简易温度控制系统(课设报告)

而模拟集成温度传感器也可以用，它是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。AD590集成温度传感器是一种使用较多的温度传感器，其性能基本满足题目要求。AD590将温度转换为电流信号，但由于AD转换大都需要电压信号，因此还需要相应的调理电路，将电流信号转换为电压信号。最常用的AD转换器是ADC0809，将电压信号转换为数字信号输入单片机。综合考虑，选用DS18B20温度传感器。
本设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。保证环境保持在限定的温度中。
第1章系统的方案论证
本章主要对课程设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，综合比较几种设计方法，提出了实现系统功能的最佳方案。
1.1 题目分析
本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。
[关键词]:单片机 数字温度传感器键盘和显示
Abstract
As the technology advances in industrial production in the temperature is charged with common parameters, and the use of those charged with SCM to the parameters of control has become the mainstream.The system to single-chipSTC89C52RCchip 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。Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple characteristics’, thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators.
4.1 调试过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17
4.2 运行结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17
五、全文总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16
Key words:MCU Digital temperature sensor Keyboard and Demonstration
摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2
目录。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
附录 1 电路原理图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17
附录2元件明细表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18
附录 3 程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19
附 调试过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28
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（如下图），控制对象为自定。
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。
方案三、采用半导体集成温度传感器作为测温元件，半导体温度传感器应用也比较广泛，精度、可靠性都不错，价格适中，使用比价简单，是一种较好的方案。
1.2.2控制电路和温度设定电路方案
控制电路可以用硬件的方式实现，也可以用软件的方式实现，具体方案有三：
方案一、可以用运放等模拟电路搭接一个控制器，用模拟方式实现PID控制，对温度控制是足够的。但是附加的显示，温度的设定等功能，还要附加许多电路，稍显麻烦。同样也可以用逻辑电路实现，但总体的电路设计和制作繁琐。
1.3.1 测温电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
1.3.2 控制、键盘和显示电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
1.3.3总体电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
题目。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
前言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
一、系统的方案论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.1题目分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.2方案论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.2.1 测温电路方案选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.2.2 控制电路和温度设定电路方案与选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.2.3加热制冷电路方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 7
1.3 方案选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
3.1 系统的主程序设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
3.2 系统子程序设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14
四、调试过程及运行结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16
方案二、可以使用固体继电器控制加热制冷器工作。固态继电器使用比较简单，而且没有触电，可以频繁工作。是一个比较好的方案。
1.3 方案选择
1.3.1 测温电路
选用最简单的一种测温方式——使用DS18B20数字式温度传感器。它无需其他的外加电路，直接输出数字信号，可直接与单片机通信，读取测温数据，电路非常简单。他能达到0.5℃的固有分辨率，使用这种芯片电路主要的工作量就集中在单片机软件的编程上。
具体控制要求：
根据设计的要求，要利用温度传感器显示当前温度。当温度高于设定的温度时（90℃），打开降温装置进行调整使温度在设定的范围内；当温度低于设定的温度时（40℃），打开升温装置进行调整使温度在设定的范围内，同时要求能设定温度，设计的主要任务是能对温度进行自动的检测和控制。设计中采用单片机来控制温度，因此要有温度的采集电路，键盘显示电路，温控电路，报警电路等几个部分。
二、系统的硬件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
2.1 单片机设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
2.2 温度传感电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10
方案二、可以使用FPGA实现控制功能，使用FPGA时，电路设计比较简单，通过相应的编程设计，可以很容易实现控制、显示、键盘等功能。是一种可选的方案。但与单片机相比较，价格较高，显得大材小用。
方案三、可以使用单片机作为核心，同时可以实现控制、显示、键盘等功能。电路设计和制作比较简单，是一种非常好的方案。
要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用，温度传感器的原理和应用，及键盘和显示电路的设计等。
1.2方案论证
1.2.1测温电路方案
方案一、可以使用热敏电阻作为测温元件，热敏电阻精度高，需要配合电桥电路，电路设计比较麻烦。
方案二、可以使用热点偶作为测温元件，热电偶在工业上应用比较广泛，测温精度比较高，性能可靠，并有专用的热电偶测温电路。
2.3 温控电路与报警电路的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11
2.4 键盘及显示部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
三、系统的软件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
（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wenku.baidu.com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）。
前言
温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。
长安大学
单片机课程设计
-简易温度控制系统-
专 业：电气工程及其自动化
学 号：3204090103
姓 名：高 超
指导老师：段晨东
时 间：2011.12.30
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。本系统以STC89C52RC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显示，可以运用键盘按钮对温度进行定，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。通过测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从而大幅提高了被控温度的技术指标。
1.2.3加热制冷电路方案
根据题目，可以使用电炉加热，当周围空气温度过高时，一般只能关掉加热器，让其自动冷却，但为了达到更好的控制效果，可以用风扇进行制冷，当温度过高时，关掉电炉开启风扇进行制冷。加热制冷电源选用220V交流电。
方案一、采用电力电子技术的PWM技术，控制其功率实现较好的精度，但电路设计比较麻烦，制作难度比较大。