电子工程设计报告——闭环温度控制系统
实验34-温度控制系统的开环控制和闭环控制
实验三十四 温度控制系统的开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、 实验原理1．温度控制问题温度是一个极易受环境、负载变化而变化的物理量。
温度控制应用很广，从温室的温度、冶炼时的炉温、化工产品生产制造工艺过程对恒温的需要，到家用电器的温度控制（如电磁炉温度控制）、等等，都需保持温度为恒定值，或按照一定规律变化。
扰动导致的输出（温度）偏离希望值可以通过闭环控制得到抑制。
温度控制系统除了受到负载扰动（如电加热炉的水温控制中，热水因供水需要不断减少和不断补充加入的冷水）的影响外，与其它物理量（如转速、电压、电流等）的控制不同的是，被控的温度容易受到环境温度的影响；此外，温度控制对象（如电炉）具有滞后的特性，即除了一般系统的惯性)1(1+Ts 外，还有一个明显滞后的环节，构成了具有滞后特性的一阶(或二阶)环节：s e τ−1)(+=−Ts e K s G sp τ (34-1) 其中τ远大于T 。
由开环系统的Nyquist 图分析可知，当被控对象不存在滞后特性，即控制系统的开环传递函数为)1()(+=Ts K s G p 时，其Nyquist 图（图34－1）不包围（-1，j0）点，无论增益K 为多大，对应的闭环系统总是稳定的。
而对象具有滞后特性（式（34-1））时，对应的Nyquist 图如图34-2，由于纯滞后环节的相频特性加上τωτωj e j −=∠−)1(+Ts K 的滞后相频特性，相位比仅有)1(+Ts K 环节时更加滞后，Nyquist 图与负实轴有无穷多个穿越点。
当增益K 增大到一定程度时，Nyquist 图顺时针包围（-1，j0）点，系统不稳定。
图34-2 具有滞后特性的惯性环节的Nyquist 图Re Im 图34-1 惯性环节的Nyquist 图因此，温度的控制控制，不能简单地采用普通的PI 控制，或PID 控制，或其它的超前－迟后控制。
从闭环特征方程0)()(1=+s G s G p c 上看，特征方程所对应的相位延迟很大；而控制器（校正环节）的传递函数∏∏==−−=1111)()()(n i ic m j j c c c p s zs K s G (34－2) 中，校正环节中的PI 控制特性或校正网络极点仍具有迟后特性，会导致系统的不稳定性更严重；而其中的超前环节（零点）相对于滞后环节而言时间常数太短（电子元件构成的校正环节不可能产生足以补偿温度对象这样的纯滞后环节的时间常数），因此对系统存在的不稳定性无任何改善作用。
温度闭环控制系统
自动控制理论温度闭环控制【实践目的及要求】【实践目的】1.在实验基础上，控制实际的模拟对象，加深对理论的理解；2.掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响；⒊设计一个直流电机转速的控制系统，使它达到相应的设计要求。
【设计要求】设计要求：1.使温度对应的变送电压在0V到10V可调。
2.稳态时无静态速度误差。
3.具有一定的抗扰动能力。
在做这个实验时，先在ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上找到相应的单元。
连电路时，先把给定电压调到最低，然后才开始连接电路。
先是一个比例器，然后是一个比例积分器，在比例积分器后接加温室的输入，把加热室的输出接一个反相器，然后在接到给定电压的输入端，构成一个负反馈。
实验的接线图如图2所示，除了实际的温度变送器、脉宽调制器和电压表外，其它的模拟电路是由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元、近似调节器和反相器组成。
具体参数如下：R 0=R1=R2=100KΩ，R3=100KΩ，R4=1MΩ，R5=100KΩ，C1=1μF，Rf/Ri=1。
【实践原理】温度控制系统框图如下图1所示，由给定、近似调节器、脉宽调制电路、加温室、温度变送器和输出电压反馈等部分组成。
在参数给定的情况下，经过运算产生相应的控制量，使加温室里的温度稳定在给定值。
给定Ug由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供，电压变化范围为1.3V～15V。
但是在做这个实验前，要先测出室温对加温室的影响。
就是在给定电压为0的时候，看加热室反馈回来的电压是多少。
然后在连接好的电路上，所加的电压一定要大于这个电压，不然，所做的试验就没有效果。
所以，理论上电压是可以从0～15V开始调整，但是，最低电压也要大于室温给加温室的反馈电压。
调节器的输出作为脉宽调制的输入信号，经脉宽调制电路产生占空比可调0～100％的脉冲信号，作为对加温室里电热丝的加热信号。
温度测量采用Cu50热敏电阻，经温度变送器转换成电压反馈量，温度输入范围为0～200℃,温度变送器的输出电压范围为DC0～10V。
电子工程设计小型温度控制系统结题报告
电子工程设计小型温度控制系统结题报告Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】电子工程设计报告题目：闭环温度控制系统设计——单片机、显示和键盘电路及系统软件专业：小组：姓名学号：指导教师：张辉完成日期：摘要随着现代工业技术的迅猛发展，工业上的各种技术指标精度的要求也越来越高，在众多指标中，温度的测量与控制是一个永恒的话题，只有了精确地温度测量，才能把加热和散热的工作做得更好。
本课题是小型温度测量与控制系统设计，以单片机AT89C51芯片为核心，和LED数码管显示，数模、模数转换和辅以稳压电源及变送器的测量控制系统，另配有键盘输入控制。
本设计详细介绍了LED显示与键盘控制电路的工作原理，硬件电路组成的思路和相应的C语言闭环程序。
本设计主要包括以下几个模块：LED显示模块、键盘控制模块。
能够对环境温度随时随地检测与显示，并可以在模板上设定相应温度值使系统达到设定温度。
【关键词】：LED显示、键盘控制、闭环程序、模板测试。
目录一、功能指标要求---------------------------------------------------1二、D/A模块调试---------------------------------------------------1三、A/D模块调试---------------------------------------------------2四、显示电路模块---------------------------------------------------31.显示电路设计-----------------------------------------------32.显示电路原理分析-------------------------------------------4五、键盘控制电路模块-----------------------------------------------41.键盘控制电路设计-------------------------------------------42.键盘控制电路原理分析---------------------------------------4六、系统调试及程序设计---------------------------------------------4七、出现的问题分析及解决方法--------------------------------------14八、创新性--------------------------------------------------------14九、体会与建议----------------------------------------------------14【附录Ⅰ】-----------------------------------------------------------15一、功能指标要求1)显示模块：4 位7 段数码显示，前 3 位含小数点2)键盘模块：0~9数字输入键及若干功能设置按键控制；第10数字键作为允许控制开关3)独立电路板安装结构二、D/A模块调试调试方法：数据为从00—FF顺序递增并不断循环的数值。
温度闭环控制系统
本科生毕业论文（设计）系（院）物理与电子工程学院专业电子信息工程论文题目温度闭环控制系统学生姓名指导教师 (讲师)（姓名及职称）班级 08级电信4班学号 08309132完成日期：2012 年 4 月温度闭环控制系统徐凤羽物理与电子工程学院电子信息工程 08309132[摘要] 以AT89S52单片机为核心设计了一个温度闭环控制系统。
系统利用DS18b20对外界温度进行采集，得到相应的数字量，并显示在液晶显示器上。
当外界温度高于设定温度时启动带风扇的电动机进行降温,低于设定温度时带风扇的电动机停止转动。
其主要功能模块包括温度采集电路、单片机控制器、液晶显示电路和降温系统。
[关键词] AT89S52 DS18B20 LCD1602前言机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。
随着科技进步和生产的发展，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。
在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
科学的运用单片机来控制温度不仅会为企业创造更好的利润，还能给人们的生活到来诸多便捷。
1. 方案的选择与论证简单的一个温度闭环控制系统由软件和硬件两个部分构成。
闭环温度控制器设计
辽宁工程技术大学课程设计1．方案设计与分析为了将温度的变化和电路中电压的变化联系在一起，故在电阻电桥中添加一个感温元件热敏电阻Rt，由此热敏电阻接受温度的变化，从而转化为向后传输的电压的变化。
电压跟随器U1，U2和运算放大器U3构成闭环放大电路，由此放大电路放大的电压传输给后面的U3滞回比较器，由U3比较出电压的变换量，从而控制加热系统是否进行加热，即使灯泡发光或熄灭。
李晓艺：闭环温度控制器的设计2．电路设计框图及功能说明该电路初始时候设定一个温度值，即为那时候的电压电流值为初设值，将此时候的电流值传输给电压测量放大器，经放大器对电压的放大将电流传输给滞回比较器，在一定范围内滞回比较器输出的电压值是不会变化的，而当输入的电压的变化范围确实是很大时候就会导致滞回比较器的输出电压发生变化，滞回比较器输出的电压传输给隔离驱动电路，在电流流过隔离驱动电路时候，从而使电路中的发热元件发热，是温度升高。
升高的温度会由热敏电阻接受，从而由温度传感器传输给设定值的电压比较器，有电压比较器作出决定，减少电压的输入量，是发热源减少发热，从而使温度下降下来。
反之，当发热源发热不足时候温度传感器传输给设定值处的电压比较器的电压值变小，从而导致输入电压量变大，从而加大加热源的加热功能。
使温度处于一定得范围内，从而达到对温度的控制功能。
图1闭环温度控制框图辽宁工程技术大学电子技术课程设计2.1 电阻电桥电路图2电阻电桥电路图如上电阻电桥电路是由不同的阻值的电阻和热敏电阻Rt组成，通过改变不同Rp的不同阻值，在电桥电路的输出端就会得到不同的输出电压，当设定好阻值后，当温度发生变化时候，热敏电阻Rt就会有很大的变化，从而导致电桥输出端输出电压发生很大的变化，从而影响后面的电路效果。
在如上电桥电路中，电桥平衡的条件为：R1*Rt=(Rp+R2)*R3电桥平衡时U1=U2李晓艺：闭环温度控制器的设计2.1.1关于热敏电阻热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化,若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（nμn+pμp）因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）。
单闭环温度控制系统
单闭环温度控制系统实验姓名: 徐天富 学号: 0707030115 班级:2007级自动化1班实验指导老师：___万敏___ 成绩：____________________一、实验目的1．理解温度闭环控制的基本原理；2．了解温度传感器的使用方法；3. 学习温度PID 控制参数的配置。
二、实验数据或曲线 1.实验数据表实际温度T 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃电压pv -1.018066 -1.187744 -1.346436 -1.514893 -1.647949偏差ei 0.661934 0.492256 0.333564 0.165107 0.032051控制量op 3.500 3.500 3.500 3.500 3.5002.参考程序dim pv,sv,ei,ex,ey,k,ti,td,q0,q1,q2,op,x,Ts,ux,tv sub Initialize(arg) WriteData 0 ,1 end sub sub TakeOneStep (arg) pv = ReadData(1) '当前测量值 sv=50 '设置温度 k=20 ti=5 td=0 Ts=0.1 '采样时间100ms ei=((sv-35)/30+1.18) -abs(pv) '当前偏差 q0=k*(ei-ex) '比例项 if Ti=0 then q1=0 else q1=K*Ts*ei/Ti '当前积分项end ifq2=k*td*(ei-2*ex+ey) /Ts'微分项ey=exex=eiop=op+q0+q1+q2if op>=3.5 thenop=3.5end ifif op<=1 thenop=1end iftv=35+30*(abs(pv)-1.18)TTTRACE "温度=%f",tv'输出温度TTRACE "op=%f",opTTRACE "ei=%f",eiTTRACE "pv =%f",pvWriteData op ,1end subsub Finalize (arg)WriteData 0 ,1end sub3.温度控制系统的方框图三、实验总结开机就是29℃，但是当时温度莫得那么高，不知道为啥？可能是有偏差吧!也有可能是零点温度设置不对！从45℃-50℃要好久没有上，结果把上限改为150℃相当快就ok 了，不晓得可以不!呵呵！ 数字量给定输出量数字控制器 数/模 转换器 执行器 控制对象 模/数转换器 测量 环节。
51系列单片机闭环温度控制实验报告
成绩：重庆邮电大学自动化学院综合实验报告题目：51系列单片机闭环温度控制学生姓名：***班级：学号：同组人员：李海涛陈超指导教师：***完成时间：2013年12月一、实验名称：51系列单片机闭环温度控制实验——基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1. 学生姓名：蒋运和2. 学号：3. 班级：4. 同组其他成员：二、实验内容(实验原理介绍)1、系统基本原理计算机控制技术实训，即温度闭环控制，根据实际要求，即加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控制。
闭环温度控制系统原理如图：2、PID算法的数字实现本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。
仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。
T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。
8031对温度的控制是通过可控硅调控实现的。
可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。
该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。
偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。
PID控制方程式：式中e是指测量值与给定值之间的偏差TD 微分时间T 积分时间KP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID 增量式算法：3、硬件电路设计在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。
计算机控制技术课程设计报告基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告
一、控制对象：1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。
传递函数表达式为：1.2.2 设计规定规定系统可以快速响应，并且可以迅速达成盼望的输出值。
本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。
其输入与输出的关系为式中，为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。
二、控制规定分析：设定目的温度，使温度呈单位阶跃形式在目的温度处趋于震荡稳定。
使系统可以在任意设定的目的温度下，从现有温度达成目的温度，并趋于稳定状态。
三、可行性分析:参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；运用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。
四、总体设计：4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R 的输出反馈给输入。
在参数给定值R的情况下，给定值R 与反馈值比较得到偏差，通过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R 。
4.3模拟PID 控制算法原理：在模拟系统中PID 算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp 为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td 为调节器的微分时间。
在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。
将积分式和微分项近似用求和及增量式表达。
即：PID 控制器 D(z) u 1(t) R + e(t) _ u(t)将上面两个式子代入第一式，得：由此式可以运用递推求出K-1次的PID输出表达式用K-1次的输出减去第K次的输出得：4.4系统设计流程图由此可以编制基于PID算法的C语言程序实现温度闭环控制系统。
温度闭环控制电路设计解析
大连民族大学温度闭环控制设计电路仿真专业：通信工程学生姓名：熊和艳指导教师：吴宝春老师完成时间：2020年9月24日一、设计内容1.通过运算差分放大电路将温度传感器的阻值变化转化为电压信号的变化放大。
2.利用A/D转换实现魔力信号到数字信号的转换，根据模拟电路部分电路原理计算得出最后电压与温度值的关系，并通过数码管显示温度的值，实现温度的测量。
3.并利用比较器来实现对温度的控制，通过设定温度上下限可使整个系统工作于一个限定的温度范围内。
4.报警设置，当被测温度超出温度范围时，进行相应的报警设。
5.学会系统仿真、测量和测试。
二、方案实现及设计思路1.当温度小于等于20℃时，系统自动加热。
2.当水温高于或等于50℃时，系统停止加热。
3.并用数码管显示温度情况，水温测量用热敏电阻，加热、停止加热用不同的发光二极管。
4.系统流程图：电路仿真及调试方案设计电路设计器件设计机构设计方案设计：按照要求，将电路划分为若干模块，从而将一个大的系统划分为小的单元电路，并分配各单元模块要完成的任务，确定各模块间输入输出关系，最后决定各单元电路的组成方式。
电路设计：电路设计是按功能模块确定的单元电路设计。
在该部分中，要详细拟定单元电路组成，性能指标及前后电路关系，明确采用的算法，理清思路。
器件设计：是在单元电路的结构确定后，根据单元电路的功能，确定具体器件型号及计算相应的系数，计算量较大。
主要分为①阻容原件的设计；②分立元件的选择；③模拟集成电路的相关计算。
电路仿真测试：使用Proteus 软件仿真，争取实现各单元的具体功能。
三、设计方法及步骤 1.系统框图⑴信号调理模块由于被测是温度，由设计要求，温度检测用热敏电阻。
而热敏电阻将温度转化成电阻值的变化，故在系统中由信号调理电路作用是将温度的变化这样一个非电量转化成电信号，然后加以放大。
以便后一温度显示 检测对象信号调理 水温检测 加热、停止、状态显示加热、停止检测单元检测。
闭环恒温控制系统设计
热敏电阻的基本电路
VREF
R VO
RT
VREF
R
R
RT
R
仪器放大器
VO
1K（NTC）热敏电阻实测温度值
温度（℃） 电阻（KΩ） 温度（℃） 电阻（KΩ） 温度（℃） 电阻（KΩ）
15
1.85
25
1.20
35
0.81
16
1.75
26
1.17
36
0.77
17
1.70
27
1.12
37
0.74
18
1.62
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闭环恒温控制系统
设计目的和任务
❖ 设计目的：掌握测控电路的基本构成和调试方法 ❖ 设计任务：
1.设计一个温度采集系统，能够实时采集环境温 度；
2.设计一个闭环恒温控制系统。 ❖ 技术指标：
1.温度采集精度不大于0.1 ℃； 2.恒温控制范围20℃～40℃，步进0. 5℃。 ❖ 技术要求：模块兼容EDP试验箱，能够实现温度测 量和控制功能，并通过LCD显示。
调功电路
按键
试验箱调功电路
VCC
IO 大功率 电阻
在试验中，为了减低实验难度和 降低实验危险系数，通过单片机 IO编程对三极管的开关来实现对 一个大功率电阻供电，从而控制 大功率电阻的发热量，实现简单 的温度控制功能。
o V K K 3 NTC1 0 R1 VCC 2 1 1 1 0 R20/2W Q9 VCC 0 K R1 I/O
28
1.06
38
0.72
19
1.57
29
1.03
39
0.68
20
温度闭环控制系统的设计及实现
温度闭环控制系统的设计及实现概述：设计步骤：1.传感器选择：选择合适的温度传感器对环境温度进行测量。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。
根据具体需求和应用场景选择合适的传感器。
2.控制器设计：设计合适的控制器用于比较测量的温度与设定温度之间的差异，并输出相应的控制信号。
常见的控制器有PID控制器和模糊控制器等。
根据应用的要求选择合适的控制器算法。
3.执行器选择：根据控制器的输出信号选择合适的执行器进行相应的控制动作。
执行器可以是继电器、电动阀门、加热器、冷却设备等。
具体选择根据需求来确定。
4.控制策略：设计合适的控制策略用于控制系统的稳定性和性能。
常见的控制策略包括开环控制和闭环控制。
闭环控制根据实际测量值进行调整，可以更精确地控制温度。
实施步骤：1.硬件搭建：根据设计需求，搭建硬件平台，将传感器、控制器和执行器连接起来，并与控制系统结合。
2.传感器测量：将传感器放置在需要测量温度的位置，利用传感器测量环境温度，并将测量结果传递给控制器。
3.控制算法实现：根据所选择的控制算法，编写相应的控制逻辑实现。
对于PID控制器，需要调整参数来优化控制性能。
4.控制动作实施：根据控制器的输出信号，控制执行器进行相应的动作。
比如，如果温度过高，可以通过控制加热器进行降温。
5.性能调试和优化：对控制系统进行调试和优化，以提高系统的控制性能。
可以通过监测温度的变化，调整控制策略和参数，进一步优化系统的性能。
6.系统应用：将温度闭环控制系统应用于实际场景，进行实际应用测试和评估。
根据测试结果对系统进行进一步优化和改进。
总结：温度闭环控制系统的设计及实现包括传感器选择、控制器设计、执行器选择、控制策略设计以及硬件搭建和软件实现等步骤。
通过合理的设计和实施，可以实现对环境温度的准确控制。
根据具体需求和应用场景，可以对系统进行优化和改进，以提高系统的性能和稳定性。
北工大电子工程实验2闭环温控系统
#include "C8051F020.h"#include "absacc.h"#include "data_define.c"#define AD XBYTE[0x2000] //AD模块入口地址为CS1（即片选为CS1）#define DA XBYTE[0x4000] //AD模块入口地址为CS2#define LED1 XBYTE[0x0000] //显示电路入口地址为CS0，数码管从左到右对应地址为0003到0000#define LED2 XBYTE[0x0001]#define LED3 XBYTE[0x0002]#define LED4 XBYTE[0x0003]#define TIMER 0x80 //定义变量TIMER的值#include "Init_Device.c" //引入库函数unsigned char num[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}; //做数组将二进制数转换为数码管（共阳极接法）能显示的数字，0到9以及全灭void display(unsigned int x,unsigned int y); //子函数声明void delay(void); //子函数声明void main(void){unsigned char i,j,a,temp,x,xdec,keynum; //定义一些变量，其中xdec为x所对应十进制数unsigned char input = 2;unsigned char run = 0;unsigned char shiwei,gewei;unsigned char target = 25;unsigned long t = 100000;unsigned adcont = 0;Init_Device();LED1=LED2=LED3=LED4=0xff; //将数码管各位全灭while(1){AD=0; delay(); x=AD; delay(); //AD转换xdec=x*100.0/255; //将x转化为十进制数if(adcont == 1){display(4,(unsigned char)(xdec/10)); //将当前X十进制数十位显示到LED4display(3,(unsigned char)(xdec%10)); //将当前X十进制数个位显示到LED3}if(adcont >= 100){adcont = 0; //防止数码管显示的前两位变化过快} adcont++;if(t<=1000)t++; //延时程序，与delay()所不同，在延时的同时还能保证程序其他部分继续工作else{for(i=4;i<8;i++) //键盘地址法0x0004~0x0007{a=XBYTE[i]; //取键盘行值a=~a&0x1f; //将A取反for(j=0,temp=1;j<5;j++) //取键盘列值{if(a&temp){//LED4=num[j+1];//LED3=num[i-3];键盘调试的时候用的，暂时列为注释keynum = (i-3)*4+j-4; //将键盘行列值转换为十进制数t = 0;if(keynum >= 0 && keynum <= 9){ //当键盘输入0至9之间的数时，进行之后的操作switch(input){case 2:shiwei = keynum;display(2,keynum); //将键盘输入数的十位显示到LED2input--;break;case 1:gewei = keynum;display(1,keynum); //将键盘输入数的各位显示到LED1input--;target = shiwei*10+gewei; //求出目标温度break;default:break;}}else{switch (keynum){case 0x0a:run = !run; //将A设为启动AND停止键break;case 0x0b:input = 2;shiwei = 0;gewei = 0;display(2,10);display(1,10); //将B设为清零键，此时可重新输入目标温度十位和个位，并且数码管后两位灯灭break;default:break;}}}temp=temp<<1;}}}if(run){ //当启动键A按下后，开始进行乒乓算法if(xdec<target){DA = 0xff; //当前温度小于目标温度时，升温}else if(xdec>target){DA = 0x00; //当前温度大于目标温度时，降温}elseDA=0x80; //当前温度等于目标温度时，保持当前温度}else{DA = 0x80; //停止键A按下后，目标恢复到室温}}}void delay(void){unsigned int i;for(i=0;i<TIMER;++i); //延迟子函数}void display(unsigned int x,unsigned int y){if(x==1)LED1=num[y]; //显示电路子函数，通过变量控制数码管显示的位else if(x==2) LED2=num[y];else if(x==3) LED3=num[y];else LED4=num[y]; }。
闭环温度控制器课程设计
闭环温度控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解闭环温度控制器的原理和功能，掌握其基本组成部分；2. 掌握温度传感器的工作原理，能正确选择和使用不同类型的温度传感器；3. 学会分析闭环温度控制系统的数学模型，理解其参数对系统性能的影响；4. 掌握闭环温度控制器的PID参数调整方法，能实现温度控制系统的稳定运行。
技能目标：1. 能运用所学知识，设计简单的闭环温度控制系统；2. 具备使用温度控制器和相关仪器进行实验操作的能力，能进行数据采集和分析；3. 能通过编程实现对温度控制系统的模拟和优化；4. 提高团队协作能力，学会与他人共同完成一个综合性的项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学原理的热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，使他们具备解决实际问题的信心；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高他们的责任心和自律性；4. 引导学生关注环保和节能问题，培养他们的社会责任感。
本课程旨在帮助学生掌握闭环温度控制器的相关知识，通过实践操作和项目设计，提高学生的动手能力和团队协作能力，同时培养他们热爱科学、关注社会发展的情感态度。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 闭环温度控制器原理：介绍闭环温度控制器的定义、分类、基本工作原理及其在工业和日常生活中的应用。
相关教材章节：第五章第一节2. 温度传感器：讲解温度传感器的种类、工作原理、性能特点及应用场合，重点掌握热电偶、热敏电阻等常见温度传感器。
相关教材章节：第五章第二节3. 闭环温度控制系统数学模型：分析闭环温度控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间表达式等，探讨参数变化对系统性能的影响。
相关教材章节：第五章第三节4. PID控制原理及参数调整：阐述PID控制的基本原理，分析比例、积分、微分环节对温度控制系统性能的影响，学习PID参数调整方法。
相关教材章节：第五章第四节5. 实践操作与项目设计：组织学生进行温度控制器相关实验，包括温度传感器使用、数据采集、PID参数调整等，开展综合性项目设计。
北京工业大学 电子工程设计2报告 120200班
1.调试原理
温度变化引起模拟电压变化，由变送器提供输入的模拟电压，输出数字量按照一定的比例随模拟电压变化，由上文可知温度与数字量的定量关系为 。所以，当模数转换电路产生的数字量随温度变化且正比关系，则可判定电路工作正常。
2.调试步骤
（1）电路板焊接完毕，对照原理图检查后测试功能。
（2）连接变送器输出至模数转换电路输入，由稳压电源电路供电。
【关键词】单片机Biblioteka 温度；闭环控制1.在化工、石油、冶金等生产过程的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。因此以温度作为被控制量的反馈控制系统广泛的应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。
目前，温度控制系统是应用最广泛的闭环控制系统，不但走进了工厂，而且走进了千家万户，为老百姓服务。本课程通过对闭环温度控制系统的设计与实现，逐步掌握系统的设计方法与设计流程，掌握单片机应用系统的设计与调试，并锻炼在调试中发现问题、解决问题的能力。
线性关系，所以使用该方案需要熟练掌握片选信号与地址之间的关系计算。
3.数据/地址分离电路
C8051F023型单片机有8根数据线和16根地址线，其中低8位地址A0～A7与8
位数据复用，如需使用低8位地址，必须设计数据/地址分离电路。设计数据/地址分离电路可选用的地址锁存器有74LS273和74LS373等。两者功能相似，区别不大，此处选用74LS373。
#define CS1 XBYTE[0x2000]
#define TIMER 0x8000
#include "Init_Device.c"
void delay(void);
毕业设计33单片机闭环温度控制系统毕业设计
毕业设计（论文）任务书兹发给班学生毕业设计（论文）任务书，内容如下：1.毕业设计（论文）题目：单片机闭环温度控制系统设计【1】应完成的项目：【2】了解熟悉单片机闭环温度控制系统设计基本原理。
【3】学习掌握温度控制的基本理论。
【4】深入研究闭环温度控制方法。
【5】完成单片机闭环温度控制系统设计。
【6】总结单片机闭环温度控制系统设计经验。
3.参考资料以及说明：【7】何立民. 单片机应用系统设计—系统配置与接口技术.北京航天大学出版社.1990.54~114;138~180;254~309;421~474.【8】孙育才. MCS-51系列单片微型计算机及其应用.南京：南京工学院出版社.1987.2~180.【9】李永敏.数字化测试技术-模拟信号调理，数据转换及采集技术.北京：航空工业出版社.1987.32~161.【10】BASIC单片机原理及应用.武汉力源单片机技术研究所.1996.4【11】杨宁.分布式计算机遥测管理系统结构与功能[J].北华大学学报（自然科学版）,2000,1(2):178~181.【12】徐志军，大规模可编程逻辑器件及其应用[M] .成都：电子科技大学出版.2000.【13】赵不贿.在系统可编程器件与开发技术[M].北京：机械工业出版社，2001.【14】张洪润，蓝清华.单片机应用技术教程[M] .北京：清华大学出版社，1997.【15】张毅刚等编. MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社，1993【16】沙占友.新编数字化测量技术[M].北京：国防工业出版社，1998.【17】张俊谟编著.单片机中级教程原理与应用. 北京航空航天大学出版出社，2000.6【18】何立民编著.单片机高级教程应用与设计. 北京航空航天大学出版出社，2000.8【19】张奋程最新CMOS数字集成电路应用手册.广东科技出版社，1995【20】潘新民微型计算机控制技术高等教育出版社4. 进度要求：【21】11月23日完成论文初稿。
5.2闭环电子控制系统的设计和应用
若要求孵化的温度控制在36～40oC 范围内，该如何调节呢？
选择元器件
+Vcc S Rp2 Rt2
Rp1
1 I1
Rt2
2 I2
3 I3
4 I4
R9
5
6
Vcc 7
O1 14
V4
X1 13 R1
R2
X2 12
O2 11
O3 10
V1
R8
O4 9
8
+Vcc
V1
V6 J
J-1 J-2
R3 V2
V7 V8
4
11
当温度升高到37oC以上时， 孵化室怎么实现加热呢？
+Vcc
Rp1
1
14
I O 1 I1
O1 R14t1
V4 2 1
I O 2 I2
3 I3
X1 13
V1
R1
X2 12
2
V6R23
J
1
V1
11
2
J-1V2
R3 10
+Vcc
V6
J
+Vcc
V7
J-2
J-1 V8 +Vcc
I O p1 4 O1 14 2 X1 513
当温度升高至39℃时
继电器自动断开电灯熄灭等水温自然冷却到 37℃时。继电器自动闭合电灯点亮。
V4 V4O2R131
RO23
10
R2
V5
O4
9
RVp11 V1
8
6
8
O4 9 R8
Vcc 7 6
O4 9R8p2
Rt2
Vcc 7
8
1
14
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电子工程设计报告题目：闭环温度控制系统设计——单片机、AD、DA、显示键盘电路及系统软件专业：自动化小组：12—C姓名学号：李晓云（09020330）吕柳璇（09020329）指导教师：张辉完成日期：2012年4月23号摘要随着电子产品向智能化和微型化不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，并在检测和控制系统中得到广泛的应用，而温度作为工业控制中的一个很重要的参数，是系统常须测量、控制和保持的。
本论文将从硬件和软件两个方面，介绍以8051单片机为核心的温度控制系统的组成和原理。
关键词：8051单片机，A/D，D/A，键盘，显示，数码管。
目录一、背景与功能指标要求二、系统方案设计2.1 单片机的介绍2.1.1 单片机的特点2.1.2 单片机的基本组成2.2 系统功能的确定2.3 ADC0804的介绍2.3.1 ADC0804的特点2.3.2 ADC0804 的引脚及功能2.4 DAC0832的介绍2.4.1 DAC0832的特点2.5 人机交互与串口通信三，硬件电路设计3.1 单片机电路设计3.1.1 单片机工作过程及原理………………………………………………………3.1.2 单片机设计基本要求…………………………………………………………3.1.3 单片机选择……………………………………………………………………3.1.4 8051单片机最小系统组成……………………………………………………3.1.5 单片机功能扩展图……………………………………………………………3.1.6 单片机系统应用电路…………………………………………………………3.1.7 单片机电路的地址分配情况…………………………………………………3.2 A/D电路设计与实现3.2.1 A/D电路的基本要求…………………………………………………………3.2.2 ADC0804工作原理及特性……………………………………………………3.2.3 A/D转换电路…………………………………………………………………3.3 D/A电路设计与实现3.3.1 基本设计要求…………………………………………………………………3.3.2 D/A 电路选择……………………………………………………………3.3.3 DAC0832电压转换电路………………………………………………………3.3.4 DAC0832 与8051单片机的接口设计………………………………………3.3.5 D/A转换电路图………………………………………………………………3.4 显示键盘电路3.4.1 显示电路…………………………………………………………………………3.4.2 键盘电路…………………………………………………………………………3.5电路调试…………………………………………………………………………………3.5.1调试的原理与方法………………………………………………………………3.5.2调试的过程与数据………………………………………………………………一、背景与功能指标要求1）设计背景随着电子产品向智能化和微型化不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，并在检测和控制系统中得到广泛的应用，而温度作为工业控制中的一个很重要的参数，是系统常须测量、控制和保持的。
2) 功能指标要求:我们所设计的基于8051单片机的温度控制系统，以单片机作为核心部件进行检测控制，增强了设计的通用性，适时性。
该系统能检测环境温度，并根据通过键盘输入设置好的温度在0~100℃范围内相应地进行制冷或制热。
3）技术指标要求：此温度控制系统设计的是4*5的键盘，4位数码管显示，并且要求A/D的分辨率为8位，误差为±1LSB，转换时间为100μs,要求D/A的分辨率为8位，误差为0.2%FSR，电流稳定时间为1μs。
控温范围0~100℃，温度误差控制在±2℃左右。
二、系统方案设计此温度控制系统由温度采集，4*5矩阵键盘输入，温度显示，温度控制执行等四大模块组成。
系统电路的总线如图1所示：图1 系统电路的总线2.1 单片机的介绍随着单片机大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时器/计数器和多重I/O口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早起的含义成为单片微型计算机，直译为单片机。
2.1.1 单片机的特点1，具有优异的性能价格比2，集成度高、体积小、可靠性高3，控制功能强4，低电压、低功耗2.1.2 单片机的基本组成1, 8051的管脚图如图2所示2，8051的管脚功能①P0口有三个功能1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
②P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
③P2口有两个功能1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；④P3口有两个功能除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能。
⑤上拉电阻输入信号时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。
⑥ALE/PROG 地址锁存控制信号在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。
当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。
ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器。
当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。
在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当访问外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。
当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。
⑦PORG为编程脉冲的输入端在8051单片机内部有一个4KB或8KB的程序存储器（ROM），通过编程脉冲输入输入端口PROG把编写好的程序存入进这个ROM中。
PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。
1、内部ROM读取时，PSEN不动作；2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。
2.2 系统功能的确定一个控制系统是否能被大众所接受，在于该控系统是否拥有人性化的操作功能。
为了使本次的温度控制系统具有操作简单，灵活及高可靠性等特点，确定了该系统功能：①4*5矩阵键盘输入②温度采集③温度显示④温度控制执行⑤温度测量范围为0~100℃，温度误差范围为±2℃。
2.3 ADC0804的介绍ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片，具有MCU 兼容接口，使用方便，且价格低廉。
2.3.1 ADC0804的特点ADC0804的分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0~5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。
该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路2.3.2 ADC0804 的引脚及功能图3 ADC0804的管脚图各个管脚的作用：D0-D7：八位数字量输出端；CLK：为芯片工作提供工作脉冲，时钟频率计算方式是：fCK=1/(1.1×R×C）CS：片选信号；WR：写信号输入端；RD：读信号输入端；INTR：转换完毕中断提供端；其他管脚，是供电和提供参考电压的管脚输入端。
2.4 DAC0832的介绍DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
2.4.1 DAC0832的特点由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
分辨率为8位；电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5V～+15V）；低功耗20mW。
2.4.1 DAC0832的内部结构、管脚图及引脚功能1，DAC0832的内部结构、管脚图如图4所示：图4 DAC0832内部结构、引脚图2，DAC0832引脚功能说明：* D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；* CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；* WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由WR2、XFER 的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
* IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；* IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；* Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；* Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；* AGND：模拟信号地* DGND：数字信号地2.5 人机交互与串口通信①温度采集模块由温度传感器AD590完成，并通过串口通信技术，与单片机进行数据传输。
②4*5矩阵键盘输入模块采用外部中断0来判断是否有输入请求，并通过键盘扫描技术来获取所输入的温度值和偏差温度值，输入更灵活，更方便。
③温度显示模块通过4个7段LED数码显示管显示当前温度值和设定的温度，及时反映当前温度的变化与设置的温度的关系。
④温度控制执行模块系统根据当前温度自动进行响应的升温或降温的操作，，在系统自动进行升温或降温处理的同时显示响应的指示灯，让使用者知道系统正在进行的操作。
三、硬件电路设计3.1单片机电路设计3.1.1单片机工作过程及原理8051负责中心运算和控制，以及各个模块的协调工作。