第3组 温度自动控制系统
温度控制系统
器
电信号Βιβλιοθήκη 非电信号二次仪表可处理信号
显示调节仪表
电信号
显 示 滤波、放大、 调 非线性校正 节 仪 表
温度
电压
流量
位移
在自动化控制系统中，二次仪表经常处于核心地位，因此对其进行认 真比较和精心选择，在安全上是必须的，在经济上是划算的。
执行器部分
为了能够对工业对象的参数进行自动控制(或报警)，就必须由中间继电器、 可控硅、电磁阀等执行器执行对负载的调控。 执行器一般都工作于高电压、大电流、多动作的恶劣工作条件下，因此， 正确选择产品和降额使用是理所当然和十分经济的。
值时作出报警动作，而无论是上限、上上限、下限、下下限报警。 默认
的报警动作是报警输出继电器的常开触点闭合。
4.安装与接线
5.仪表面板布置和功能
6.使用指南
① 使用软件锁 ② 设置“控制”值 ③ 设置“误差修正”值 ④ 设置“报警”值 ⑤ 自整定功能 ⑥ 比例偏置功能 ⑦ 仪表若显示“ HH”，请检查传感器是否断线或输入超过了量程上
8.3 温度控制器的调节原理
8.3.1 二位式调节原理
二位式调节又称通断式控制，其工作原理是将测量值与设定值相比较，差值经 放大处理后，对执行器进行开（通）或关（断）的控制，主要由温度传感器、 温度控制器、执行器和电阻丝组成。
滞后时间：由于电炉炉体为保 温隔热材料制成的密闭箱体， 刚开始加热时，有一段时间炉 体温度基本保持不变，这一段 时间称之为滞后时间，其大小 通常取决于炉体结构，尤其是 炉体体积。
2.型号编制说明 例8-3 试说明型号为WG-5412温度控制器的主要性能。
解：（1）该仪表是智能型双三位显示调节仪； （2）调节方式为二位PID调节； （3）报警为上限报警； （4）输入信号采用热电阻温度传感器； （5）输出信号为继电器触点输出。
温度自动控制系统
摘要本设计以MSP430单片机为主控核心，采用增量PID控制算法，实现木盒内温度的调节与稳定控制。
本系统主要包括两部分：温度测量部分和制冷控制部分。
温度测量部分采用美国Dallas 半导体公司生产的数字式温度传感器DS18b20, 通过总线协议实现测量。
温控部分有PWM 调节开关电源的供电电压，通过改变PWM 信号的占空比，精确地控制制冷片的供电电压，从而控制制冷速率。
关键词：温度控制，半导体制冷，PID1. PID 控制原理将偏差的比例（Proportion）、积分（Integral）和微分（Differential）通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PID 控制器。
1.模拟PID 控制原理在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID 控制。
为了说明控制器的原理，以图 1.1 的例子说明。
给定输入信号n0 (t ) 与实际输出信号n(t ) 进行比较，其差值e(t ) = n0 (t ) n(t ) ，经过PID 控制器调整输出控制信号u (t ) ，u (t ) 对目标进行作用，使其按照期望运行。
n0(t)u(t)PID 控制目标n(t)图1.1 典型PID 控制框图常规的模拟PID 控制系统原理框图如图1.2 所示。
该系统由模拟PID 和被控对象组成。
图中r (t )是给定的期望值，y (t )是系统的实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t )：e ( t ) = r ( t ) -y (t )e(t )作为PID 控制的输入，u (t )作为PID 控制的输出和被控对象的输入。
构成PID 控制器的规律为：u (t ) = Kp [e(t ) + 1Ti∫0t e(t )dt + Td Ti 0 dt其中：Kp——控制器的比例系数Ti——控制器的积分时间，也称积分系数Td——控制器的未分时间，也称微分系数图 1.2 模拟PID 控制系统原理图1.1.1比例环节比例环节的数学表达式：Kp * e(t ) 在模拟PID 控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作出反应。
自动温度控制系统
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。
从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。
综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。
鉴于此，决定用单片机来控制船舶主机缸套冷却水的温度。
单片机具有高精确度、高灵敏度、高响应速度，以及耗能少、机构小、可以连续测量、自动控制、安全可靠等优点。
同时，其逻辑控制运算是由软件来进行的，可以容易地实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控制算法，而且很少受外界工作环境的影响。
因此，单片机可以安全可靠地运行，并且智能地控制冷却水的温度稳定在某一给定值，或者给定值附近，使得船舶柴油机冷却水温度测控满足现代远洋船舶的要求[1]。
1 船舶主机缸套冷却水温度控制技术发展历程1.1 直接作用式控制方式在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。
这是一种早期的反馈式控制方式。
其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。
这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。
同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。
1.2 气动式控制方式在20世纪70年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用气动式作用方式。
温度自动控制系统
温度自动控制系统摘要：本系统以MCS-51单片机为控制核心，结合由精密热电偶摄氏温度传感器和精密AD 转换器构成的前级信号采集电路和由FPGA 、双向可控硅、内置过零检测的光电耦合器构成的后向功率控制电路，采用分段PID 控制算法，通过调功法用制冷片对木箱内的温度进行控制。
系统采用了大屏幕点阵式LCD 和按键进行人际交互，使得系统操作简单快捷。
同时LCD 还可以实时显示测量得到的温度值，并绘制出坐标图像，统计信息明确直观。
本系统可以在5～35ºC 范围内自由设定木箱内的温度，稳定状态下温度波动在±1ºC 范围内。
关键词：MCS-51，控制算法，温度传感器，ADC 采样一、方案论证与比较1．前级模块（温度采集）方案1：采用常见的温度传感器有电阻式、热电偶式。
Pt 电阻温度传感器可以满足精度和线性度这两个要求，但是Pt 电阻丝易氧化磨损，而且成本较高；热电偶式在低温端线性度不理想，同时热电偶式温度传感器在应用时受外部影响较为明显，难以达到实验要求的±2摄氏度精度。
方案2：采用模拟集成温度传感器。
常见的模拟集成温度传感器，如LM35，测量温度的精度高，线性度好，反应速度快，同时可以直接输出电压或电流值，便于数字化的处理，应用较为广泛。
方案3：采用数字式集成温度传感器。
数字式温度传感器可以直接将温度值转化为数字信号，且转换精度高，测量范围广，无需外设便可以直接与单片机通信，应用方便。
考虑到本实验要求的测量范围，兼顾测量精度和性价比，方案2比较合适，这里我们选用高精度电压型传感器LM35。
2．控制算法方案1：PID 算法。
PID 控制了组合了比例控制、积分控制、微分控制这三种基本控制规律，应用中可以灵活选用比例（P ）、积分（I ）、微分（D ）的线性组合，调试方便。
方案2：模糊算法。
模糊控制是一种基于计算机的智能化数字控制方法，且无需建立对象的精确数学模型，算法简易实现，同时具有适应性好，但是存在稳定精度比较低、抖动和饱和等问题。
温度自动控制系统课程综合设计
（一）硬件部分和参数计算
该部分是单片机和外部控制的接口部分，主要起执行和电气隔离作用，其电路图如下图（12）所示。
图（12）
它是加热通道的电路图，另一通道原理跟加热通道原理一样。继电器采用SRD-D6VDC-SL-C型，240AC通通断TA的电流。其直流线圈电阻95欧，三极管Q1采用KTC9014，蔬菜电流IC为150mA，放大系数β为60至1000范围内，若取β为200则Ic在5V下为50mA左右，则基极电流为0.25mA。只有P0口在高点位输出时才能达到这样大的电流值。因此把这两个口分别用P0和P01代替。由于P0口属于三态输出输入口，因此，必须接上拉电阻，其阻值大小可计算为：
LCD_CMD_L XBYTE[0XFF00]1 00 0 1 //命令（写）左
LCD_STD_L XBYTE[0XFF01]1 01 0 1 //状态（读）左
LCD_DATAW_L XBYTE[0XFF02]1 00 1 1//数据（写）左
LCD_DATAR_L XBYTE[0XFF03]1 01 1 1 //数据（读）左
单片机通过对P1口和P2口相关引脚的操作间接控制LCM的初始化和显示。其初始化和数据传输都通过调用相关的子程序来实现。初始化子程序的框图如图（2）所示。
在初始化子程序中，操作非常简单，主要是对LCM的初始行设置在第1行显示，即向LCM发出初始化控制命令0C0H，然后开显示器，写入3FH，初始化过程就算完成。最后是对LCM内每一个RAM写入“0”，使整个屏幕白屏。白屏部分程序是通过一个循环程序来实现的。
本次综合设计是为毕业设计作准备。该系统有自动调节的功能，通过改变设定值可以使该设备处于不同的恒温状态，并使控制温度基本上等于设定温度，精度为±0.5度。
温度自动控制系统(1)
温度自动控制系统简介温度自动控制系统是一种利用现代控制技术对环境温度进行自动调节的系统。
它通过感知环境温度，并根据设定的温度范围自动调节控制器来实现温度的自动控制。
构成温度自动控制系统主要由以下几个部分构成：1. 温度感知器温度感知器是一种能够感知环境温度的传感器。
常见的温度感知器有热敏电阻、热电偶和红外线温度传感器等。
它们能够将温度转化为电信号，供控制器进行处理。
2. 控制器控制器是温度自动控制系统的核心组件，负责接收来自温度感知器的温度信号，并根据设定的温度范围进行判断和控制。
控制器通常采用微处理器或微控制器实现，它可以根据信号进行计算和判断，并控制执行器的工作状态。
3. 执行器执行器是根据控制器的指令来执行相应动作的设备。
在温度自动控制系统中，执行器通常是一种能够调节环境温度的设备，例如电加热器、冷却风扇或空调系统等。
控制器会根据当前温度与设定温度的差值，发送信号给执行器，以调整环境温度。
4. 电源电源是为整个温度自动控制系统提供电能的设备。
温度自动控制系统通常使用直流电源，以保证稳定可靠的供电。
工作原理温度自动控制系统的工作原理可以简要描述如下：1.温度感知器感知环境温度，并将温度信息转化为电信号。
2.控制器从温度感知器接收到温度信号，并判断当前温度是否在设定的温度范围内。
3.如果当前温度在设定的温度范围内，控制器不做任何动作。
4.如果当前温度超过设定的温度范围上限，控制器会发送信号给执行器，使其启动冷却设备，以降低温度。
5.如果当前温度低于设定的温度范围下限，控制器会发送信号给执行器，使其启动加热设备，以提高温度。
6.控制器会定期检测温度，并根据需要调整执行器的工作状态，以保持环境温度在设定范围内。
应用领域温度自动控制系统在许多领域都有广泛应用，下面是几个常见的应用领域：1. 家庭空调系统家庭空调系统是最常见的应用之一。
温度自动控制系统可以根据家庭成员的需求，自动调节空调的工作状态，以保持室内温度在舒适范围内。
温度自动控制系统的设计研究
温度自动控制系统的设计研究作者：杨恩伟来源：《科技资讯》 2014年第33期杨恩伟（山西漳山发电有限责任公司山西长治 046021）摘要:自动控制系统的发展随着当今科学技术水平的提升被不断完善,并且在当今社会生产生活当中也起着至关重要的作用。
对于电厂的热力系统而言,建立高效的温度自动控制系统,对于电厂热力系统的完善具有促进意义。
温度自动控制系统的设计,主要是基于电厂热力系统进行研究,保证温度自动控制系统能够满足相应要求。
关键词:温度自动控制系统热力系统中图分类号:TM72 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)11(c)-0056-01温度,作为一个需要不断监控以及控制的变量存在,在社会的生产生活当中至关重要。
随着工业化进程的不断发展以及社会需求的不断提升,对于温度方面的控制也向着自动控制方面发展,实现了温度控制的科学化、自动化以及精准化。
温度自动化控制系统涉及到工业生产中的诸多方面,在电厂热力系统当中的应用,能够保证电力系统的高效运行。
由此可见,该次研究具有一定的现实意义。
1 我国温度自动控制系统应用现状目前,我国由于受到条件限制,对于温度自动控制系统的设计与应用差强人意,并且呈现出以下两个方面的特点:一方面,虽然在生产应用当中温度自动化控制系统存在几十种,但其中很多已经不能够满足生产生活的根本需求,造成技术能力低下;另一方面,温度自动化控制系统存在仿造以及不达标的现象,市场管理过于混乱,并且在市面流通的温度自动控制系统普遍存在严重的质量与技术问题,这在应用当中一旦出现问题,将会造成巨大损失。
2 系统组成该系统在设计过程中,主要是将MSP430F449系统作为主要的控制核心,包括温度采集、PID算法功率控制、条文、人机交互模块等内容。
并且采用的温度传感器使用DS18B20作为温度的具体采样原件,保证在系统内部定时器的控制下,通过I/O将接口从DS18B20读取采样值,在通过PID控制算法之后实现电流方向的控制以及PWM波的输出。
模块三 水温自动控制系统
项目三水温自动控制系统第一节系统分析1.1水温控制系统概述温度控制无论在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的浪费。
特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。
以单片机为核心的水温自动控制系统，可以实时采集现场温度数据，并和目标温度进行比较，根据两者之差采用PID 等控制算法调整是电热丝的功率实现水温的精确控制，从而提高生产效率，改善人民的生活水平。
1.2设计任务和主要内容1.基本要求一升水由1kW的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。
2.主要性能指标①温度设定范围：40~90o C，最小区分度为1o C。
②控制精度：温度控制的静态误差1o C≤。
③用十进制数码显示实际水温。
3.扩展功能①具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。
②采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。
≤。
③温度控制的静态误差0.2o C第二节系统设计温度测控系统结构框图如图3. 1所示，设计中被控对象为 lL净水，采用 lkW 电炉进行加热。
本设计主要以单片机为控制核心，利用 PID控制算法进行水温度的恒温控制。
AC220V 图3.1 系统结构图单片机系统由电源模块、温度测量模块、功率调节模块、人机接口模块和单片机核心模块五个部分组成，电源模块为系统提供±12V、+5V直流工作电源；温度测量模块完成对水的温度测量；功率调节模块实现对水的加热控制；人机接口模块实现温度值的设定、显示、单片机和PC之间的通信等功能。
下面分别讲述各模块的具体设计思想和应用功能。
模块一、电源模块电源模块选用标准的开关电源模块，其中±12V直流电源的输出电流为1A，+5V直流电源的输出电流为500mA。
温度自动控制系统 (武汉工业学院)
温度自动控制系统指导老师：郑长征老师参赛学生：陈孟荣郑高李黎（大学三年级）参赛学校及院系：武汉工业学院电气信息工程系摘要：本温度自动控制系统以TI 16Bit超低功耗单片机MSP430F247为核心控制单元，以LTC1923 PWM双极性电流控制器和大功率MOSFET构成的半导体电热致冷器（TEC）功率驱动模块，以负温度系数NTC热敏电阻为温度传感器把温度信号变为电参量信号，再变换成电压信号并放大后和DACTLV5616输出设定的目标温度电压值进行比较，得到的误差电压经PID补偿网络调整后反馈到LTC1923的控制端，由LTC1923来控制功率驱动模块，从而对木盒的温度进行准确稳定的控制。
关键字：温度控制MSP430F247 TEC MOSFET LTC1923AbstractThe temperature control system with ultra-low power TI 16Bit single-chip MSP430F247 as the core control unit to bipolar LTC1923 PWM current controller and high-power MOSFET consisting of semiconductor-electric cooling (TEC) drive power module to be held NTC temperature coefficient thermistor temperature sensor for the temperature signal into electricalsignal parameters, and then transform into a voltage signal after enlarge and DAC TLV5616 and set the target temperature output voltage values,obtained by the error voltage network PID compensation adjusted LTC1923 feedback to the control side, the LTC1923 power to contro l the drive module, so the wooden box on a stable and accurate temperature control.Keywords: temperature control MSP430F247 TEC MOSFET LTC19231.方案设计1.1理论分析根据设计要求用半导体致冷器件对一密封木盒（100mm×100mm×100mm）内的温度实现准确，快速的控制。
水温自动控制系统资料讲解
水温自动控制系统水温自动控制系统通过模块方案的比较与论证，最终确定的系统组成方框图如图1所示。
本论文设计是主要采用AT89C51单片机芯片来实现温度采集、信号处理、温度设置、温度显示和继电器输出控制等功能的主要核心芯片。
利用数字温度计来检测水温；采用A/D转换芯片ADC0809来实现对温度计采集到信号进行模数转换处理；采用四位共阴LED和按键实现温度的显示和温度的设置功能；采用继电器来实现间接控制外围设备。
图1系统组成方框图1、部分外围系统的设计思路本文通过方案比较与论证，最终确定的外围系统组成方框图如图2所示外围系统主要是利用数字温度计来检测水温，并把数据传送给单片机处理判断水温是否稳定，是否启动加热装置。
加热部分是由单片机控制继电器的输出部分，并由继电器间接控制加热装置的启停。
图2外围系统组成方框图2、硬件电路设计2.1单片机最小系统的设计单片机最小系统是由单片机芯片AT89C51为核心，由电源部分、复位电路和晶振电路组成（如图3所示）。
U1 AT89C51图3单片机最小系统3、温度检测电路的设计与论证采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图5），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。
通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。
数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。
Pl LPl左吕呻4P14 5idprrrrPS3 13PjJ- 14P3.5P3.« 1CP3.7 17IBVt15L1.0J32M1n.o vccri.i POOPl.2P0 LPO：PBdPl 6M3O P05Pl MV*Pf>6iOT Pl>7JEA^VPPF5 imcn Al^ROGT.j.iTxmo rfiENP5.S/INT1P2.7陀4/TG P2 6PS.5/T1祀5P3.6/WR P；.4r3.7/RD P2JXTAL2Pl. 2XT4LL Pl.LGND P2.0驚P0.fr38P0.13" P0 Z弼PM35 po.a34 P0.5J .i P0池p”:n302928P1727 P1.C26 PI S25P2.424 ri.iP2.212 Pl.l11 PIO-LTCl10K pi.z 12404、显示功能电路的设计与论证采用74LS138和74LS248分别驱动同一块四位共阴LED的位选和数选，这不仅节省了I/O地址端口，也节省了单片机的内部空间容量，同时不容易产生干扰（显示电路如图 6 所示）。
温度自动控制系统
温度自动控制系统摘要本系统严格按照题中所定参数及要求，构建了一个以MSP430单片机为控制核心的温度自动控制系统。
该系统用PSB型负温热敏电阻作为温度传感器，以一种类R-F的方法测量木盒内实时温度，单片机用实时温度与预设温度值一起代入PID算式得出一个温度增量，再用此温度增量线性的控制PWM波的占空比，开关电源的输出电压也会随之变化，即制冷晶片的输入功率发生变化，因此制冷晶片制冷（加热）的功率随PWM波占空比变化，达到自动控温的目的。
本系统制冷（加热）效果明显，效率高，界面友好，制作精致，能够胜任题中所定各项要求。
关键字：MSP430、PID、温度自动控制、PWM1系统方案1.1系统结构框图与方案描述图1 系统框图针对题中所给的各项要求，我们提出了如下方案，用计数法测量热敏电阻的阻值，查表可得木盒内温度，经增量式PID算法，计算出实时温度与预设温度之间的PID增量，然后根据此增量线性的调节PWM波的占空比，用控制场效应管的开关来调节开关电源的输出电压，从而调节制冷晶片的功率，达到控制封闭木盒内的温度的目的。
用红外遥控作输入接口，设定预设温度，当温度达到预设温度时用发光二极管报警提示，温度曲线及相关信息在LCD上显示。
1.2方案论证1.2.1温度测量方案DS18B20的测量速度也较快，选择12bit精度时，750ms可转换一次，此时的精度也可达到0.0625℃，但是DS18B20在温差较小的降温时，对温度的反应不太敏感，测量温度降得较慢，这样会严重影响PID温度控制，造成温度过调幅度会很大，温度需较长时间达到稳定。
热敏电阻则对温度的反应灵敏，精度高，完全能够胜任本设计的要求。
我们选用热敏电阻测量温度，因此测温的问题就转化为测电阻的问题了。
测量电阻的方法有 R-V 转换电压测量法和 R-F 转换频率测量法。
这两种方法的电路复杂成本高，并且电路中很多元器件直接影响测量精度，因此不适合在本系统中使用。
类 R-F 转换频率的测量法。
温度自动控制系统
题目：温度自动控制系统（Temperature Automatic Control System ）摘 要：结合自动控制原理、传感器技术和半导体制冷片控制技术，介绍了基于MSP430F149的温度自动控制系统的设计与实现。
本系统以TI 公司的MSP430F149单片机为控制核心，结合温度传感器检测模块、半导体驱动模块、半导体制冷片调控模块、液晶屏显示模块等，利用PID 控制算法对封闭木盒内的温度状态进行动态调控，从而实现盒内温度与设定值相等。
其中，通过键盘设定所需温度值，控制核心通过读取温度传感器获得的温度值并结合改进型的变参数PID 控制算法，通过半导体驱动模块对半导体制冷片调控模块进行控制。
此外，系统可以对制冷片的工作模式（制冷或制热状态）进行光显示，并且在液晶屏上实时显示温度调节过程的曲线，具有良好的人机交互性能。
关键词：自动控制；MSP430F149单片机；温度传感器；PID 算法1 方案设计1.1 理论分析根据题目要求，本系统设计目标主要包括四大部分：单片机核心控制模块、半导体制冷片驱动模块、半导体温度调控模块、温度传感器检测模块。
如图1 所示。
图1 系统整体框架上述温度自动控制系统的工作原理是：系统启动后，通过温度传感器检测木盒内温度。
单片机核心控制模块获得传感器检测的温度后，将检测值与系统设定值进行比较并获得温度差值，接着根据温度差值采用PID 控制算法对半导体制冷片驱动模块控制，通过半导体温度调控模块有效制冷或制热，从而降低或提高盒内的温度，最终实现盒内温度与设定值的平衡。
1.2 TI 器件选型及介绍TI （美国德州仪器公司）公司的器件品种丰富、性能优越、集成度高，尤其是在模拟器件和微处理器领域推出了一系列高性能，超低功耗，可靠的微处理器和电压转换器。
本温度自动控制系统采用3x4矩阵键盘输入，液晶屏320x240LCD 显示系统信息，DS18B20作为温度传感装置，因此系统功耗较大，单片机I/O 资源占用较多，这就要寻求运算速度快、功耗低的单片机，及时处理温度传感器采样得到的数据。
温度控制系统的工作原理
温度控制系统的工作原理温度控制系统是一种用于监测和调节环境中的温度的自动化系统。
它通常由传感器、控制器和执行器组成。
下面将详细介绍温度控制系统的工作原理。
1. 传感器：温度控制系统的传感器通常是温度传感器。
温度传感器可以通过测量物体或环境的温度来将其转化为电信号。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和红外线传感器等。
温度传感器感知环境中的温度变化，并将其转化为电信号。
2. 控制器：控制器是温度控制系统的核心部分。
它接收从温度传感器传来的温度信号，并根据预设的温度值进行处理。
控制器根据温度信号来判断当前温度是否符合设定的温度范围。
如果温度过高或过低，控制器将发出信号从而启动执行器来调节温度。
3. 执行器：执行器是温度控制系统的输出部分。
它根据控制器的指令执行相应的操作，以调节环境的温度。
常见的执行器有加热器和冷却器。
当温度过低时，执行器将启动加热器，通过加热来提高环境的温度。
当温度过高时，执行器将启动冷却器，通过降低环境的温度来调节温度。
4. 反馈回路：温度控制系统中的反馈回路是保证系统稳定性和精度的重要组成部分。
它通过监测环境中的温度变化，并将实际温度值反馈给控制器。
控制器通过与设定温度值进行比较，并根据反馈信息进行相应的调整。
反馈回路可以实时地纠正温度控制系统中的误差，使得系统能够更加准确地控制温度。
总的来说，温度控制系统的工作原理是通过传感器感知环境中的温度，并将其转化为电信号。
控制器接收到温度信号后，根据预设的温度范围进行判断并进行相应的控制。
执行器根据控制器的指令来调节环境的温度。
反馈回路可以实时地纠正系统中的误差，以提高系统的稳定性和精度。
这样，温度控制系统可以自动地保持环境的温度在设定范围内。
温度自动控制系统的设计
毕业设计温度自动控制系统的设计内容摘要利用单片机技术、温度检测技术、温度控制技术等知识设计一个基于凌阳单片机控制的温度自动控制箱。
系统采用温度采集装置DS18B20来检测盒内温度，采用驱动芯片L298N控制制冷片的运作，以凌阳SPCE061A单片机作为系统主控芯片，分析处理相关数据，并借用PID算法精确调整温度控制技术，单片机通过对测得的温度与要求的温度进行比较分析，然后驱动制冷片，调节盒内温度。
用按键显示模块进行人机交互。
本系统硬件配置合理，控制方案优化，实现了温度控制的全部功能，能精确测量温度，对温度控制量可以通过键盘在一定范围内任意设定。
关键词单片机；制冷片；温度自动控制；驱动芯片ABSTRACTUsing single-chip microcomputer, temperature detection technology, temperature control technology to design an automatic temperature control box based on single-chip microcomputer control temperature gathering devices DS18B20 is used to detect temperature of box in this system, drive chip L298N is used to control operation of refrigeration plate , LingYang singlechip SPCE061A is used as microprocessor control system to analyze and deal with data, while using PID algorithm precisely adjust control technology of temperature, using key display module to realize human-machine interaction.single chip adjust temperature inside the box by driving refrigeration plate after comparing temperature of measurement and requirement.The hardware configuration and control scheme of this system is reasonable,realizing the temperature control function fully with the ability of setting numerical value arbitrarily in certain limit by using keyboard.KEY WORDSSinglechip;Refrigeration Plate;Thermostatic Control;Driving Chip目录1 绪论 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 课题的研究现状和发展趋势 (1)1.2.1 课题的研究现状 (1)1.2.2 发展趋势 (4)1.3 设计要求 (5)1.4 设计方法 (6)1.5 设计内容 (7)2 模糊PID的控制原理 (8)2.1 PID控制技术 (8)2.2 模糊控制原理 (9)2.3 模糊PID控制的基本原理分析 (9)3 系统总体设计 (12)3.1 系统方案比较与选择 (12)3.1.1 控制模块 (12)3.1.2 温度检测模块 (12)3.1.3 制冷片模块 (13)3.1.4 制冷片驱动模块 (14)3.1.5 显示模块方案比较与论证 (14)3.1.6 电源模块方案比较与论证 (14)3.1.7 系统最终方案 (15)3.2 系统总体设计 (15)3.2.1 总体结构框图 (15)3.2.2 系统实现方法 (16)3.3 控制方法 (16)3.3.1 温度控制 (16)3.3.2 模糊PID控制 (16)4 硬件电路的设计 (17)4.1 主控模块的电路设计 (17)4.1.1 芯片介绍 (17)4.1.2 主控电路设计及端口分配 (19)4.2 制冷片驱动电路设计与实现 (20)4.3 键盘显示电路设计与实现 (21)4.4 温度检测电路设计与实现 (22)4.5 故障排除 (22)5 软件设计 (23)5.1 主程序说明及流程图 (23)5.2 温度检测设计及流程图 (23)5.3 制冷片驱动设计及流程图 (24)5.4 键盘显示程序设计及流程图 (25)6 系统测试 (26)6.1 测试仪器 (26)6.2 测试方法、步骤及注意事项 (26)6.3 测试结果 (26)7 结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录A (31)附录C (33)附录D (34)附录E (35)附录F (36)附录G (37)温度自动控制系统的设计1 绪论1.1 设计目的本设计利用单片机技术、温度检测技术、温度控制技术等知识制作一个基于凌阳单片机控制的温度自动控制箱，单片机通过对测得的温度与要求的温度进行比较分析，然后驱动制冷片，调节盒内温度。
[优秀毕业设计精品] 温度自动控制系统的设计
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[优秀毕业设计精品] 温度自动控制系统的设计温度自动控制系统的设计摘要随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。
本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。
阐述了以AT89C52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。
主要组成部分：AT89C52单片机、温度传感器、显示电路、温度控制电路。
它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。
而且设有超温报警程序。
测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，大幅提高了被控温度的技术指标。
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：温度检测与温度控制电路。
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。
关键词：温度自动控制，AT89C52，DS18B20，PIDABSTRACTWith the development of science and technology, temperature is used to be controlled parameter in industrial production. Controlling controlled parameter by microcontroller has been main trend in today's society. This paper introduces the design of digital temperature measurement and automatic control system .It consists of AT89C52 microcontroller, temperature sensor, show circuit and temperature control circuit. It is able to display and set temperature in real-time. The purpose is to achieve the control of temperature. Besides, it has over- temperature alarm program. Tests show that this design not only controls temperature conveniently and simply but also improve the technical indicators of controlled temperature greatly. With as the core of microcontroller, this design achieves the control of temperature. Temperature signal is collected by temperature chip DS18B20 and transmitted to microcontroller in the form of digital signal. This paper introduces the hardware of the system including temperature detection and temperature control circuit. Microcontroller achieves the purpose of temperature control by processing sign correspondingly.KEY WORDS: automatic temperature control, AT89C52 , DS18B20, PID目录前言 0第1章系统总体设计 (1)1.1系统设计任务与要求 (1)1.1.1系统设计任务与要求11.1.2重点研究内容11.1.3实现途径及方法11.2系统总体方案设计 (2)第2章系统硬件各功能模块的设计 (4)2.1主控模块的设计 (4)2.1.1 AT89C52单片机简介 (4)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.1.3复位和时钟电路的设计 (9)2.1.4温度采集电路 (9)2.2人机接口设计 (10)2.2.1键盘的设计102.2.2显示电路的设计10第3章软件设计 (13)3.1主程序模块 (13)3.2数据采集和显示模块 (14)3.3输入模块 (21)第4章 PID控制和参数整定 (25)4.1 PID调节器控制原理 (25)4.2 PID控制的分类 (26)4.3 数字PID参数的整定 (27)4.3.1 采样周期选择的原则 (28)4.3.2 PID参数对系统性能的影响 (29)4.4 PID计算程序 (30)第5章仿真 (38)5.1 PROTEUS软件简介 (38)5.2仿真 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)附录1：源程序 (42)附录2：原理图 (47)前言温度是表征物体冷热程度的物理量。
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温度自动控制系统
摘要：本系统主要由温度采集电路，放大器，A/D转换电路，控制电路和键盘显示电路等组成。
软件采用了自动温漂处理，数字滤波。
可实现温度自调，显示温度分辨率达0.1℃及温度调节过程的曲线。
一、方案比较与论证
根据题目要求，本设计可划分为几个重要的模块：温度采集模块、信号转换模块、自动控制模块等。
1、温度采集模块
方案一：采用DS18B20传感器，可直接输出数字信号，但在-10°C 到+85°C 时的精度只能达到0.5℃，达不到题目要求。
方案二：采用铂电阻传感器，温漂小，线性度好，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。
温度采集可达0.1℃。
可达到题目要求。
经比较，我们采用铂热电阻桥式电路对温度的采集。
2、自动控制模块
方案一：采用手动控制双继电器实现对制冷片的电极换档，简单易行。
方案二：采用DC-5V双继电器控制半导体制冷期间电极的转换，由于51单片机I/O口难以驱动继电器电感，采用NPN三极管放大，实现对继电器的控制，实现自能化，而且结构简单，价格便宜。
所以选择方案二。
3、信号转换模块
方案一：采用单级运算放大器，对温度采集信号的放大，有较好的频带宽度，但是反馈深度较大。
方案二：采用多级差动比例运算放大电路对温度采集的信号进行放大，反馈深度较小，随着级数的增加，反馈深度减小，及对采集信号的放大越稳定。
采集信号的越稳定，越有利于温度真实值的显示，所以选择方案二。
二、系统设计
1、总体设计
根据题目设计要求，总体系统框图如图一所示，温度采集后，经过转换电路获得数字信号，通过51单片机处理，实现对电路自动控制的目的，使制冷片按
图一 系统方框图
2、单元电路的设计与分析
(1)、温度采集电路
此电路采用铂电阻桥式电路，根据铂温度/电阻特性，0 ℃<t<850 ℃时 ，R t =R 0（1+At+Bt 2
]，R t 是在t ℃时的电阻值，R 0 是在0℃时的电阻值100.00Ω，PT100在1mA 以内工作正常，我们取B1-2-7开关。
(2)、转换电路 A 、信号放大电路
采用TI 公司提供的LF353运算放大器，组成差动比例运算放大电路。
由以下差动运算放大可知：
Vc=28
292627)(R R V R R V B A
其中V A 为图二中的A 点输出信号，输入到图三的A 点，V B 为图二中的B 点输出信号，输
入到图三的B 点，
B 、A/D 转换电路
采用TI 公司提供的ICL7135。
它是四位半的双积分A/D 转换器，具有精度高、价格低廉、抗干扰能力强的优点。
该电路中输入端为C 点，信号来源于
图三中的C点；输出端为P3.3、P3.2、P3.5。
图二温度采集电路
图三信号放大电路
Rv1
100
1
图四A/D转换电路
3、软件设计
控制电路由单片机实现，负责对温度片电极的转换，和温度片加热的时间
的控制。
程序流程图如六
图六 程序流程图
四、指标测试
1. 测试设备：数字万用表，示波器，数字温度计等。
2、测试过程及结果分析
1、本系统温度可调范围为0℃到45℃；
2、本系统能温度显示，分辨率达0.1℃；
3、温度调节过程，设定温度12℃，温度稳定时间小于3分钟，稳定后温度波动小于±1℃。
当时数字温度计测温为25.7℃±1℃（相对稳定值），本系统显示为24.8℃±1℃。
4、显示温度调节过程曲线：无。
五、总结
本系统能准确监测盒内温度的变化，精度可达0.1℃。
稳定温度幅度小于2℃。
调节温差50℃时，超调量小于3℃。
但由温差到稳定时间比较长。
此系统性能大部分指标都优于发挥部分。
参考文献
[1] 方彦军，孙健，《智能仪器技术及其应用》北京：化学工业出版社，2004
年4月。
[2] 李清泉，黄昌宁，《集成运算放大器原理与应用》（第1版），北京：科学出
版社，1984年6月
[3] 康光华，陈大钦，《电子技术基础》（第4版），北京：高等教育出版社，2003
年4月
[4] 杨刚，周群，《电子系统设计与实践》，北京：电子工业出版社，2004年1
月。