课程设计--电加热水温控制系统

湖南文理学院课程设计报告

课程名称：自动化专业控制系统课程设计课题名称：电加热水温控制系统

系部：电气和信息工程学院

专业班级：自动化09103班

学生姓名：何国敏

指导教师：陈日新老师

完成时间：2012年12月18日

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师日期

目录

摘要 (2)

Abstract (3)

第一章系统设计 (4)

1.1项目概要 (4)

1.2设计任务和要求 (4)

第二章硬件设计 (5)

2.1 硬件设计概要 (5)

2.2信息处理模块 (5)

2.3温度采集模块 (6)

2.3.1传感器DS18B20简介 (6)

2.3.2实验模拟电路图 (6)

2.3.3程序流程图 (7)

2.4控制调节模块 (9)

2.4.1升温调节系统 (10)

2.4.2温度上下限调节系统 (10)

2.5显示模块 (12)

第三章仿真显示成果 (13)

实习总结 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

附录 (18)

1、原理图 (18)

2、源程序 (19)

摘要：在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18b20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热和步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。关键字：单片机；传感器；温控；DS18b20

Abstract: In modern industrial production, the temperature is

commonly measured controlled factors.The design is based on the 51 SCM control, the DS18b20 temperature sensor real time temperature transformation, and through the 1602 LCD on the temperature of the real-time display, and by heating the sheet (PWM wave, changing its duty cycle) heating and stepper motor cooling successive approximation approach, keeping the temperature at the set temperature, through the buttons adjust temperature alarm area, the temperature at 0 ℃-99 ℃control automation.The experimental results show that this structure is completely feasible, the deviation of temperature can reach 0.1 DEG C. Key word: monolithic integrated circuit ; Sensors; Temperature control; DS18b20

1.1 项目概要

温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89S52的单片机温度控制系统和传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。

1.2设计任务和要求：

1、采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。

2、对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1℃）；

3、采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。

4、设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。

5、通过按键设置温度上下限，超限通过LED、蜂鸣器报警。

2.1 硬件设计概要

根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。

2.2 信息处理模块

AT89C52是ATMEL公司的以8031核构成的8位Flash单片机系列。这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令和工业标准的80C51指令集兼容。片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。通过把通用的8位CPU和可在线下载的Flash 集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。它的使用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。单片机模块如图（1）所示。

图(1)单片机模块

2.3 温度采集模块

2.3.1传感器DS18b20简介

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18b20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃ ~ +125℃，在-10℃~ +85℃范围内，精度为0.5℃。DS18b20的精度较差为2℃。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。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。和前一代产品不同，新的产品支持3V~ 5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18b20的实验板原理接线图如图（2）：

图（2） DS18b20的实验板接线图

其中：DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

2.3.2实验模拟电路图

温度检测控制模拟电路图ds18b20原件及其连线如图（3）温度此传感器上显示的温度同步显示到LED显示器上，并有加温，减温按钮。