家电功率控制及温度监测系统(毕业设计)

南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题目：智能温度检测与显示系统的设计专业：自动化班级：自动化051 学号：203050137学生姓名：张哲指导教师：宋丽蓉副教授起讫日期：2009.3～2009.6设计地点：工程实践中心Graduation Design (Thesis)Design of Intelligent temperature examination and display system南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）ByZhang zheSupervised byAssociate Prof. Song Lirong Department of Automation Engineering Nanjing Institute of TechnologyJune, 2009摘要近年来，形形色色家电器已经在人们的日常生活中扮演着十分重要的角色。

随着科学技术的不断创新，各种智能家电也渐渐的走进了人们的日常生活，其中温度控制方面在智能家电领域的应用将十分广泛。

本课题所研究的智能温度检测，采用目前市场普遍应用的数字温度传感器实现，加之其人性化的液晶显示功能，今后在家用电器领域具有广阔的应用前景。

系统主要的组成模块如下：键盘扫描模块（4个独立按键）；检测信息提示模块（发光二极管）；日期显示模块（通过DS1302时钟芯片实现）；液晶显示模块（采用12864液晶显示芯片）；温度控制模块（使用DS18B20温度传感器设计）；其实现的主要功能为：（1）日期显示，用于实现实时的时间信息显示（2）加热模式，主要应用在智能热水器方面，用于控制水温。

（3）制冷模式，主要应用在智能冰箱方面，用于控制冷藏食物的温度。

（4）恒温模式，主要应用在空调方面，用于控制室内的温度，保持恒温。

（5）附加功能：体温检测模式。

由于目前世界各国人们正在遭受甲型H1N1流感的威胁，本设计所带的附加功能，主要完成初步检测的任务。

目录第一章设计背景及设计意义 (2)第二章系统方案设计 (3)第三章硬件 (5)3.1 温度检测和变送器 (5)3.2 温度控制电路 (6)3.3 A/D转换电路 (7)3.4 报警电路 (8)3.5 看门狗电路 (8)3.6 显示电路 (10)3.7 电源电路 (12)第四章软件设计 (14)4.1软件实现方法 (14)4.2总体程序流程图 (15)4.3程序清单 (19)第五章设计感想 (29)第六章参考文献 (30)第七章附录 (31)7.1硬件清单 (31)7.2硬件布线图 (31)第一章设计背景及研究意义机械制造行业中，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。

现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。

随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。

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。

引言随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。

传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。

因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。

另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

温度传感器是其中重要的一类传感器。

其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。

为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。

文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。

本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。

课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。

设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。

本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。

在现代工业领域，温度检测系统是指用某种方式显示出当前的环境温度。

传统使用PTC或NTC电阻作为温度传感器的方式在使用过程中存在着很多不足之处，比如所采集温度的精度比较低、系统的可靠性差、设计难度较大、整体设计成本较高等缺点，已经无法满足现代工业生产中高精度温度控制的需求。

而采用专用温度传感器，则可以在克服以上缺点，很大程度上提高温度检测系统的性能。

本文阐述了一个基于专用温度传感器AD590的高精度温度检测系统的设计和实现过程。

整个设计包括：使用AD590的模拟温度采集传感器，专用仪表放大器AD620的信号处理系统，由ADC0804构成的模数转换电路，采用AT89C52组成的单片机系统，数码管显示系统和整机所需的供电系统。

关键字：温度检测系统；AD590；AT89C52ⅠThe temperature check system in modern industry is that uses some special method to process and display the environmental temperature. Tradition uses PTC or NTC resistance to be using process to there be existing much defects as the temperature sensor way, supposes that what be detected the temperature has a bad accuracy, systematic reliability is bad, has much difficulties to design, and the cost of entire system is expensive. To use this method already unable satisfied modern industry produces the need being hit by the high-accuracy temperature under the control. Use the special temperature transducer could improve the systematic function of temperature detecting.This article elaborated the high-accuracy temperature having set forth a because of special temperature transducer AD590 checks the main body of a book systematically designing and realizing process. Entire design is included: Use the AD590 temperature transducer to detect the analog temperature, instrumentation amplifier AD620 signal process system, change the analog signal to digital signal circuit of ADC0804, the AT89C52 MUC system and the power system.Key word：temperature check system；AD590；AT89C52Ⅱ目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1简介 (2)1.2 温度控制系统的国内外现状 (2)1.3温度控制系统方案 (2)1.4 论文的主要任务和所做的工作 (2)2设计方案以及论证 (4)2.2 温度传感部分 (4)2.3 A/D转换部分 (5)2.4数字显示部分 (6)3电路设计 (8)3.1 硬件电路设计 (8)3.1.1 温度采集电路 (8)3.1.2 AD转换电路 (8)3.1.3 单片机电路 (10)3.1.4 显示电路 (14)3.1.5 电源电路 (16)3.2 软件系统设计 (16)3.2.1 主程序设计 (16)3.2.2 AD转换程序 (17)3.2.3 温度采样 (18)3.2.4温度标度转换算法 (19)3.3 特殊元器件介绍 (22)4 总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)1 绪论1.1 简介当代社会，温度检测系统被广泛应用于社会生产、生活的各个领域。

温度检测与控制实验系统设计任务书设计参数：被测温度1200C,最大误差不超过±1℃,设计要求：(1).被控对象为小型加热炉，供电电压220VAC,功率2KW,用可控硅控制加热炉温度；(2).通过查阅相关设备手册或上网查询，选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备(包括设备名称、型号、性能指标等)；(3).设备选型要有一定的理论计算；(4).用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；(5).列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等温度检测与控制实验系统设计一摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。

该系统的被控对象为小 型加热炉，供电电压为220VAC,功率2KW,被测温度1200度，误差不超过±1℃。

本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调 节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。

调节器将偏差信号变为标准的4-20MA 或l —5v 电信号。

该信号输出到调功器， 可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。

经验证此控制器的性能指标达到要求。

二系统框图本系统中，检测单元热电偶，调节器为集成变送器的数字调节器，执行器为 可控硅调功器，被控对象为加热炉，被控参数为温度。

三设备选型1热电偶热电偶要求测温度1200度，误差不超过±1℃,所以决定了只能用钳钱等贵 金属材料热电偶。

钳馅热电偶乂称高温贵金属热电偶，钳铭有单伯铭（钳铭 10-伯铭）和双祐钱（钳钱30-伯铭6）之分，它们作为温度测量传感器，通 常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用，组成过程控制系统，用以 直接测量或控制各种生产过程中0T800C 范围内的流体、蒸汽和气体介质 以及固体表面等温度。

钳籍热电偶的工作原理是伯铭热电偶是由两种不同成分的导体两 端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电流。

编号：（ ）字 号本科生毕业设计题目：姓名： 学号： 班级：二〇一四年六月基于CC2530的温度监测系统设计 信息工程2010-4班中国矿业大学本科生毕业设计姓名：学号：********学院：信息与电气工程学院专业：信息工程设计题目：基于CC2530的温度监测系统设计专题：指导教师：华钢职称：教授二〇一四年六月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院信息与电气工程学院专业年级信息2010级学生姓名李明达任务下达日期：2013年12月30日毕业设计日期：2013年12月30日至2014年6月10日毕业设计题目：基于CC2530的温度监测系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.设计基于CC2530的无线温度检测节点；2.多个节点组成一跳网络；3.节点可睡眠；4.设计节点软件；5.简单设计上位机软件院长签字：指导教师签字：年月日指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本文主要对煤矿监控系统中温度的监测进行研究和分析，根据国内目前对于温度监测方法的研究，设计了一种基于CC2530的温度监测系统。

本文首先对本课题的研究意义及国内发展现状进行分析和研究，详细比较了几种现有的温度监测方法，根据煤矿监控系统所处的复杂环境需要，提出了基于CC2530的温度监测系统设计。

随后本文对设计所采用的ZigBee无线自组网技术和ZigBee开发套件进行了简要介绍，并对设计所采用的Z-Stack协议栈的工作流程作详细介绍。

绪论随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。

传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决[1]。

传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。

本设计使用单片机作为核心进行控制。

单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。

1 温度控制及单片机发展历程温度控制系统在国内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讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少[2]。

随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。

随着电子技术的飞速发展，自动控制、智能仪器、智能家电的广泛应用,给社会带来了巨大改变。

单片机技术的发展给智能仪器、智能家电注入了新的活力。

单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，而温度是工业对象中主要的控制参数之一。

现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。

设计中介绍了以AT8951单片机为核心的烘箱的温度控制系统的工作原理和软件设计方法。

设计中详细介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：主程序、中断服务程序、采样程序、报警程序、键盘/显示程序以及PID计算程序等。

此外，设计中还介绍了该系统的所用到的主要芯片，如AT8951单片机，A/D转换芯片ADC0809等等。

由于设计具有很强的通用性，所以本设计也可用于其它的温度控制系统。

全文分四个部分：一、AT89C51单片机主要功能以及它的概述；二、控制系统的硬件电路组成部分；三、系统的软件控制程序，四、系统抗干扰相关措施。

整个电路包括主机、模拟输入输出通道、A/D转换电路、键盘和显示电路。

在温度传感器和A/D转换器的选择方面，分别采用了MAX6675传感器和ADC0809转换器。

在硬件设计方面，此设计中从单点温度控制引申到多点温度开关控制进行了详细的介绍，并最终利用AT89C51单片机实现了烘箱的温度控制。

关键字：单片机；温度；A/D转换；PID ；ADC0809 ；MAX6675第一章引言 (4)1.1技术指标 (4)1.2控制方案设计 (4)第二章 AT89C51单片机主要功能及它的概述 (5)2.1单片机的基本组成和内部结构 (5)2.2A T89C51单片机引脚图及各引脚的功能 (7)2.2.1 单片机主控电路的主要元件AT 89C51引脚图 (7)2.2.2 AT89C51单片机各引脚功能 (7)第三章控制系统的硬件电路组成部分 (10)3.1烘箱温度控制系统的工作原理及它的组成部分 (10)3.1.1 烘箱温度控制系统的工作原理 (10)3.1.2 烘箱温度控制系统的组成部分 (10)3.2温度控制电路 (11)3.3温度检测电路 (12)3.3.1 温度检测和变送器 (12)3.3.2 接口电路的设计 (13)第四章系统的软件控制程序 (15)4.1软件的总体设计 (15)4.1.1 程序设计原则 (15)4.1.2 各个功能模块的功能说明 (15)4.1.3 参数传递 (15)4.2温度检测电路的设计 (15)4.3主程序清单 (19)4.4中断服务程序设计 (22)4.5显示子程序设计 (24)4.6键盘扫描处理程序 (25)4.7定时中断子程序 (26)4.8数据字节与位定义 (27)第五章系统抗干扰相关措施 (28)5.1单片机系统中硬件抗干扰设计 (28)5.1.1 抑制干扰源常用措施 (28)5.1.2 切断干扰传播途径措施 (28)5.1.3 提高敏感器件的抗干扰性能 (29)5.2单片机系统软件的抗干扰 (29)5.2.1 模拟输入信号抗干扰 (29)5.2.2 “死机”现象的克服 (30)5.3系统复位特征 (31)5.3.1 上电标志的设定方法 (31)5.3.2 软件复位与中断激活标志 (31)5.3.3 程序失控后恢复运行的方法 (31)5.4眠抗干扰 (32)第六章结语 (33)第一章引言随着集成电路技术的发展，在冶金、机械、食品加工、化工等工业生产过程中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，都是要求对温度进行严格控制的。

南通职业大学毕业设计（论文）课题：基于单片机的温度控制系统学院电子信息工程学院专业（方向）班级电子092D学号*********姓名陈玲完成日期指导教师刘剑峰基于单片机的温度控制系统摘要本文提出的温度采集控制系统以单片机（STC89C52）为核心，由控制部分、显示部分和温度测量部分组成。

该系统大部分功能通过硬件来实现，电路简单明了，系统稳定性很高。

这套温度控制系统可以方便地实现温度测量、温度显示等功能，并通过与单片机连接的键盘可以实时设定测控温度的下限，还可以连接相应的外围电路，在收到单片机发出的指令后对环境进行检测本文首先描述系统硬件工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件模块的功能和它的工作过程；其次，详细阐述了程序的各个模块及其实现过程。

本系统的主要设计思想是以硬件为基础，软件和硬件相结合，最终实现各个模块的功能。

关键字：单片机、温度采集、硬件模块The Design of Temperature Control System Based onSCMABSTRACTThe design and implementation of temperature control system based on SCM (AD590), it makes up of control part, display part and temperature testing part. Most functions of this system are realized by hardware, the electric circuit is reliable, and the system can achieve higher stability.The system can measure and display the temperature, set the limit figure of temperature by the keyboard which connects with SCM instantly, and still can link corresponding peripheral equipment to heat the environment up after received the instruction that SCM issued.Firstly, the working principle of hardware is described in this paper which adds the structural block diagram for explanation. This paper emphatically introduces the functions and working process of each applied module. Secondly, this text expounds the functions of each module of program. The dominant thought of this text is that hardware is regarded as the foundation, software combining with hardware to actualize the functions.Key Words:SCM、 Temperature collection、 Hardware module引言在国民经济各部门，如电力、化工、机械、冶金、农业、医学以及人们的日常生活中，温度检测是十分重要的。

温度控制器的设计摘要在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将会更好的服务于社会。

而今，空调等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，一个简单，稳定的温度控制系统能更好的适应市场。

本温度控制器的设计中，主控制电路是以AT89C52为控制核心来设计的，其中硬件部分包括DS18B20温度采样电路、按键电路、报警电路、LED数码显示器。

在配合用C语言编制的程序中实现空调的温度控制基本功能。

本控制电路成本低廉，功能实用，操作简便，有一定的实用价值。

关键词: AT89C52 DS18B20 LED数码显示Temperature controller designABSTRACTIn modern society, the temperature control is not only used in factory production, its action also reflect on each aspect, as people's life quality is improving, life will see temperature control shadow, temperature control will be better service to the society. Now, air conditioning and household appliances as production technology development and improvement of living standards, a simple is becoming more and more popular, stable temperature control system can better adapt to the market.This temperature controller design, main control circuit is designed as control core AT89C52, of which the hardware part includes DS18B20 temperature sampling circuit, buttons circuit, alarm circuit, LED digital display. In coordination with C language program realization of air temperature control basic functions. This control circuit cost is low, functional practical, simple operation, and has certain practical value.KEY WORDS: AT89C52 DS18B20 LED digital display目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................. I I 1概论 . (1)1.1空调温度控制器的介绍 (1)1.2课题的目的及意义 (1)1.3本文的结构 (2)2总体设计 (3)2.1系统的总体设计 (3)2.2主要元器件的介绍及特点 (3)2.2.1单片机 (3)2.2.2 AT89C52的介绍及其特点 (4)2.2.3 DB18B20温度传感器 (6)2.2.3.1 DS18B20工作原理及应用 (6)2.2.3.2 DS18B20的主要特征 (7)3 硬件设计 (8)3.1各单元模块的设计 (8)3.1.1单片机及其电路 (8)3.1.2温度采集电路 (9)3.1.3外部晶振电路 (9)3.1.4按键选择电路 (10)3.1.5安全报警电路 (11)3.1.6 LED数码管显示电路 (12)3.2硬件总体设计 (14)3.2.1硬件设计软件介绍 (14)3.2.2硬件设计过程 (14)3.3.3硬件实物图 (17)4软件设计 (19)4.1编译软件 (19)4.2软件设计工具 (19)4.3C51优化的C语言交叉编译器 (20)4.4系统设计流程图 (21)4.5 DS18B20工作流程图及软件驱动程序 (22)4.6程序运行结果 (28)5 总结 (29)参考文献 (30)附录 (31)1、软件源程序 (31)2、原理图 (38)谢辞 (39)1概论1.1空调温度控制器的介绍空调器即空气调节器（room air conditioner），是一种用于给空间区域提供处理空气的机组。