基于单片机的温控器

天津理工大学

课程设计报告

题目：基于单片机的温控器设计

学生姓名李天辉学号********

届2013 班级电气4班

指导教师专业电气工程及其自动化

说明

1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。

2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。

3. 设计报告内容建议主要包括：概述、系统工作原理、系统组成、设计内容、小结和参考资料。

4. 设计报告字数应在3000-4000字，采用电子绘图、采用小四号宋体、1.25倍行距。

5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（30%）和提问成绩（40%）组成。

课程设计任务书、指导书课程设计题目：

Ⅰ.课程设计任务书

Ⅱ.课程设计指导书

二、主要技术关键的分析、解决思路

1、温度控制电路设计，可以采用无触点交流开关BT136结合光藕MOC3062设计温度控制电路，实现强弱电隔离。

2、与上位机通讯采用RS485，需要加入点评转换芯片如MAX485。

3、为了确保输入信号不损毁芯片，信号调理电路需加嵌位电路。

4、可以选用单片机开发板来进行设计，但要满足任务书要求。

三、课程设计进度安排

起迄日期工作内容

系统需求分析

器件选型，硬件原理图设计

PID或模糊PID算法设计

软件编制调试

撰写课程设计报告

目录

一、引言------------------------5

二、概述------------------------5

三、系统工作原理----------------5

四、系统组成-------------------6

五、系统硬件介绍----------------16

六、系统软件设计----------------13

七、总结------------------------18

八、课程设计参考资料------------19

引言

在科技飞速发展的今天，计算机技术得到迅猛推广,而单片机由于具有集成度高，体积小，功耗低，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉，易于推广使用的优点，因此被广泛应用于工业生产和家庭生活中。温度控制系统则是单片机在家庭生活中的一个典型的应用。

温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来驱动执行机构，从而达到用户所需温度的目的。

各种温控家用电器随着生产技术的发展和生活水平的提高越来越普及，只有一个简单、稳定的温度控制系统才能更好的适应市场需求，更好的满足人民的意愿

一、概述

该温度控制系统是以8051单片机为核心的控制系统。在硬件电路方面，主要分成了几个模块，即温度数据采集、温度检测电路模块，ADC0809电信号的处理模块，加热控制电路模块，数据处理模块，电压输入模块，LED显示模块，键盘输入模块和温度控制输出模块，并在protel 99SE上进行电原理图绘制及双层印制电路板设计。

温度采集采用集成温度传感器、集成运算放大器构成的信号调理电路、AD 转换器组成。温控部分采用交流开关BT136通过改变导通角进行调压限流达到控制加热丝温度的目的。

温度控制算法采用PID控制，采用普通PID或模糊PID。对控制PID参数进行整定，运用MATLAB进行仿真，说明控制效果。进行程序编制。

设计通讯协议，并能够通过RS485总线将数据传回上位机。

二、系统工作原理

温度控制系统如下图所示，温度由热电偶检测，经变送器变换成标准电压信号送入A/D转换器，使之变成数字量，送入单片机，经数字滤波后作为本次采样值；控制程序按照设定好的算法，将设定值和采样值进行比较运算，再将运算结果送到触发电路控制交流开关BT136通过改变导通角进行调压限流达到控制加

热丝温度的目的，实现温度恒定控制。另外，本系统还支持温度的设定和显示，当控制系统的温度过高或者过低时，可以触发声光报警信号，提醒工作人员注意。

三、系统组成

温度控制器主要由单片机，时序电路，温度采样电路，A/D 转换电路，温度显示电路，温度输入电路，驱动电路等组成. 流程图如下：

图1 温度控制系统框图

四、系统硬件介绍

4.1、8051单片机介绍

8051

8段译码8段译码

数码管

数码管 按键电路

驱动电路

A/D 转换电路 时

钟

温度采样电路

8051单片机由具有数据处理能力的微处理器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口、中断控制和系统时钟电路等几大单元以及数据总线、地址总线和控制总线三大总线组成。

8051属于8位单片机，片内4KB的ROM，128B的片内RAM。可寻址外部的64KB的数据存储器和程序存储器，16位的地址总线，5个中断源，2个优先级，32根I/O线，1个全双工异步串行口，2个16位定时/计数器。

8051的复位方式有上电复位、手动开关复位和自动复位3种，其中上电复位电路是利用电容充放电来实现的。其时钟产生方式分为内部振荡方式和外部时钟方式。内部振荡方式是利用单片机内部的反向放大器构成振荡电路。

8051单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

1、电源:（1）VCC - 芯片电

源，接+5V；（2）VSS - 接地

端；

2、时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶

体振荡电路反相输入端和输

出端。

3、控制线:控制线共有4根：

（1）ALE/PROG:地址锁存允

许/片内EPROM编程脉冲。ALE

功能：用来锁存P0口送出的

低8位地址。PROG功能：片

内有EPROM的芯片，在EPROM

编程期间，此引脚输入编程

脉冲。

（2）PSEN:片外程序存储器选通信号。

（3）RST/VPD:复位/备用电源。RST功能：复位信号输入端。VPD功能：在Vcc 掉电情况下，接备用电源。

（4）EA/Vpp:片外ROM选择/片内EPROM编程电源。EA功能：内外ROM选择端。Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。