计算，控制PWM方波，由此来控制可控硅的通与断来调节电热丝的加热功率，从而可以让水的温度迅速达到预定值并且保持不变。
关键词:电阻炉、AT89C51、温度控制系统、单片机目录1 .概述1.1研究课题的意义 (7)1．2主要性能指标 (7)1.3主要工作任务 (7)2 .系统方案设计和工作原理2.1系统概述 (8)鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
2.2 工作原理………………………………………………………………2.3 炉温控制系统的原理…………………………………………………3．系统硬件设计3.1STC89C52构成的最小系统 (8)3.1.1 晶振回路 (9)3.1.2 复位电路 (9)3.2温度传感器模块 (10)3.2.1温度传感器DS18B20概述 (10)3.2.2温度传感器模块的硬件设计 (11)3.3 报警电路及电源电路设计 (12)3.4按键电路设计 (13)3.4.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (13)3.4.2矩阵键盘两种扫描方式 (13)3.5 显示电路设计 (14)3.5.1 LCD1602简介 (14)3.5.2 LCD1602管脚功能介绍 (15)3.5.3温度显示模块电路图 (17)3.6 电源系统设计.............. 错误!未定义书签。
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3.7 控制执行单元设计……………………………………………………3.8 继电器驱动电路设计 (18)3.8.1 固态继电器的分类与工作原理 (18)3.8.2固态继电器的硬件连接图 (19)4 .系统的软件设计4.1 主程序的设计 (20)4.2 液晶显示模块 (20)4.3温度模块软件设计 (21)4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 (21)4.3.2 DS18B20温度读取流程 (25)4.4中断服务函数 (26)4.5上位机软件设计 ........................... 27怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
5.装置硬件介绍5.1处理器部分 (35)5.1.1关于AT89C52的说明 (40)5.1.2外部引脚的功能 (42)5.2关于8155部分5.2.1 关于8155的说明 (38)5.2.2外部管脚功能 (40)5.2.3 8155的工作方式与基本操作416 .系统抗干扰措施6.1软件抗干扰措施 (47)结束语 (48)致谢…………………………………………………………………..参考文献 (48)附录A 系统原理图 (42)附录B 系统总程序 (50)1 概述1.1 课题研究的意义随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。
如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造等诸多领域中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制等等。
而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们都相关。
可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。
并随着电炉广泛应用于各行各业，其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。
为适应以上现实需要有必要设计一个基于单片机的性能良好、操作方便的温度控制系统。
1.2主要性能指标根据生活环境，设计本产品的技术指标为：①测温范围：0℃——+99.9℃。
②温度测量精度：在0～85℃时精度为±0.5℃。
③可设置上限报警值，当温度超限时，发出报警信号。
④电源工作范围：DC4.5～5.5V。
⑤能够按照设定的温度曲线控温。
1.3 主要工作任务在对各类温度传感器原理介绍的基础上，根据毕业设计实际的任务要求，完成温度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，设计出电源电路、显示接口电路、键盘电路、单片机与上位机通信电平转换电路。
根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制[3]。
2 系统方案选择和工作原理2.1 系统综述本文所要研究的课题是基于单片机控制的水炉温度控制系统，主要是介绍了对水箱温度的测控，实现了温度的实时显示及控制。
用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，由DS18B20检测炉内温度，并在LCD1602中显示。
控制器是用STC89C52单片机，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。
DS18B20可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。
从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，故不需要额外电源。
同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。
本设计主要实现温度测控，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动相应的功能。
而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再结合上位机通信部分来共同实现温度的监测与控制。
2.2 工作原理一个反馈系统，在干扰的情况下，被控量偏离给定值。
可以通过控制器来抵消干扰的影响。
大多数被控对象有纯滞后现象，所以就采用反馈控制来提高精度和系统的性能指标。
2.3 炉温控制系统的原理我设计的温度控制系统是以AT8951为核心，并囊括了数码显示管、报警、键盘以及转换电路等，该控制系统采用铂电阻测量入口温度与出口温度。
经数模转换后送入单片机与设计温度比较，其偏差经运算后输出，控制晶体管三相调功模块通断时间的不同以此来控制电热元件的时间，由此来控制加热电阻的加热温度。
控制系统控制继电器的姐通与断开控制加热电阻丝是否工作,从而来控制温度。
3 系统硬件设计3.1 STC89C52构成的最小系统STC89C52是一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。
该器件采用ATEML非易失内存的技术制造，可以和工业标准的80C51和80C52指令集、输出管脚相兼容。
因为把多功能8位CPU与闪速内存组合在单个芯片中，所以AT89C52是一种高效的微控制器，为许多嵌入式控制系统创造了一种灵活性高的方式。
它具有以下标准功能： 8k Flash，512 RAM， 32 位I/O 接口线，内置4KB EEPROM，，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构和全双工串行口。
3.1.1 晶振回路为STC89C52单片机正常工作需要的时钟电路创造稳定的工作频率这是晶振回路的目的。
根据STC89C52对单片机时钟周期的要求，回路要求的频率是11.0592MHz。
晶振回路电容、陶瓷谐振器晶振两部分组成。
担当单片机的时钟源。
他内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，这个放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1与XTAL0,在XTAL1和XTAL0端口接上时钟电源即可构成时钟电路。
本设计中采用内部时钟产生方式。
在XTAL0和XTAL1两端跨接晶振，和内部的反相器构成稳定的自激振荡器。
他发出的时钟脉冲可以直接送入单片机内定的时控制各部件。
电容C2和C1对频率有微调整作用。
电容C2和C1应安装在单片机芯片旁边，为了减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的运行。
晶振电路如图3-1所示图3-1 晶振电路3.1.2 复位电路电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.85～5.25V。
因为微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，所以在电源上电时，只有VCC超过4.75V且低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才可以被撤除，微机电路才能开始正常工作。
复位电路第二功能是手动复位。
手动复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。
当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。
复位电路如图3-2所示：图3-2复位电路3.2温度采集模块的硬件设计3.2.1温度传感器DS18B20概述温度传感器是将温度信号转换为电信号的装置，型号有很多，数字式温度传感器常用的有DS18B20等。
此设计采用的是DS18B20。