智能温度控制系统设计(硬件)
摘要
温度控制对于人们日常生活、生产具有重要意义,针对我国北方冬季供暖系统的特点及存在的不足，设计了基于单片机控制技术的室内智能温度控制系统，采用DS18B20采集温度，利用电磁阀的开关控制供热水管中的水流量，并且利用模糊控制技术实现了室内温度的精确控制，给用户带来了很大的方便，系统的实现将对减少热能的浪费及提高人们的生活质量起着重要的作用。从温度控制系统的发展来看，以单片机为核心构成的微机温度控制系统调节装置己经成为主要的发展方向。对于温室温度这个被控对象，有很多控制方案可选。首选方案就是PID控制，因为它简单，容易实现,它有可消除稳态误差的优点，但它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不能满足控制的技术要求。其次就是模糊控制，它的优点是超调量很小，但是稳态误差却很大。最后是用模糊规则参数的模糊自整定PID 控制方法，基本上能够达到反应速度快、零超调、稳态误差小的理想结果。本文简述了温度控制器的应用及其原理，介绍了基于单片机的检测系统的硬件设计，并说明了用模糊自整定PID控制方法设计出的温度控制的控制算法及其系统实现方法，实现对温度的检测，显示和控制功能。此外，本文还详细介绍了系统硬件和软件设计原理。
关键词：单片机；智能温度控制；DS18B20；PID 控制；串口通信温度控制；
Design Of Intelligent Temperature Control
System Design（Hardware）
ABSTRACT
Temperature control for people's daily life, the production of great significance, characteristics and shortcomings of China's northern winter heating system, the design of microcontroller-based control technology for indoor smart temperature control system, using the DS18B20 collection temperature, the solenoid valve switch controlthe flow of water in the heating pipes, and fuzzy control technology to achieve accurate control of room temperature, has brought great convenience to the user, the system will reduce energy waste and improve people's quality of life plays an importantrole. From the perspective of the development of the temperature control system to single-chip microcomputer temperature control system for the core components of the adjustment device has become the main direction of development. Greenhouse temperature controlled object, a lot of control scheme is optional. The preferred solution is the PID control, because it is simple, easy to implement, it has the advantages that can eliminate the steady state error, but the contradictory relationship between the fast and overshoot, so that it can not meet control technology requirements. Secondly, fuzzy control, it has the advantage of very small overshoot, but the steady-state error. Finally, the fuzzy rule parameters of the fuzzy self-tuning PID control method is basically able to achieve fast response, zero overshoot, small steady state error of the desired result. This paper outlines the application of the principle of the temperature controller, microcontroller-based detection system hardware design, and describes the design of the fuzzy self-tuning PID control method control temperature control algorithm and its implementation, to achieve temperature measurement, display and control functions. In addition, the article also details the system hardware and software design principles.
Key words:A T89C51 ; temperature control; DS18B20 ; PID control; serial communication temperature control;
目录
第一章绪论 (224)
1.1课题研究背景与意义 (224)
1.1.1课题研究背景 (224)
1.1.2 课题硏究意义 (225)
1.2 系统方案分析 (225)
1.2.1 系统硬件方案分析 (225)
1.2.2 系统软件方案分析 (226)
第二章系统功能与结构 (227)
2.1 系统功能 (227)
2.1.1 系统参数 (227)
2.1.2 系统功能 (227)
2.2 系统的构成 (227)
2.2.1 组成结构 (227)
2.2.2 工作原理 (228)
第三章系统硬件设计 (229)
3.1 核心控制器的设计 (229)
3.1.1 单片机AT89C51简介 (229)
3.1.2 单片机引脚功能分配 (230)
3.2 温度显示模块的设计 (231)
3.2.1 LED显示器结构及工作原理 (231)
3.2.2 LED连接电路 (232)
3.3 温度采集模块的设计 (233)
3.3.1 DS18B20概述 (233)
3.3.2 DS18B02工作原理及功能指令 (234)
3.3.3 DS18B02连接电路 (235)
3.4 温度控制模块的设计 (236)
3.4.1 电动调节阀 (236)
3.4.2 驱动电路 (237)
3.4.3 温度控制模块电路 (237)
3.4 串行通信模块设计 (238)
3.4.1 MAX232芯片简介 (238)
3.4.2 RS-232简介 (239)
3.4.3 RS232串口通讯电路图 (241)
3.5 单片机复位电路的设计 (241)
3.5.1 复位电路的作用 (241)
3.5.2 基本的复位方式 (242)
3.6 红外检测模块的设计 (245)
3.6.1 红外传感器作用 (245)
3.6.2 红外传感器原理 (245)
3.6.3 红外传感器接线图 (246)
第四章系统软件设计 (247)
4.1 温度采集模块 (247)
4.1.1 DS18B20工作程序 (247)
4.1.2 DS18B20程序流程图 (249)
4.2 温度显示模块 (250)
4.2.1 显示模块程序流程图 (250)
4.3 红外监控模块 (251)
4.3.1 红外监控流程图 (251)
4.4 系统初始化模块 (252)
4.5 模糊自整定PID控制算法模块 (252)
4.5.1 模糊PID控制理论 (252)
4.5.2 PID控制器各校正环节对系统的影响 (254)
4.5.3 温控模型的建立 (255)
4.5.4 模糊自整定PID算法 (256)
第五章系统整体设计 (259)
5.1系统硬件设计 (259)
5.2系统软件设计 (259)
5.3 系统整体设计 (262)
5.3.1 系统程序流程图 (262)
5.3.2 系统硬件原理图 (263)
第六章总结························错误！未定义书签。参考文献··························错误！未定义书签。谢辞····························错误！未定义书签。
第一章绪论
1.1课题研究背景与意义
1.1.1课题研究背景
温度是生产、科学和日常生活中非常普遍而又十分重要的物理参数。在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，准确地测量和有效地控制。温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。
在大力提倡节能减排以及追求高质量生活的今天，冬季供暖系统存在的不足日益显现出来。我国北方城市大部分采用集中供暖，在整个供暖期内，无论室内有人与无人，系统全天连续供暖；系统热能的输送是不变的，不能根据室内外温度的变化以及个人对室温的不同要求做出相应的调整，这就造成了热能的严重浪费以及供暖不人性化等问题。现今世界能源日益紧缺。据测算，目前我国民用建筑耗能量占全国商品能源消耗的25％，其中采暖能耗为60％，相当于发达国家在同等条件的采暖能耗的三倍，在同等条件下，耗费了更多的煤矿资源，为此我们需要设计出节能环保的供热系统，以减少资源的浪费。设计一种比较理想的温度控制系统是非常有价值的.日常生活中，温度值也是一个重要的参考量。人们的居室，医院等环境都要求对温度的有一定的控制。此外，对温度信息的釆集，检测，控制, 不仅保证产品质量，还节约能源,安全生活生产方面积极作用。这就使得温度的控制，温度值釆集成为了人们日常生活生产中一个极有意义的工作。由于温度的采集，控制属于四遥〔遥测、遥信、遥控、遥调）领域。单片机在凭借其在系统设计中的成本、复杂度和系统稳定性方而的优势，在控制领域中得到了广泛运用。
自70年代以来，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定方面取得成果。并且生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，目前国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面迅速发展。温度控制系统的国内的各行各业的应用虽然已经十分广泛但从国内生产的温度控制器来看总体发展水平仍然不高，同国外的先进国家相比仍然有着较大差距。目前我过在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平成熟产品主要以点位控制及常规的PID控制器为主，它只能适应于一般温度系统控制难于控制滞后复杂时变温度系统控制，进入21世纪后智能温度控制器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性等方向迅速发展。
设计开展之前，本人当前一些温度控制系统进行详细的调硏，对比总结了其中的优缺点。基于当前的一些温度控制系统数据都没有传送至PC机。本设计将温度数据传送至PC上，方便后续处理。可将PC得到的数据，运用不同的PC应用软件，进行统计工作，远程操作。
1.1.2 课题硏究意义
对于不同的用户其对室温的要求不同，当温度高于用户要求时，一般采取的方法是打开窗户进行温度调节。特别是对于长期外出的时候用户不能对使用状态进行控制，这样造成很大的能源浪费，对用户来讲承担了一部分不必要的经济支出。目前世界发达国家集中供热系统都已实现了系统的自动监测和控制。自动化监测和控制是集中供热系统供热可靠、节能运行、提高运行效率和降低运行成本的重要手段,其内容有流量、温度、压力、热量和报警等。但是在我国，甚至在世界发达国家对用户单元进行自主控制的要求的产品还没有。鉴于上述情况，提出了供暖温度的智能控制设计。
本设计主要是测量室内温度，并根据室温要求对其进行控制，使温度能够很好的满足住户的要求，在要求的温度范围内保证其精确度，并且能够做到连续控制，大大的减少了能源的浪费；并可通过红外检测室内有人与无人系统自动调节室内的温度，合理的减少了热能的浪费，提高了人们的生活质量。基于温度控制在日常生活生产的重要意义，温度控制系统的设计成了重要的设计课题，当前温控系统种类繁多，而且功能不一，应用范闹广泛。本文介绍一种智能化温度控制系统的设计。其硬件系统是以单片机作为控制器，通过控制温度传感器进行数据釆集，同吋建立起单片机与PC机的通信连接，方便温度数据传输，方便温度统计工作，还可扩展成为多点温度采集系统，温度环境的监控等功能。
1.2 系统方案分析
1.2.1 系统硬件方案分析
目前，温度控制系统的一般采用模拟电路和单片机以及PLC三种形式。
方案一：采用模拟控制电路，模拟控制电路各控制环节一般由运算放大器、电压比较器、模拟集成电路以及电容、电阻等外围元器件组成。它的最大优点是系统响应速度快，能实现对系统的实时控制。在本系统中，由于温度的变化是一个相对缓慢的过程，对温控系统的实时性要求不是很高，所以模拟电路的优势得不到体现。
方案二：采用单片机作为控制核心。单片机是大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机。它是把中央处理单元CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数器以及I/O输入输出接口电路等主要计算机部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，它的特点是：功能强大、运算速度快、体积小巧、价格低廉、
稳定可靠、应用广泛。由此可见，采用单片机设计控制系统，不仅可以降低开发成本，精简系统结构，而且控制算法由软件实现，还可以提高系统的兼容性和可移植性。
方案三：采用PLC作为控制电路的核心，其他部分的电路采用和方案二同样的设计。这种方案不仅具有和方案二同样的控制精度，而且整个电路的稳定性比方案二更高，但是PLC的价格远远高于单片机，其不适合大批量的生产，所以考虑到价格因素，此种方案不宜选择。
综上分析,本文采用采用方案二。系统由单片机AT89C51、温度采集电路、键盘电路、显示电路、串口通讯模块，温度控制模块等部分组成。
目前，市面上的单片机不仅种类繁多，而且在性能方面也各有所长。AT89C51单片机是ATMEL公司出品的与MCS-51系列兼容的低电压、高性能CMOS 8位单片机。本系统选择AT89C51为核心器件组成的控制系统。
1.2.2 系统软件方案分析
在目前的单片机软件开发中，常用的语言是汇编语言和C语言两种。汇编语言是一种文字用助记符来表示机器指令的符号语言，其优点是程序占用资源少、运行速度快、执行效率高，但具有缺乏通用性、程序可移植性差、编程比高级语言困难等缺点。C语言是是一种结构化程序设计语言，可产生紧凑代码。C语言可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言，
汇编语言相比，C语言有如下优点：对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对单片机的存储器结构有初步了解；寄存器的分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；程序有规范的结构、可分为不同的函数，这种方式可使程序结构化；具有将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性；关键字及运算函数可以近似人的思维过程方式使用；编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；具有方便的模块化编程技术，已编好的程序可容易的植入新程序。
C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可以根据单片机的不同较快的移植过来。鉴于C语言编程有众多优点，在本设计中，采用的是C语言编写程序。
第二章系统功能与结构
2.1 系统功能
2.1.1 系统参数
所选用温度传感器的测量范围：0℃~50℃，温度测量误差＜0．3℃，适用中性介质。选用电磁阀。完成功能：将传感器输出的模拟电压信号进行A/D转换，数据处理和显示，温度控制。
2.1.2 系统功能
结合实际情况，所设计系统应具有以下功能：
（1）实时采集室内温度，并显示于显示器上；
（2）根据温度的设定范围自动调节温度；
（3）串行传送数据；
（4）控制外围；
（5）可扩展形成多点温度采集；
（6）温度控制范围在设定温度±2℃内。
2.2 系统的构成
2.2.1 组成结构
智能温度控制系统的硬件设计主要由核心控制器单片机89C51、温度采集模块温度传感器DS18B20、温度显示器LED、和流量控制阀等模块构成。图一为室内智能温度控制系统的构成。
图2-1 系统总体结构
（1）核心控制器:釆用单片机AT89C51；
〔2〕温度釆集模块：温度传感器DS18B20；
（3）温度显示模块：数码管；
（4）外部设备控制电路；
（5）温度智能化控制模块：PC机。
（6）温度存储模块
（7）键盘输入模块
2.2.2 工作原理
系统核心控制器起着重要的作用，它不仅与温度传感器，外部设备，数码管连接，还通过与串口电平芯片MAX232连接，由数据线连接到PC上，建立起通信连接。上电后，控制器驱动温度传感器工作，进行温度数据釆集，传输。在接到传感器传送过来的温度数据后，进行操作，一方面送至数码管显示模块进行温度显示，另一方面将数据送至PC机上，方便在PC进行一些后续处理，控制操作，方便智能化的实现。
第三章系统硬件设计
3.1 核心控制器的设计
3.1.1 单片机AT89C51简介
AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH 存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89C51具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，知道下一个中断或硬件复位为止。
图3.1 AT89C51引脚图
Fig 3.1 A T89C51 pin diagram
主要性能：（1）与MCS-51单片机产品兼容
（2）8K字节在系统可编程FLASH存储器
（3）32个可编程I/O口线
（4）三个16位定时器/计数器
（5）六个中断源
（6）双数据指针
3.1.2 单片机引脚功能分配
1.控制电路引脚
（1）Rst/vpd（9脚）：复位信号／备用电源引脚当输入的复位信号延续2个机器周期以上，高电平即为有效，用以完成单片机的复位操作。复位后影响片内特殊功能寄存器的状态，但不影响片内RAM状态。同一引脚的Vpd是备用电源输入端（Vpd接＋5V 备用电源）。在Vcc断电时，为保证ＲＡＭ中的信息不丢失，可使此引脚完成掉电保护功能。
（2）ALE/PROG非（30脚）；地址锁存允许信号/编程脉冲输入端。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ＡＬＥ是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外边时钟或外部定时脉冲使用。
（3）PSEN非（29引脚）：外边程序存储器读选通信号。为低电平有效，AT89C51在访问片外程序存储器时，此引脚端输出负脉冲作为读片外程序存储器的选通信号，以实现外部ＲＯＭ单元的读操作。要检查AT89C51上电平后CPU能否正常到程序存储器中读取指令码，可以用示波器观察引脚PSEN非有无脉冲输出，若有说明正常。
（4）EA非/vPP（31脚）：内部和外部程序存储器选择信号。当引脚接高电平时，CPU只访问片内4kbyte的EPROM/ROM，执行内部程序存储器中的指令，但在程序计数器计数超过0FFF时（即地址大于4kbyte时），将自动转向执行片外大于4kbyte程序存储器内的程序。
若EA非引脚接低电平时，CPU只访问外部程序存储器，而不管片内是否有程序存储器。
2.I/O(输入/输出）接口引脚
（1）并行I/O接口的特点
AT89C51有4个8位并行I/O接口P0-P3，他们都是双向端口，可以进行输入或者输出操作，每个口都有口锁存器和口驱动器两部分组成。此外，它还有一个全双工串行通信口。这4个端口为AT89C51与外围器件或外围设备进行信息（数据、地址、控制信号）交换提供了多功能的输入/输出通道，也为单片机扩展外部功能、构成应用系统提供了必要的条件。
（2）I/O接口电路功能汇总
AT89C51单片机内部属单总线结构，因此使系统在结构上增加了灵活性。通过总线，用户可根据应用需要进行多功能的系统扩展，构成用户的实际应用系统。
a、P0口是一个多功能口除可以作为通用的输入/输出口外，还具备用于系统扩展的第二功能。
b、P1口：P1口作为通用I/O接口，它的每一位都可以别编程为通用I/O接口线。
c、P2口：P2口也是一个多功能口，与P0口相似，它除可被用作I/O接口外，在进行系统扩展时，还可以输16位地址总线中的高8位，和P0口共同构成16位的地址总线。
d、P3口：P3口也是一个多功能口，除可以作为通用I/O接口外，还具有多种控制功能，为通用I/O接口时和其他具有控制功能的输入/输出引线在一起，共同形成单片机的控制总线。
3.2 温度显示模块的设计
3.2.1 LED显示器结构及工作原理
LED显示器是单片机应用系统中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应一个笔画划发光，控制某段发光二极管导通，就能显示出某个数码或字符，常用八段LED显示器有两种结构，如图3.2所示。
图 3.2 LED显示器的结构
Fig 3.2 LED display structure
常用的数码管显示器为8段，每一段对应一个发光二极管.分为共阳和共阴两种。共阴极显示的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。当发光二极管的阳极为高电平吋，发光二极管被点亮，相应的段被显示。同样，共阳极的的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接高电平，当某个发光二极管的阴极接低电平吋，发光二极管被点亮，相应的段被显示。
在静态显示系统中，每位显示器都应有各自的锁存器、译码器（若采用软件译码，译码器可省去）与驱动器，用以锁存各自待显示数字的BCD码或字段码。因此，静态显示系统在每一次显示输出后能够保持显示不变，仅在待显示数字需要改变时，才更新其数字显示锁存器中的内容。这种显示占用CPU的时间少，显示稳定可靠。缺点是，当显示的位数较多时，占用的I/O口较多。
在动态显示的系统中，CPU需定时地对每位LED显示器进行扫描，每位LED显示器分时轮流工作，每次只能使一位LED显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有的LED 显示器都在同时显示。这种显示的优点是使用硬件少，占用I/O口少。缺点是占用 CPU 时间长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。但随着大规模集成电路的发展，目前已有能自动对显示器进行扫描的专用显示芯片，使电路既简单又占用CPU时间。在我们所设计的温度计中数码管显示就是利用的动态显示。
3.2.2 LED连接电路
将单片机的P0 口作为段码信号输出口，P2 口作为位选端口，如图3.3所示：
图 3.3 LED连接电路
Fig 3.3 LED connection circuit
3.3 温度采集模块的设计
3.3.1 DS18B20概述
DS18B20与传统的热敏电阻等测温元件相比,它是一种新型的体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。传统的热敏电阻等一些测量温度的元件一般输出的是电压，要转化成控制需要用到的温度数据，需要一系列的外加电路，不仅会使制作成本变髙，同时会使得硬件电路更加复杂。DS18B20温度传感器是芙国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统传感器不同，DS18B20可直接将采集到的温度转换成数字信号，通过单条数据先串行发送出去。只要严格严格遵循其规定时序逻辑和脉冲间隔，就能舍去了同步时钟信号线，做到了器件引脚最少化，达到温度釆集目的。
与其它温度传感器相比，DS1820具有以下特性：
（1）独特的单线接口方式，DS1820在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现
微处理器与DS1820的双向通讯。
（2）DS1820支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。
（3）DS1820在使用中不需要任何外围元件。
（4）温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。
（5）测量结果以9位数字量方式串行传送。
3.3.2 DS18B02工作原理及功能指令
采用TO-92封装的DS18B20有3个引脚，其外观形状跟普通三极管非常相似
1、GND为电源地
2、DQ为数字信号输入/输出端
3、VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
由于外部电源供电方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，电路简单，是DS18B20较好的工作方式
图3.4 DS18B02封装图
Fig 3.4 the DS18B02 package diagram
低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1 ，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。如图3.5所示。
图3.5 DS18B20内部结构图
Fig 3.5 the DS18B20 internal structure of the diagram 3.3.3 DS18B02连接电路
图3.6 外部电源供电接法
Fig 3.6 external power supply connection
图3.7 DS18B20连接电路图
Fig 3.7 DS18B20 connection schematic
3.4 温度控制模块的设计
3.4.1 电动调节阀
1、电动调节阀原理
电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高，正被越来越多的应用在各种工业生产领域中。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：节电动调节阀能（只在工作时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵工作站）。由电动执行机构和调节阀连接组合后经过机械连接装配、调试安装构成电动调节阀。通过接收工业自动化控制系统的信号来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现自动化调节功能。
电动调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经电动调节阀的相对流量与它的开度之间关系。动作原理：电机电源220VAC 或者380VAC，控制信号4~20mA，阀里面有控制器，控制器把电流信号转换为步进电机的角行程信号，电机转动，由齿轮，杠杆，或者齿轮加杠杆，带动阀杆运作，实现直行程或角行程。反馈：电机运行，通过齿轮运转，由三接头的滑动变阻器输出阀门的定位信号，此外还有三根线的限位信号（全开，全开。公共线）
2、电动调节阀的优点：
（1）用电源既方便又节约，省去了建立气源站的一系列费用；
（2）用“气动阀+电气阀门定位器+气源”的复杂方式，它不只是增加了费用，反而带来了可靠性的下降（环节越多，可靠性差的因素增加）；
（3）从经济性上看，除省去气源站的费用外，还省去电气阀门定位器的费用：现在一台好的进口的电气阀门定位器，通常在5000～6000元以上，更好的在8000～10000的价位上，而这个价位基本上可购回上述高可靠的电子式执行机构；
（4）环节减少了，相应减少了维修工作量。
3.4.2 驱动电路
1.光耦元件4N35简介
光电耦合器（简称光耦）是以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内，将它们的光路耦合在一起，当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。输入和输出之间不共地，因此广泛地应用于需要信号隔离的电路中。由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号，传输信号的频率高等优点，在电路上获得了广泛的应
用。
图3.8 光电耦合器4N35
Fig 3.8 optocoupler 4N35
3.4.3 温度控制模块电路
单片机把设定值和经过温度采集电路的采样值，进行比较，通过PID运算，得到PWM 输出量，软件模拟PWM控制晶闸管（Q1）的导通角控制电压，从而控制加热炉温度。由于仿真需要，本设计把晶闸管换做三极管。
图 3.9 温度控制模块电路
Fig 3.9 Temperature control module circuit
3.4 串行通信模块设计
3.4.1 MAX232芯片简介
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。芯片引脚图如3-10所示。
图 3.10 MAX232芯片引脚结构图
Fig 3.10 MAX232, chip pin-out diagram
1.引脚介绍
第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v
和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS 数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9
插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。
2.主要特点:
1、符合所有的RS-232C技术标准
2、只需要单一 +5V电源供电
3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-
4、功耗低，典型供电电流5mA
5、内部集成2个RS-232C驱动器
6、内部集成2个RS-232C接收器
7、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。
如图3.10上半部分电容C1,C2，C3,C4及V+,V-是电源变换电路部分。
在实际应用中器件对电源噪声很敏感。因此，VCC必须要对地加上耦电容C5，其值为0.1uF。电容C1,C2，C3,C4取同样数值的电解电容1uF/16V，用以提高抗于扰能力，在连接时尽量靠近器件。下半部分为发送和接收部分。实际应用中，T1I N，T2IN直接接TTL/CMOS电平的MCS51单片一机的串行发送端TXD；R1OUT,R2OUT可直接接TTL/CMOS电平的MCS-51单片机的串行接收口RXD；T1OUT ,T2OUT可直接接PC机的RS-232串口的接收端RXD；R1in,R2in可直接接PC机的RS-232串口发送端TXD。
3.4.2 RS-232简介
RS-232C标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发的1969年公布的
通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生
产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。
通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。RS-232C 接口, 全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准是目前最常用的一种串行通讯接口，广泛应用于计算机之间、计算机
河北农业大学 毕业论文﹙设计﹚开题报告 题目智能型温度测量控制系统-开题报告 学生姓名学号 所在院(系)信息工程学院 专业班级通信工程2010140 指导教师 2014年02月23日
题目基于单片机的温度控制系统设计 一、选题的目的及研究意义 温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用，是工业对象中主要的被控参数之一。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。 当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。应用领域非常的广泛，①冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。 ②轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。③汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。④太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。温度是一种最基本的环
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)
智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）
Techniques of Automation & Applications | 107 智能汽车温度控制系统 赵 宇 （黑龙江省直属机关老干部活动中心，黑龙江 哈尔滨 １５００９１） 摘 要：采用单片机对温度进行控制，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。文 章通过国产某型轿车的空调系统，介绍了汽车内智能温控系统的相关软、硬件设计。 关键词：汽车温度；智能温度控制；８９Ｃ５２单片机 中图分类号：ＴＰ２９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００９）０５－０１０７－０３ Air Conditioning T emperature Control of a Car ZHAO Yu ( The V eteran Cadre Center of the Heilongjiang Province, Harbin 150091 China ) Abstract: This paper introduces the application of AT89C52 microcomputer in the car’s air conditioning system of the Red Flag automobile. The hardware and software of the system are outlined. Key word: car’s sair conditioning; 89C52 microcomputer; temperature control 收稿日期：２００９－０２－１８ １ 引言 随着现代控制技术的发展，在工业控制领域需要对现场数据进行实时采集，在一些重要场合对数据采集的要求更高，例如在电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是其中极为重要的部分，所以，需要一种高精度、低成本的温度采集与控制系统。其中以单片机为核心对温度的控制问题是目前工业生产中经常遇到的控制问题。因此，对单片机温度智能控制系统的设计和应用进行探讨具有十分重要的理论价值和实践意义。而汽车内实现智能温度控制对于具有较好的舒适性和节能性以及方便驾驶员操作等优点将会越来越受到人们喜爱。本文通过国产某型轿车的空调系统，介绍了汽车内智能温控系统的相关软、硬件设计。 ２ 汽车智能温控系统的硬件设计 汽车智能温控系统是一种用于实现车厢气温自动调节的装置，能够使车厢温度快速准确地达到乘客期望的舒适性要求。智能温控系统的总体框图如图１所示。由图１可知，智能温控系统主要由单片机、温度信号采集电路、人机接口电路、串行存储及系统监控电路、混合风门步进电机驱动电路和串行通信接口电路等几部分组成。 ２．１ 单片机的选择 汽车智能温度控制系统是通过采用单片机控制，使车内温度能够在设定值及变化范围内变化。采用单片机来实现温度控制不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标［１］。本系统选用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９系列单片机中的ＡＴ８９Ｃ５２，ＡＴ８９Ｃ５２单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含８Ｋ字节闪电存储器（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）的８位ＣＭＯＳ微控制器，与工业标准ＭＣＳ－５１指令系列和引脚完全兼容，有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程／擦除速度快［２］。 ２．１．１ 单片机内部基本结构 ８９Ｃ５２单片机的内部基本结构包含下列功能部件：（１） 一个８位的微处理器ＣＰＵ。 图１ 汽车温控系统的总体结构
高频炉智能温度控制系统 摘要GP15-B型高频炉自动控温系统开发的目的是将高频炉旧有的手动控制系统改造成微机监控的自动控制系统，以提高控制质量、生产效率和减轻人的劳动强度。基于工业PC的高频炉自动控温系统具有实时监测、数据处理、操作指导提示、智能控制等功能。该系统的控制算法采用仿人智能控制算法(SHIC)，其最主要的优点是不需要事先知道被控对象的精确模型，就能够实现既快速又高精度的控制。 关键词智能控制控制系统高频感应加热 Abstract Temperature in intelligent control system of GP15-B high frequency induction heating furnace is to replace the old hand-control system by computer-control system, and improve the quality of control, increase the efficiency and reduce labor intensity. The temperature automatic control system has some important function, such as real time monitor, data processing, intelligent control, and etc. This system is adept simulating human intelligent control algorithm (SHIC), the most eminent advantage of SHIC is that it can realize quickly and high precision control without the accurate math model of controlled object. Keywords intelligent control control system high frequency induction heating 1 系统结构简介 GP15-B型高频炉自动控温系统是为满足高熔点材料熔化特性测试目的而开发的，对提高高熔点材料性能测试水平和充分利用原系统具有实用意义。本系统的基本组成如图1所示，控制的基本过程是：用光电高温计读取加热设备的温度，输出一个与温度对应的电压信号，此信号经过放大、滤波处理后送到A/D(模/数)转换器，转换成相应的数字量。微机定时地对A/D进行读取，将所得到的数字电压经过电压-温度转换程序转换成数字温度(即实际温度的数字量)，将此温度与用户设定温度相比较，得出温度偏差值E，SHIC仿人智能控制器判断E的大小及E的变化趋势(增大、减小或不变)，输出一个合适的控制量，控制量经过D/A(数/模)转换器转换成相应的控制电压，控制电压的大小将决定可控硅移相触发电路的触发相位，从而控制了高频感应加热设备的输入功率，进而调节温度。系统的温度控制范围为800～3000℃。
清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日
独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC
附表1 铜陵学院学生毕业论文（设计）选题审批表院部：专业：
附表2 铜陵学院毕业论文（设计）任务书 同学：你好！ 你所预选的毕业论文（设计）题目自动温度控制系统的设计经审定已通过，你可以进入研究（设计）阶段，请你按照以下进程要求完成毕业论文（设计）的研究设计任务。 一、在指导教师的指导下，进一步明确所选课题的目的和意义。 二、根据选题进行广泛调研，并检索主要参考文献。 三、拟定研究（设计）方案（包括内容、方法、预期目标、进度安排等）。 四、毕业论文（设计）的主要内容（或主要技术要求与数据）：主要 是设计一个温度自动控制系统，用单片机控制，数字温度传感器采集数据， 并用LCD液晶显示器模块显示。它属于一个恒温系统。通过单片机处理，并 发出指令，使用继电器控制、隔离。 五、编写毕业论文(设计)提纲。 六、将包含上述内容的开题报告于 2015 年 1 月 6 日前送 交指导老师，并于 2015 年 1 月 15 日前完成开题。 七、请你于 2015 年 4 月 20 日前完成毕业论文（设计）的初 稿。 八、请你在 2015 年 4 月 22 日至 5 月 31 日之间反复修改 初稿（要求不少于三次）。 九、请你于 2015 年 6 月 20 日前把符合铜陵学院毕业论文（设 计）撰写格式要求的纸质定稿和相关的附件等材料，按要求装订一式三份， 连同对应的电子文档送交指导老师。 十、你的毕业论文（设计）如果通过了答辩资格审查，请于 2015 年 6月 20 日前准备参加本学院统一组织的毕业论文（设计）答辩（具体答辩
时间另行通知）。 十一、如果你的联系方式发生变动，应及时通知你的指导老师。 指导教师电话： E-mail： 学生电话： E-mail： 指导教师签名：学生签名： 下达任务日期： 2014 年 12 月 23 日接受任务日期： 2014 年 12 月24 日注：本任务书一式两份，一份交给学生，一份指导教师留存。 附表3 铜陵学院毕业论文（设计）开题报告
学号：XX 2010 - 2011学年第1 学期 专业综合设计报告 题目：智能温度控制系统 专业：通信工程 班级：07通信工程 姓名：V5领袖 指导教师：王忠良 成绩： 电气工程系 2010年10月23日
课程设计任务书 学生班级：07通信工程学生姓名：张跃学号：0709131065 设计名称：智能温度控制系统 起止日期：2010.10.17-2010.10.23指导教师：王忠良
题目：温度控制系统 摘要： 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。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：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。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。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。
目录 1引言--------------------------------------------------------------------------------------------1 2 工作原理--------------------------------------------------------------------------------------1 3 方案设计与论证-----------------------------------------------------------------------------2 3.1 主控制部分---------------------------------------------------------------------------------2 3.2 测量部分--------------------------------------------------------------------------------------3 4 各单元的设计---------------------------------------------------------------------------------8 4.1 键盘单元---------------------------------------------------------------------------------------8 4.2 温度控制及超温和超温警报单元-------------------------------------------------------10 4.3 温度控制器件电路-------------------------------------------------11 4.4 温度测试单元-------------------------------------------------------------------------------11 4.5七段数码管显示单元-----------------------------------------------11 4.6 接口通讯单元-----------------------------------------------------13 5 电源输入单元-----------------------------------------------------15 6 程序设计---------------------------------------------------------16 6.1 概述------------------------------------------------------------16 6.2 程序结构分析-----------------------------------------------------17 7. 测设分析---------------------------------------------------------18 结论------------------------------------------------------------------------------------------------19参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------20附录使用说明-----------------------------------------------------------------------------------21 8.评语表-------------------------------------------------------------21
温度控制系统研究背景与现状 1 研究背景 (1) 2 国内外现状 (1) 定值开关温度控制法 (1) PID线性温度控制法 (2) 智能温度控制法 (3) 国内外实例 (4) 1 研究背景 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。 2 国内外现状 温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种： 定值开关温度控制法 所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现。目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通
论文题目:温度自动控制系统的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
摘要 智能温度控制系统 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计编程的，其指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。 根据本温度系统的设计要求，该系统是由单片机和温度传感器与一体的综合设计，由于是用单片机采集温度信号，所以在之前必须对温度信号进行放大和转换，就应该选择放大器和A/D转换器，本系统要实现人工智能化，就必须有对温度进行设定，所以还需要设计键盘与单片机系统进行沟通。 关键字：单片机温度传感器键盘 A/D转换器放大器
目录 摘要 ........................................................................................................................... I 第一章绪论.. (1) 第二章设计要求 (2) 2.1 设计课题工艺过程简介 (2) 2.2 控制任务指标及要求： (2) 第三章系统设计思想 (3) 第四章硬件的选择 (4) 4.1 单片机的选择 (4) 4.2 温度传感器的选择 (4) 4.3 显示器的选择 (4) 4.4 键盘的选择 (4) 4.5 温度控制部分 (5) 4.6 自动推舟控制部分 (5) 4.7 实现方案 (5) 第五章硬件设计 (6) 5.1单片机基本系统： (6) 5.1.1 单片机8051 (6) 5.1.2 8155简介 (9) 5.2前向通道 (13) 5.2.3 温度传感器： (13) 5.2.4 运算放大器 (15) 5.2.5 A/D转换器： (18) 5.3 后向通道.................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4 人机对话通道 (20) 5.4.1 显示器： (20) 5.4.2 键盘 (23) 5.4.374922引脚说明及功能 (26) 5.5 其他外围器件 (26) 第六章软件设计 (29) 6.1 软件设计思路： (29) 6.2 程序设计流程说明： (29) 6.3 主程序流程图如下： (30) 6.4 键盘输入中断服务程序 (31) 6.5 温度检测子程序流程图 (31) 6.6 程序清单 (32) 结论 (37) 谢辞 (38) 参考文献 (39)
毕业设计［论文］ 题目：温度控制系统智能控制器的 设计与仿真 2013年5月12日
目录 摘要 (1) Abstract (1) 第一章绪论 (2) 1。1选题背景及其意义 (2) 1。2概述 (2) 1。3温度测控技术的发展与现状 (2) 1。3。1定值开关控温法....................... 错误!未指定书签。 1。3.2PID线性控温法 (3) 1.3。3智能温度控制法 (3) 第二章被控对象及控制策略........................... 错误!未指定书签。 2.1被控对象 .................................... 错误!未指定书签。 2。2控制策略 (4) 第三章PID控制器的设计与仿真 (5)
3.1PID 控制器的模型与设计 (5) 3。2P 、I 、D 控制 (6) 3。2.1比例(P ）控制 (6) 3.2.2积分(I)控制 (6) 3.2。3微分（D ）控制 (6) 3。3PID 控制器部分Simulink 的模块 (6) 3.4PID 控制器参数的整定 (7) 3。5临界比例度法仿真的步骤 (7) 3.5.1控制对象)(1S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 .................. 9 3。5.2控制对象)(2S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 . (10) 3.5。3控制对象)(3S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 (11) 3.6对PID 控制器的仿真 (11) 3。6。1模型一的仿真 (11)
3.6。2模型二的仿真 (13)
冰箱温度智能控制系统的设计 目录 第一章概论..................................... 错误!未定义书签。 一．电冰箱的系统组成 (2) 二．工作原理： (3) 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求 (4) 第二章硬件部分 (4) 一．系统结构图 (4) 二．微处理器（单片机） (5) 三．温度传感器 (8) 四．电压检测装置 (8) 五．功能按键 (9) 六．压缩机，风机、电磁阀控制 (9) 七．故障报警电路 (9) 第三章软件部分 (10) 一、主程序：MAIN (10) 二、初始化子程序：INTI1 ......................... 错误!未定义书签。 三、键盘扫描子程序：KEY ......................... 错误!未定义书签。 四．打开压缩机子程序：OPEN (13) 五．关闭压缩机：CLOSE (15) 六．定时器0中断程序：用于压缩机延时............ 错误!未定义书签。 七．延时子程序.................................. 错误!未定义书签。第四章分析与结论.................................. 错误!未定义书签。
电冰箱温度测控系统设计 目前市场销售的双门直冷式电冰箱，含有冷冻室和冷藏室，冷冻室通常用于冷冻的温度为-6～-18℃；冷藏室用于在相对冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，室温一般为0～10℃. 传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择. 一．电冰箱的系统组成 液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化的过程中需要吸热的原理来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统原理图如图1-1所示，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。
上海电力学院电子系统设计实验报告 题目：自动温度控制系统的设计 院系：电子与信息工程学院 专业：电子科学与技术 班级：2013142班 学号：20132481 姓名：当当当
自动温度控制系统的设计 1、任务要求 以单片机为核心控制器件，通过温度传感器进行温度测量，设置温度的上下限。当温度超出正常范围，则由指示灯和蜂鸣器报警提示。当温度低于下限值时，要求通风电机停转，当温度高于上限值时，通风电机转动。 2、设计方案 本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：设定需求的温度为30~60摄氏度，当温度低于设定温度下限30摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示并且通风电机停转，使温度上升。当温度高于设定温度上限60摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示且通风电机转动，使温度下降。当温度达到设定温度界限时，通风机停止工作。为了实现以上功能首先完成了系统的整体设计，硬件以及软件的设计。在硬件上采用了由DS18B20温度传感器采集温度，送入单片机与设定温度进行对比处理，再通过显示器进行显示使其很直观的了解当前的状态。在软件设计上完成了系统的各个功能程序以及流程图包括系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等，并且采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。 总体设计框图 3.硬件电路设计 3.1最小系统 按键设置 单 片 机 降热 温度采集 显示 加热
3.1.1 AT89C51的单片机 采用STC89C51芯片作为硬件核心。STC89C51内部具有8KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C51可以通过串口下载。 引脚介绍 ①主电源引脚（2根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（2根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚（4根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
摘要 温度是生产生活中常见的指标，同时也是生产生活中重要的影响因素，直接关系着生产效率，生产安全，生活质量。因此我们常常通过来控制温度来达到各种目的。让温度在期望值范围波动，对于不同的超温或者差温做出适合的动作。智能控制系统是某些具有仿人智能的工程控制和信息处理系统。智能可定义为:能有效的获取、传递、处理、再生和利用信息，从而在任意给定的环境下成功的达到目的。智能温度控制系统就是在无人的情况下根据设定情况对外界温度信息做出及时的合理的决策并且显示当前温度与设定温度。 本设计介绍了以高性能cmos8位机AT89S51单片机为核心的温度控制系统。温度信号由温度传感器DS18B20采集，并反馈给单片机，然后通过单片机发出信号控制之流电机转向转速。文中介绍了该控制系统的硬件部分包括：温度检测电路、PWM控制电路、LCD显示电路和一些接口电路。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。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：LCD显示程序、键盘扫描及按键处理程序、驱动控制电机程序。 关键词：AT89C51 温度传感器智能控制直流电机
Abstract The temperature is a common index in production and living, meanwhile it also has a important influence on production and living, directly impacts the production efficiency, production safety and quality of life. To achieve different aims, we often do it by controlling the temperature to achieve. Let the temperature fluctuate around expectations, appropriate action will be taken when it is beyond or below the set value. Intelligent control system is a certain engineering of human-simulated intelligent control and information processing systems. Intelligence can be defined as: effective acquisition, transmission, processing, regeneration, and the use of information, so as to succeed in any given environment achieving goals. Intelligent temperature control system will make timely and reasonable decision and display the current temperature and setting temperature according to the outside and set temperature, in the absence of person This design introduces a kind of temperature control system based on high performance cmos8 SCM AT89S51. Temperature signal will be acquisited by temperature sensor DS18B20, and feedback to the SCM, then the SCM will send a signal to control the motor speed and direction. This paper introduces the hardware part of the control system,including: temperature detection circuit, PWM control circuit, LCD display circuit and etc.SCM the is going to achieve the purpose of temperature control through processing signal. The paper also introduces the software design part, here using the modular structure, main modules include: LCD display program, keyboard scanning and processing program, drive motor control. Key words：AT89C51 Temperatue sensor Intelligent control DC-motor