智能温度控制系统课程设计
温度控制系统课程设计
前言温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。
传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。
近年来，美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。
随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。
其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。
智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。
目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）,并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。
为了准确获取现场的温度和方便现场控制，本系统采用了软硬件结合的方式进行设计，利用LED数码管显示温度，利用DS18B20检测当前的温度值，通过和设定的参数进行比较，若实测温度高于设定温度，则通过555定时器产生频率可变的报警信号，若实测温度低于设定温度，则加热电路自动启动，到达设定温度后停止。
在软件部分，主要是设计系统的控制流程和实现过程，以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。
温度控制系统设计-课程设计
电阻炉温度控制系统1系统的描述与分析1.1系统的介绍该系统的被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0~5伏时对应电炉温度0~500℃，温度传感器测量值对应也为0~5伏，对象的特性为带有纯滞后环节的一阶惯性系统，这里惯性时间常数取T1＝30秒，滞后时间常数取τ＝10秒。
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，实现工业过程中PID控制。
它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D转换，再送入计算机中，与设定值进行比较，得出偏差。
对此偏差按PID规律进行调整，得出对应的控制量来控制驱动电路，调节电炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。
利用单片机实现温度智能控制，能自动完成数据采集、处理、转换、并进行PID控制和键盘终端处理（各参数数值的修正）及显示。
在设计中应该注意，采样周期不能太短，否则会使调节过程过于频繁，这样，不但执行机构不能反应，而且计算机的利用率也大为降低；采样周期不能太长，否则会使干扰无法及时消除，使调节品质下降。
1.2技术指标设计一个基于闭环直接数字控制算法的电阻炉温度控制系统具体化技术指标如下：1.电阻炉温度控制在0~500℃；2. 加热过程中恒温控制，误差为±2℃；3. LED实时显示系统温度，用键盘输入温度，精度为1℃；4. 采用直接数字控制算法，要求误差小，平稳性好；5. 温度超出预置温度±5℃时发出报警。
2方案的比较和确定方案一系统采用8031作为系统的微处理器。
温度信号由热电偶检测后转换为电信号经过预处理（放大）送到A/D转换器，转换后的数字信号再送到8031内部进行判断或计算。
从而输出的控制信号来控制锅炉是否加热。
但对于8031来说，其内部只有128个字节的RAM，没有程序存储器，并且系统的程序很多，要完成键盘、显示等功能就必须对8031进行存储器扩展和I/O口扩展，并且需要容量较大的程序存储器，外扩时占用的I/O口较多，使系统的设计复杂化。
室内温度自动调节控制系统课程设计
如图表1，DS18B20完成温度转换后，就把测得地温度值与RAM中地TH、TL字节内容作比较.若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内地报警标志位置位，并对主机发出地报警搜索命令作出响应.因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索.
在64位ROM地最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）.主机ROM地前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20地CRC值作比较，以判断主机收到地ROM数据是否正确.
温度LSB
温度MSB
TH用户字节1
TL用户字节2
配置寄存器
保留
保留
保留
CRCLeabharlann 表1DS18B20地测温原理是这这样地,器件中低温度系数晶振地振荡频率受温度地影响很小，用于产生固定频率地脉冲信号送给减法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生地信号作为减法计数器２地脉冲输入.器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生地时钟脉冲进行计数进而完成温度测量.计数门地开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应地一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置在－55℃所对应地一个基数值.
PWM音频输出：直接驱动扬声器地方式，扬声器两端接PWM+和PWM-，此状态输出时，PWM+/PWM-两端不可短路、不可接电容电阻到地.如需采用此状态外接功放，可用差分方式输出到功放.
DAC音频输出：外接功放驱动扬声器方式，不可直接驱动扬声器.PWM+/DAC端做音频输出，PWM-端腾空.DAC端需接一个1.2K电阻和104电容到地，再把音频输出给功放.
温度控制系统(课程设计)
长安大学《单片机原理及接口技术》课程设计（简易温度控制系统）专业：电气工程及其自动化学号： 2804060132姓名：任晴利指导老师：段晨东时间： 2008.12.22～2009.01.03目录目录。
题目。
摘要。
需求分析。
方案比较。
硬件设计。
硬件电路设计。
总体电路设计。
软件设计。
调试及结果分析。
附录1 电路程序。
附录2 电路总图。
题目：简易温度控制系统一．任务设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。
控制对象为自定。
图一 恒温箱控制系统二．要求设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度。
（3）被控对象温度采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。
（4）温度控制的静态误差≤2℃。
扩充功能：控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。
恒温箱 执行器 可编程 控制器 显示器 变送器 设置键盘 电源 220V AC 温度传感器摘要本系统以A T89S52单片机芯片为核心，组成温度测量和控制系统，采用DS18B20数字温度传感器对温度进行实时采样，并将测量结果用数码管实显示，可以运用键盘按钮对温度进行设定，并且驱动加热器或制冷器将温度调整到设定温度，其功能完善，人机界面良好，可靠性高，AbstractThe system to single-chip AT89S52 chip as the core, the composition of the control of temperature control system of the adoption of digital temperature sensor DS18B20 temperature sampling, real-time display with digital temperature control, you can use the keyboard for temperature regulation, the use of heater and cooler temperature adjustments to improve its functions, a good man-machine interface, high reliability一、需求分析根据题目的具体要求，经过阅读思考，可对题目的具体任务、功能、技术指标等作如下分析。
pid温度控制设计课程设计
pid温度控制设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PID温度控制的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能掌握PID控制器参数的调整方法，并了解其对温度控制效果的影响。
3. 学生了解传感器在温度控制过程中的作用，能正确解读传感器数据。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的PID温度控制系统，并进行模拟实验。
2. 学生具备分析温度控制过程中出现的问题，并提出相应解决方案的能力。
3. 学生能熟练使用相关仪器设备，进行温度控制实验操作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，激发创新意识，提高实践能力。
2. 学生在团队合作中，学会相互沟通、协作，培养团队精神。
3. 学生认识到温度控制在生产生活中的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识和实际操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
学生特点：学生具备一定的物理知识和数学基础，对实际操作感兴趣，喜欢探索新知识。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生积极参与实验，培养学生的创新思维和实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PID温度控制基本原理：比例（P）、积分（I）、微分（D）控制作用及组合控制策略。
- 温度传感器原理及种类：热电偶、热敏电阻等。
- 控制器参数调整方法：参数对温度控制性能的影响。
- 温度控制系统的数学模型及其建立方法。
2. 实践操作：- 设计并搭建简单的PID温度控制系统，进行模拟实验。
- 调试控制器参数，观察温度控制效果。
- 分析实验过程中出现的问题，并提出解决方案。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PID温度控制基本原理学习，了解传感器原理及种类。
- 第二阶段：控制器参数调整方法学习，掌握温度控制系统的数学模型。
- 第三阶段：实践操作，设计并搭建PID温度控制系统，进行实验分析。
教学内容安排与进度：- 理论知识学习：共计4课时。
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计引言温度控制是在很多工业和生活应用中至关重要的一项技术。
随着计算机控制技术的发展和普及，利用计算机控制温度已经成为一种常见的方法。
本文将介绍一个基于计算机控制技术的温度控制系统设计。
系统设计系统框架本系统采用分布式控制结构，由三个主要组成部分组成：传感器模块、控制模块和执行模块。
系统框架系统框架传感器模块负责实时采集温度数据，并将数据传送给控制模块。
控制模块根据传感器模块的数据和预设的设定值进行逻辑判断和决策，然后将决策结果发送给执行模块。
执行模块根据控制模块的结果来控制实际的温度执行设备。
硬件设计本系统需要以下硬件组件：•温度传感器：用于实时采集温度数据。
•控制器：用于运行控制模块的程序。
•执行器：用于控制温度执行设备。
软件设计本系统需要以下软件组件：•控制程序：负责接收温度传感器传输的数据，进行逻辑判断和决策，并将结果发送给执行程序。
•执行程序：根据控制程序的结果控制实际的温度执行设备。
•用户界面：提供友好的用户界面，用于设定温度控制的设定值和查看实时的温度数据。
系统流程系统主要分为三个阶段：温度数据采集、控制决策和执行控制。
温度数据采集1.温度传感器开始采集温度数据。
2.传感器将采集到的温度数据发送给控制程序。
控制决策1.控制程序接收到温度数据。
2.控制程序根据预设的设定值和温度数据进行逻辑判断。
3.根据逻辑判断结果，控制程序生成相应的控制方案。
4.控制程序将控制方案发送给执行程序。
执行控制1.执行程序接收到控制方案。
2.执行程序根据控制方案控制实际的温度执行设备。
3.执行程序将执行结果反馈给控制程序。
功能设计温度设定功能用户可以通过用户界面设定温度控制的设定值。
用户界面将设定值发送给控制程序，控制程序将设定值存储在内存中。
实时数据显示功能用户界面可以实时显示温度传感器采集到的温度数据。
温度数据通过控制程序发送给用户界面，并在用户界面显示。
控制逻辑设计控制程序根据采集的温度数据和设定值进行逻辑判断，判断温度是否超过设定值的上限或下限。
智能温度控制系统设计课程设计
智能温度控制系统设计课程设计一、引言随着科技的进步和人们对生活品质的要求提高，智能温度控制系统在现代生活中扮演着重要的角色。
本课程设计将通过对智能温度控制系统的设计与实现，培养学生的综合能力，提高他们在工程领域的实际操作能力和创新意识。
二、课程设计目标本课程设计旨在培养学生的以下能力：1. 掌握智能温度控制系统的设计原理和工作机制；2. 熟悉温度传感器、执行器、控制器等元件的选型和使用方法；3. 学会使用单片机编程，实现智能温度控制系统的功能；4. 掌握软硬件调试和故障排除的方法；5. 培养学生的团队合作精神和创新能力。
三、课程设计内容1. 温度传感器原理和选型：介绍常见的温度传感器类型，如热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等，并讲解其原理和特点。
通过实验，学生将学会如何选择合适的温度传感器。
2. 智能温度控制系统设计：通过对温度传感器采集到的信号进行处理，设计一个智能温度控制系统。
学生将学习如何使用控制器来实现温度的监测和控制，并能够根据需求进行温度设定和控制策略的调整。
3. 单片机编程：学生将学习单片机的基本原理和编程方法，了解控制系统的实现过程。
通过编写程序，实现温度传感器与控制器之间的数据交互，并控制执行器进行温度调节。
4. 软硬件调试和故障排除：学生将学习如何进行软硬件调试，找出系统中可能存在的问题并进行修复。
通过实际操作，培养学生的问题解决能力和实践经验。
5. 课程设计报告撰写：学生需要撰写一份完整的课程设计报告，详细描述系统设计的过程和实现的功能。
报告中应包括系统原理、元件选型、编程代码、系统调试和实验结果等内容。
四、课程设计实施步骤1. 团队组建：学生将组成小组，每个小组由3-5名学生组成，分工合作完成课程设计任务。
2. 系统设计计划：小组根据课程设计要求，制定系统设计计划，明确任务分工和时间安排。
3. 温度传感器选型和实验：小组成员根据需求和实验结果，选择合适的温度传感器，并进行实验验证。
过程控制课程设计
过程控制课程设计设计目的该课程设计旨在通过学生对过程控制的理解和操作，培养学生的控制思维和控制技能，进一步提高学生的实验能力和动手能力。
学生在课程设计中将学习到以下内容：•理解基本的控制理论和方法；•学会使用常见的控制器和传感器；•掌握实验过程中的问题分析与解决能力；•熟悉控制系统的建模和仿真；•了解实际工业控制应用。
设计内容该课程设计的主要内容为：使用Arduino单片机，设计一个智能温度控制系统。
设计要求1.通过调节加热器的开关，使得温度设置值与实际温度值尽可能相等；2.使用温度传感器采集实时温度，并使用数码管显示实时温度；3.设计一个PID控制器，实现自动调节；4.设计一个可调节的电位器，用于调节PID控制器的P、I、D三个参数。
设计步骤步骤1：硬件接口设计由于该课程设计需要使用Arduino单片机，因此需要进行硬件接口设计。
需要设计的接口有：•数码管模块接口；•温度传感器模块接口；•电位器模块接口；•加热器模块接口。
步骤2：控制系统建模和仿真在该设计中，需要通过建模和仿真来了解控制系统的各个部分。
需要进行的仿真工作包括：•建立温度传感器的数学模型；•建立加热器动态响应模型；•建立PID控制器模型。
步骤3：软件部分设计在实际操作中，需要使用软件来调节控制参数和显示实时温度。
需要进行的软件部分设计包括：•设计数字温度读取程序，实现从温度传感器传入数值；•设计PID控制器程序，实现调节控制器参数；•设计加热器控制程序，实现控制加热器的开关；•设计数码管显示程序，实现温度的实时显示。
步骤4：实验验证在完成硬件接口设计和软件部分设计后，需要进行实验验证。
在实验中需要进行以下操作：•设置温度值；•调节PID控制器参数；•查看实时温度数值；•记录和分析实验结果。
设计效果该课程设计通过实际的过程控制系统设计和实验，对学生进行了一次综合实践培训，有效地提高了学生对过程控制的理解和应用能力。
同时，该设计涉及到了硬件设计和软件开发两个方面，对学生的动手能力和编程能力也有很好的锻炼和提高。
智能温度控制器设计
智能温度控制器设计
简介
本文档介绍了一种智能温度控制器的设计方案。
该温度控制器旨在实现自动控制室内温度，提高生活和工作环境的舒适程度。
设计要求
1. 温度控制器应能自动感知室内温度，并根据设定的温度范围进行控制。
2. 温度控制器应具备智能化功能，能够通过研究和优化算法自动调整控制策略。
3. 温度控制器应具备通信功能，可以远程监控和控制温度。
设计方案
1. 温度感知：使用高精度温度传感器，如热敏电阻或红外线温度传感器，感知室内温度。
2. 控制策略：采用反馈控制策略，根据当前温度与设定温度之间的差异调整控制行为。
3. 智能化功能：通过研究算法，温度控制器可以根据不同季节和使用惯自动优化控制策略。
例如，可以根据历史数据预测温度变化趋势，并提前调整控制行为。
4. 远程通信：集成无线通信模块，如Wi-Fi或蓝牙模块，使温度控制器可以和智能手机或电脑等设备连接。
用户可以通过手机端应用或网页远程监控和调整室内温度。
功能示意图
总结
该智能温度控制器设计方案通过温度感知、控制策略、智能化功能和远程通信实现了自动温度控制。
其简洁、智能的设计使得用户能够轻松调整室内温度，提升生活和工作质量。
基于单片机的智能温度控制器设计课程设计
单片机类课程设计题目：智能温度控制器目录论文总页数23页一、引言 (2)二、关键字 (3)三、设计的题目 (3)四、课程设计的基本要求 (4)五、方案设计 (4)六、系统设计方案及框图 (5)6.1智能温度控制器总体方案 (5)6.2设计原理框图 (6)七、数字信号采集和处理 (6)7.1、DS18B20产品的特点 (7)7.2、DS18B20的引脚介绍 (7)7.3、DS18B20的使用方法 (8)八、系统硬件电路 (11)8.1 控制器内部结构 (12)8.2 控制器具体电路 (13)九、系统扩展电路 (13)9. 1 数字温度感应模块接口电路 (13)9. 2 液晶显示电路 (14)9. 3 系统输入电路 (15)十、系统总电路 (15)10.1Altium Designer电路设计软件绘制的总电路原理图 (16)10. 2电路仿真软件PROTEUS下系统实时仿真 (16)10. 3 系统总电路PCB图的设计 (17)十一、系统软件 (18)十二、总结与体会 (20)十三、参考文献 (21)一、引言随着科技的不断发展，二十一世纪已经进入电子信息时代的轨道。
为了能够更好的适应社会的发展和需要，学好电子方面的知识对于我们这些二十一世纪的大学生是尤为重要的，单片机更是如此。
与此同时，设计一些新的电子产品对我们在学校所学知识的一种掌握和巩固。
许多情况下需要测量温度参数。
通常测温系统的主要器件是热敏电阻，由于它体积小、重复性好、测量方法简单，所以在测温系统中广泛应用。
但采用热敏电阻的测温系统需要A／D转换，而且测量精度不高。
本设计中采用Dallas公司生产的一种新型温度传感器DS18B20，它集温度测量、A／D转换于一体，其测量范围宽(-55℃～+125℃)，精度高(0.0625℃)，DS18B20是一款具有单总线结构的器件。
另外再搭配Dallas 公司生产的另一种实时时钟芯片DS1302用以产生精确的时、分、秒信号来实现实时温度测量，显示电路采用1602液晶。
智能温度控制课程设计
智能温度控制课程设计一、教学目标通过本章节的学习，学生将掌握智能温度控制的基本原理、关键技术及其应用。
具体目标如下：1.知识目标：•了解智能温度控制系统的组成及工作原理；•掌握PID控制算法在温度控制中的应用；•了解常见的温度传感器及其特性；•熟悉智能温度控制系统的故障诊断与维护。
2.技能目标：•能够运用PID控制算法设计简单的温度控制系统；•能够选用合适的温度传感器，并进行调试；•具备分析和解决智能温度控制系统故障的能力。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对新技术的敏感性和好奇心，激发学生对智能温度控制技术的兴趣；•培养学生具备工程伦理意识，关注温度控制系统在实际应用中的安全性；•培养学生团队合作精神，提高学生在项目实践中的沟通与协作能力。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个方面：1.智能温度控制系统的组成及工作原理；2.PID控制算法在温度控制中的应用；3.常见温度传感器的特性及其选用；4.智能温度控制系统的故障诊断与维护。
具体安排如下：第1课时：智能温度控制系统的组成及工作原理；第2课时：PID控制算法在温度控制中的应用；第3课时：常见温度传感器的特性及其选用；第4课时：智能温度控制系统的故障诊断与维护。
三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解智能温度控制系统的组成、工作原理及PID控制算法等基本概念；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解智能温度控制系统的设计与应用；3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；4.小组讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《智能温度控制技术与应用》；2.参考书：相关论文、技术手册；3.多媒体资料：教学PPT、视频资料；4.实验设备：温度控制器、温度传感器、PID控制器等。
智能温度控制器---课程设计
计算机控制技术课程设计智能温度控制器设计院系：班级：姓名：学号：日期：1、功能描述本控制器可实时测量现场温度，并根据温度情况和人为设置情况调节现场温度，其中人为设置可通过操作按键完成；根据实际温度设置了4~20mA标准电流输出通道，便于远程传输；另外，本系统还具有温度超越界限时的报警功能。
2、工作使用说明2.1 系统总结构框图图1.系统结构框图3、各部分电路设计3.1 温度测量通道如图2所示，1路热电阻、4路热电偶和多路选择开关CD4052、CD4051的组合，可实现5路温度测量的随意切换（其中多路开关的控制由P2^5~P2^0口经74LS373锁存器控制）；由热电偶、热电阻产生的电压信号经仪用放大电路放大、线性光耦隔离后，送入模数转换器ICL7135；ICL7135与单片机的连接采用了不常用的串行接收方式，而ICL7135的串行接法是通过计脉冲数的方法来获得测量转换结果的。
由其时序分析可知，在ICL7135工作过程中的去积相，其脉冲数与转换结果具有一一对应关系。
通过单片机的定时器T0来计脉冲器。
由于，定时器T0所用的CLK频率是系统晶振频率的1/12。
因此可利用单片机的ALE信号作为ICL7135的脉冲（CLK）输入。
至此，便可找到定时器所使用的频率与单片机系统晶振频率的关系，以及ICL7135所需的频率输入与单片机系统晶振频率的关系。
为了使定时器T0的计数脉冲的ICL7135工作所需的脉冲同步，可以将ICL7135的BUSY信号接至P3.2（INT0）引脚上，并且将定时器T0的选通控制信号GATE倍1。
此时定时器T0是否工作将受BUSY信号的控制。
当ICL7135开始工作时，也就是ICL7135的BUSY信号跳高时，定时器T0才开始工作，且定时器T0的TH0、TL0所记录的数据与ICL7135的测试脉冲存在一定的比例关系。
要得到测量脉冲的个数，只需将定时器所记录的脉冲个数除以2即可。
而要得到A/D转换结果所对应的脉冲数则应用测量脉冲的个数减去10001。
pid温度控制系统课程设计
pid温度控制系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PID温度控制系统的基本原理、组成及应用，培养学生运用PID控制理论分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–了解PID控制器的原理、结构和参数调整方法；–掌握PID控制系统的稳定性、快速性和精确性评价指标；–熟悉PID控制器在不同工业过程中的应用。
2.技能目标：–能够运用PID控制理论分析和解决实际控制系统问题；–能够运用编程软件（如C、Python等）实现PID控制器；–具备对PID控制系统进行调试和优化能力。
3.情感态度价值观目标：–培养学生动手实践能力和团队合作精神；–培养学生对自动控制领域的兴趣，提高其学术素养；–使学生认识到PID控制系统在现代工业中的重要地位，增强其责任感。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下三个方面：1.PID控制器原理：介绍PID控制器的基本概念、结构和工作原理，使学生了解PID控制器在控制系统中的作用。
2.PID控制系统分析：讲解PID控制系统的稳定性、快速性和精确性评价指标，培养学生运用这些指标分析和评价PID控制系统的性能。
3.PID控制器应用：介绍PID控制器在不同工业过程中的应用，如温度控制、流量控制、液位控制等，使学生学会运用PID控制理论解决实际问题。
三、教学方法为实现课程目标，本课程采用以下教学方法：1.讲授法：讲解PID控制器原理、分析和应用，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：分析实际工业过程中的PID控制系统，培养学生运用PID控制理论解决实际问题。
3.实验法：学生进行PID控制系统实验，使学生动手实践，加深对PID控制理论的理解。
4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为实现课程目标，本课程需准备以下教学资源：1.教材：选用《自动控制原理》等权威教材，为学生提供系统、科学的理论知识学习。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，拓展学生的知识视野。
智能温度测控仪课程设计
智能温度测控仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解智能温度测控仪的基本原理，掌握温度传感器的工作方式和测量范围。
2. 学习智能温度测控仪的电路组成和功能，了解各组成部分的作用及相互关系。
3. 掌握编程方法，实现对温度数据的采集、处理和显示。
技能目标：1. 能够正确连接智能温度测控仪的电路，进行简单的故障排查和维修。
2. 能够运用所学编程知识，编写程序实现对温度的实时监控和控制。
3. 培养动手实践能力，通过实际操作，熟练使用智能温度测控仪。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能硬件的兴趣和热情，激发创新精神和探究欲望。
2. 增强学生的团队协作意识，培养合作解决问题的能力。
3. 培养学生关注环境保护，认识到智能温度测控仪在节能降耗方面的作用。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对智能硬件有一定的好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：教师应充分调动学生的积极性，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 温度传感器原理与分类，重点讲解热敏电阻、热电偶等常见温度传感器的原理和应用。
- 智能温度测控仪电路组成，包括传感器、信号处理电路、微控制器、显示模块等部分的功能和连接方式。
- 编程基础，介绍C语言或Python语言在温度测控中的应用，涉及数据类型、运算符、控制结构等。
2. 实践操作：- 智能温度测控仪电路搭建，指导学生根据电路图正确连接各部分组件。
- 程序编写与调试，引导学生学习编程软件的使用，编写温度采集程序，并进行调试和优化。
- 系统测试与优化，通过实际测试，观察温度测控效果，针对问题进行排查和优化。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：导入新课，介绍智能温度测控仪的应用，明确学习目标。
初中智能温控教案
初中智能温控教案教学目标：1. 了解智能温控系统的基本原理和组成部分；2. 学习使用单片机及其编程；3. 学会使用传感器进行温度检测；4. 培养学生创新意识和动手能力。
教学内容：1. 智能温控系统的基本原理及组成部分；2. 单片机编程基础；3. 温度传感器的工作原理及应用；4. 智能温控系统的设计与制作。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 教师通过展示一些常见的智能家居产品，如智能空调、智能冰箱等，引导学生思考这些产品的工作原理及特点。
2. 提问：同学们知道什么是智能温控系统吗？它由哪些部分组成？二、讲解智能温控系统的基本原理及组成部分（15分钟）1. 教师讲解智能温控系统的基本原理，引导学生了解系统通过传感器检测温度，并根据设定温度进行调节。
2. 介绍智能温控系统的组成部分，包括单片机、温度传感器、执行器等。
三、学习单片机编程基础（20分钟）1. 教师讲解单片机的结构和功能，引导学生了解单片机在智能温控系统中的应用。
2. 学习单片机的基本编程语言，如C语言，让学生掌握如何编写简单的程序。
四、学习温度传感器的工作原理及应用（15分钟）1. 教师讲解温度传感器的工作原理，引导学生了解如何检测环境温度。
2. 学习温度传感器的应用，让学生掌握如何将温度信号转换为电信号。
五、设计并制作智能温控系统（20分钟）1. 教师发放制作材料，引导学生分组讨论设计方案。
2. 学生根据讨论结果进行系统设计，包括电路连接、编程等。
3. 教师巡回指导，解答学生在制作过程中遇到的问题。
六、总结与反思（10分钟）1. 学生展示自己制作的智能温控系统，分享制作过程中的经验和收获。
2. 教师对学生的作品进行评价，总结课堂内容，强调智能温控系统的实际应用价值。
教学评价：1. 学生能熟练掌握智能温控系统的基本原理和组成部分；2. 学生能编写简单的单片机程序，实现温度检测和控制功能；3. 学生能独立完成智能温控系统的制作，并解决制作过程中遇到的问题。
温度控制系统课程设计
一．概述温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。
输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。
控温范围为100~500℃，利用PID控制算法进行温度控制。
二．温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。
其中数字控制器的功能由单片机控制实现。
图1..1温度控制系统的组成框图三．温度控制系统结构图及总述图1.2温度控制系统结构图图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA 电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V 标准电压信号，以供A/D转换用。
转换后的数字信号送入AT89C51单片机中与与炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID 程序计算出输出控制量。
由AT89C51输出电信号送至SCR触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。
四．温度控制系统硬件与其详细功能介绍1. AT89C51介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
智能温度控制系统设计说明
智能温度控制系统设计说明
智能温度控制系统的主要组成部分包括传感器、微处理器、温控仪表、空调主机、变频器等，而系统完成的基本功能是进行室内温湿度的采集，
根据用户设定的参数，以及经过程序处理的采集信息，向温控仪表发出控
制并调节空调主机的工作状态，实现空调的自动控制。
1.传感器
传感器是智能温度控制系统中非常重要的部件，它采集室内温度、湿度、照度、空气质量、CO2浓度等参数信息，传输给微处理器，从而实现
采集信息的实时处理。
2.微处理器
微处理器是智能温度控制系统的核心，它完成系统的程序控制和计算
等功能，处理采集的数据信息，根据用户设定的参数并经过系统程序控制，向仪表发出控制信号，控制空调主机的工作状态，实现自动控制。
3.温控仪表
温控仪表是智能温度控制系统的重要部件，它根据系统控制。
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学号：XX 2010 - 2011学年第1 学期专业综合设计报告题目：智能温度控制系统专业：通信工程班级：07通信工程姓名：V5领袖指导教师：王忠良成绩：电气工程系2010年10月23日课程设计任务书学生班级：07通信工程学生姓名：张跃学号：0709131065 设计名称：智能温度控制系统起止日期：2010.10.17-2010.10.23指导教师：王忠良题目：温度控制系统摘要：本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。
温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。
文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。
单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。
文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。
目录1引言--------------------------------------------------------------------------------------------12 工作原理--------------------------------------------------------------------------------------13 方案设计与论证-----------------------------------------------------------------------------2 3.1 主控制部分---------------------------------------------------------------------------------23.2 测量部分--------------------------------------------------------------------------------------34 各单元的设计---------------------------------------------------------------------------------8 4.1 键盘单元---------------------------------------------------------------------------------------8 4.2 温度控制及超温和超温警报单元-------------------------------------------------------10 4.3 温度控制器件电路-------------------------------------------------11 4.4 温度测试单元-------------------------------------------------------------------------------11 4.5七段数码管显示单元-----------------------------------------------114.6 接口通讯单元-----------------------------------------------------135 电源输入单元-----------------------------------------------------156 程序设计---------------------------------------------------------16 6.1 概述------------------------------------------------------------166.2 程序结构分析-----------------------------------------------------177. 测设分析---------------------------------------------------------18 结论------------------------------------------------------------------------------------------------19参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------20附录使用说明-----------------------------------------------------------------------------------21 8.评语表-------------------------------------------------------------211 引言温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。
这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。
传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。
控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。
而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。
数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。
由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。
更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。
2 工作原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。
当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) 。
当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。
系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。
2-1工作原理图3 方案设计3.1 温度测量部分方案DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。
该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。
在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。
该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。
3.2 主控制部分方案AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。
主控模块采用单片机最小系统是由于 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。
其主要功能特性：兼容MCS-51指令系统 4k可反复擦写(>1000次）ISP FlashROM32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压2个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM2个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式 3级加密位看门狗（WDT）电路软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针可以看出AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟。