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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。
题目：温度控制器的设计机电工程学院李小草摘要本文设计了一个温度自动控制器。
本设计以单片机（8031）为控制核心，外加硬件电路，将温度显示和数字控制集和于一体，实现智能温度控制。
并采取软件程序实现升温的调节，能对加热炉的升温速度和保温时间严格控制。
单片机控制系统由微处理器和工业生产对象两大部分组成。
本文是通过热敏电阻和单片机等，来实现对工程上一些系统的温度进行范围控制的过程。
关键词：测温；PID算法；单片机；温度控制器目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章前言 (1)1.1 概述 (2)1.2 课题分析 (2)1.3 设计思路 (2)第2章系统的基本组成及工作原理 (3)2.1 系统的基本组成 (3)2.2 系统的基本工作原理 (3)第3章测温电路的选择及设计 (5)3．1热电偶测温电路 (5)3.1.1 热电偶 (5)3.1.2 毫伏变送器 (6)3.2热敏电阻测温电路 (6)3.2.1 热敏电阻 (6)3.2.2 关于铂电阻的特性 (7)3.2.3 温度丈量电路 (7)第4章芯片组的电路设计 (8)4．1A D C0809与8031接口硬件电路设计 (8)4．28155与8031接口硬件电路设计 (9)4.2.1 8155芯片的结构 (9)4.2.28155与8031接口电路 (9)4．32732E P R O M的工作原理及硬件接口设计 (11)第5章掉电呵护功能电路 (14)第6章温度控制电路 (15)6.1温度控制电路 (15)6．2控制规律的选择 (16)第7章系统程序设计 (18)7．1系统控制主程序 (18)T中断服务程 7．20序 (20)7．3采样程序及其流程图 (24)7．4数字滤波子程序及其流程图 (25)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)第1章前言现代信息技术的三大基础是信息收集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。
d本科生毕业设计（论文）中文题目：智能温度测控器显示及控制电路设计英文题目：THE DESIGN OF DISPLAY AND CONTROLLING OF INTELLIGENT TEMPERATURE TESTING CONTROLLER摘要温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。
随着时代的进步、社会的发展、科学技术的不断更新，温度的测量范围要求不断扩大，同时温度的测量准确性要求不断提高。
本文主要通过对AT89S52单片机、AD590集成温度传感器等器件的性能和特点的研究，从而得出了对温控器控制及显示电路的设计，本设计中首先AD590集成温度传感器与OP07组成测量放大电路测量温度信号，再通过A/D转换模块将温度信号转换后送人单片机内，达到对温度控制及显示的目的。
其中AD590集成温度传感器可以测量室温、物体温度等，本设计所设定的测量范围为0℃～+150℃。
关键词：单片机智能控制显示温度电路ABSTRACTTemperature is a very important physical quantity,it is one of the most common and the most important technological parameters in Industrial production process.All along with the progress of the time、development of society and continuous renewal of technology,the temperature measurement range requires enlarging ,meanwhile,the accuracy of the measurement of temperature requires Constantly upgrade.This paper is focused on the researches into some components, such as AT89S52 SCM (single-chipped machine), AD590 integrated temperature sensor, which brings out the design of temperature controller and displaying circuit. Measuring amplifying electric circuit composed of AD590 integrated temperature sensor and OP07 component is used to measure the signal of temperature. With temperature signal converted through A/D conversion modules put into SCM, it can be worked out for the displaying and controlling of temperature. Besides, AD590 integrated temperature sensor can be applied to measure indoor temperature, as well as temperature of any object. the expected measurement of the system extent from 0℃ until 150℃.KEYWORDS:SCM Brainpower Controlling Display Temperature Circuitry目录1 绪论 (6)1.1 温度检测技术的发展现状和发展趋势 (6)1.1.1 温度检测技术的发展现状 (6)1.1.2 温度检测技术的发展趋势 (8)1．2 课题研究目的和意义 (9)1．3 课题研究内容及目标 (9)2 温度信号采集电路 (11)2.1 热电偶测温 (11)2.2 冷端补偿的补偿导线 (13)2.2.1 补偿导线的选择 (13)2.2.2 补偿导线的原理 (13)2.2.3 补偿导线的型号和分类 (14)2.2.4 补偿导线的使用原则 (15)2.3 热电偶的冷端补偿 (15)2.3.1 热电偶参考端温度的影响 (15)2.3.2 热电偶冷端补偿电路的设计 (16)2.4 本章小结 (17)3 温控器的硬件设计 (18)3.1 系统总体原理方框图的设计 (18)3.2 温度信号放大电路设计 (18)3.3 A/D转换电路设计 (21)3.3.1 双积分ADC工作原理 (21)3.3.2 A/D转换器ICL7135的技术指标 (23)3.3.3 A/D转换芯片ICL7135的电路设计 (24)3.4 D/A转换接口电路设计 (27)3.4.1 D/A转换器DAC7611 (27)3.4.2 D/A转换器的基本原理 (28)3.4.3 D/A转换芯片DAC7611的电路设计 (29)3.5 AT89S52单片机 (29)3.6 显示电路设计 (31)3.6.1 显示器 (31)3.6.2 LED的工作原理 (32)3.6.3 8279键盘显示接口芯片 (33)4.7 本章小结 (35)4 温控器软件设计 (36)4.1 温度控制器的主程序设计 (36)4.2 A/D转换模块 (37)4.3 D/A转换模块 (39)4.4 LED显示模块 (41)4.5键盘控制模块 (43)4.6 本章小结 (45)5 系统的调试 (46)5.1 系统硬件调试 (46)5.2 系统软件调试 (46)6总结 (47)7 经济分析报告 (48)7.1 系统元器件金额 (48)7.2 市场预测与利润分析 (49)致谢 ................................................... 错误！未定义书签。
摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。
这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。
随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。
全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。
关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。
近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。
智能温度表是一种可以测量环境温度并提供智能化功能的设备。
其设计原理通常包括以下几个关键部分：
1. 温度传感器
智能温度表的核心部件是温度传感器，用于检测环境的温度。
常用的温度传感器包括热敏电阻（PTC、NTC）、热电偶和数字温度传感器等。
传感器将温度信号转换为电信号，并输出给控制系统进行处理。
2. 控制系统
智能温度表的控制系统通常由微处理器或微控制器组成，负责接收和处理来自温度传感器的信号。
控制系统根据预设的算法对温度数据进行处理，并可以实现各种功能，如温度显示、报警功能、数据存储和通信等。
3. 显示模块
智能温度表通常配备有显示模块，用于显示当前环境温度和其他相关信息。
显示模块可以采用液晶显示屏、LED显示等，以直观方式展示温度数据给用户。
4. 电源管理
智能温度表需要稳定的电源供应以正常工作。
电源管理部分通常包括电池或外部电源接口，以及相关的电源管理电路，确保设备的正常运
行和节能管理。
5. 智能功能
除了基本的温度检测和显示功能，智能温度表还可能具备一些智能化功能，如温度数据记录、远程监控、温度趋势分析、报警提示等。
这些功能通过控制系统的智能算法实现，提升了设备的实用性和便捷性。
综上所述，智能温度表的设计原理主要包括温度传感器、控制系统、显示模块、电源管理和智能功能等关键部分，通过这些组成部分的协同工作，实现了智能温度表的准确测量和智能化功能。
智能温度报警控制器分析
1.温度传感器：智能温度报警控制器采用高精度的温度传感器，能够准确地感知环境温度。
传感器通常采用数字输出，能够与控制模块进行通信，实时传输温度数据。
2.报警模块：智能温度报警控制器配备了报警模块，当温度超出设定范围时，报警模块会发出声、光等报警信号，提醒用户注意环境温度的变化。
3.控制模块：控制模块是智能温度报警控制器的核心部件，它根据预设的温度范围，实时监测温度传感器的输出，并根据设定的报警规则进行判断。
当温度超出设定范围时，控制模块会触发报警模块，发出相应的报警信号。
4.多功能设置：智能温度报警控制器通常具有丰富的设置功能，可以根据用户的需求进行多种参数设定。
用户可以设置温度范围、报警方式、报警延时等，以适应不同的工作环境。
5.远程监控：一些智能温度报警控制器还具有远程监控功能，用户可以通过手机、电脑等设备远程查看温度数据，并实时了解环境情况。
这种功能对于需要长时间离开的场合非常实用，可以随时监测温度变化，并及时采取相应的措施。
智能温度报警控制器的应用范围非常广泛。
首先，它可以用于家庭、办公室等生活场所，及时发现并解决温度过高或过低的问题，提供一个舒适的环境。
其次，它还可以应用于医疗设备、仓储设备等领域，确保敏感设备的正常工作环境。
此外，智能温度报警控制器还可以用于工业生产、农业温室等领域，监测和控制环境温度，保障生产质量和农作物生长。
总结起来，智能温度报警控制器是一种具有高精度、多功能的控制设备，可以实时监测环境温度，并在超出设定范围时触发报警，提醒用户采取相应的措施。
它的应用范围非常广泛，可以应用于各个领域，为用户提供一个舒适、安全的工作和生活环境。
摘要当前快速成形（RP）技术领域，基于喷射技术的“新一代RP技术”已经取代基于激光技术的“传统的RP技术”成为了主流；快速制造的概念已经提出并得到了广泛地使用。
熔融沉积成型（FDM）就是当前使用最广泛的一种基于喷射技术的RP技术。
本文主要对FDM温度控制系统进行了深入的分析和研究。
温度测控在食品卫生、医疗化工等工业领域具有广泛的应用。
随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展，为智能温度测控系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。
本系统采用的STM32F103C8T6单片机是一高性能的32位机，具有丰富的硬件资源和非常强的抗干扰能力，特别适合构成智能测控仪表和工业测控系统。
本系统对STM32F103C8T6单片机硬件资源进行了开发，采用K型热敏电阻实现对温度信号的检测，充分利用单片机的硬件资源，以非常小的硬件投入，实现了对温度信号的精确检测与控制。
文中首先阐述了温度控制的必要性，温度是工业对象中的主要被控参数之一，在冶金、化工、机械、食品等各类工业中，广泛使用各种加热炉、烘箱、恒温箱等，它们均需对温度进行控制，成型室及喷头温度对成型件精度都有很大影响。
然后详细讲解了所设计的可控硅调功温度控制系统，系统采用STM32F103C8T6单片机作微控制器构建数字温度控制器，调节双向可控硅的导通角，控制电压波形，实现负载两端有效电压可变，以控制加热棒的加热功率，使温度保持在设定值。
系统主要包括：数据的采集，处理，输出，系统和上位机的通讯，人机交互部分。
该系统成本低，精度高，实现方便。
该系统加热器温度控制采用模糊PID控制。
模糊PID控制的采用能够在控制过程中根据预先设定好的控制规律不停地自动调整控制量以使被控系统朝着设定的平衡状态过渡。
关键词：熔融沉积成型（FDM）；STM32；温度控制；TCA785AbstractIn the present field of Rapid Prototyping,the "New RP Technology" based on jetting technology is replacing the "Conventional RP Technology" based on laser technology as the mainstream of the Rapid Prototyping Technology.Fused Deposition Modeling(FDM) is the most popular Rapid Prototyping technology based on jetting technology.This paper mainly does research deeply on the temperature control system of FDM system.Temperature controlling is widely to food,sanitation,medical treatment,chemistry and industry.Along with the development of sensor technology,micro-electronics technology andsinglechip technolog,brainpower temperature controlling system is perfected,precision of measurement and controlling is enhanced and the ability of anti-jamming is swelled.Singlechip STM32F103C8T6 in this paper is a high-powered 32-bit chip.It has plenty of hardware resource and strong ability foranti-jamming.It is specially suitable for making brainpower measurement instrumentand industry controlling system.The hardware resource of singlechip STM32F103C8T6 is fully exploited in this paper.The tool of temperature test is thermocouple of K style.This system realizes precise measurement and controlling of temperature signal with a little hardware resource.First,the need of temperature control is expounded.Temperature is a main controlparameter in industrial object.Various calefaction stoves,ovens and constant temperature boxes which all need control temperature are widely used in many industry such as metallurgy,chemistry,mechanism and foodstuff.Moulding room and spout temperatureawfully affect the precision of moulding pieces.Then the temperature control systemusing controllable silicon is explain in detail.This system adopts singlechip STM32F103C8T6 which acts as microcontroller.It can regulate the angle of double-direction controllable silicon and control voltage wave shape.So the virtual voltage of load can be changed and the calefaction power of calefaction stick can be controlled.Therefore the temperature canretain the enactmentvalue.This system mainly consists of collection of data,disposal,output,communication of system and computer and communication of human and machine.This system has some advantages such as low cost,high precision andconvenience realization.This system adopts blury PID control.The adoption of blury PID control canceaselessly autoregulates basing initialized control rule,thus the controlled system willmove to the initialized balance state.Key words:Fused Deposition Modeling, STM32, temperature control, TCA785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。
第1章绪论1.1 课题背景温度是生产过程和科学实验中基本的而且重要的物理参数之一，温度控制效果直接影响到生产效率和产品质量，因而对温度的监测和控制要求很高。
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。
在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接影响了安全生产、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。
因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
本系统便可以实现对控制系统的控制精度和准确度的要求。
温度控制仪表广泛地使用在工业生产领域以及人们的日常生产、生活中，但是温度控制仪表普遍存在一些问题。
首先，被控温度点的滞后性；其次，加热系统与PID调控系统设计不匹配[1]。
因此本设计主要采用PID智能调节仪表来解决温度控制系统中存在的问题。
1.2 目的和意义基于PID智能调节仪表的温度控制系统是用来对卤钨灯的温度进行采集、监控并调节。
在工业生产中有很广泛的应用，这种温度控制系统包括对温度的检测、控制信息的输出以及温度的实时控制等，实现生产过程长期可靠地、无人干预地自动运行。
这种温控系统的另一个特点是可以远程控制，避免生产环境的不安全，即把温度控制系统的温度值上传给PC机管理，以实现对温度控制系统的实时监控；同时可以通过上位机对下位机进行温度设定值、温度上限、温度下限、温度上上限、温度下下限、量程上下限、比例值、积分值、微分值的设置，方便控制系统的管理。
整个系统可分为五部分：温度传感器单元、温度调节控制单元、数据通信单元、调压模块单元、上位机监控管理单元。
过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。
（完整版）基于PLC的温度控制系统毕业设计论⽂基于PLC的温度控制系统设计摘要可编程控制器(plc)作为传统继电器控制装置的替代产品已⼴泛应⽤⼯业控制的各个领域，由于它可通过软件来改变控制过程，⽽且具有体积⼩，组装灵活，编程简单抗⼲扰能⼒强及可靠性⾼等特点，⾮常适合于在恶劣的⼯业环境下使⽤。
本⽂所涉及到的温度控制系统能够监控现场的温度，其软件控制主要是编程语⾔，对PLC⽽⾔是梯形语⾔，梯形语⾔是PLC⽬前⽤的最多的编程语⾔。
关键字：PLC 编程语⾔温度Design of the temperature control Systems based on PLCAbstractProgramming controler ( plc ) the replacing product as traditional relay control equipment each that already applies industrial control extensively field ，Since it can change control course through software ，It is little to is strong and reliability bad industrial environment use. The temperature control system that this paper is concerned with can the temperature of monitoring , its software control is programming language mainly, for PLC is ladder-shaped language, ladder-shaped language is the most programming language that PLC now uses.Keyword：PLC Programming language Temperature⽬录摘要----1Abstrack1引⾔-31.1课题研究背景1.2温度控制系统的发展状况1.3 总体设计分析2系统结构模块63.1 PLC的定义--73.2 PLC的发展--83.2.1 我国PLC的发展-83.3 PLC的系统组成和⼯作原理-----93.3.1 PLC的组成结构--93.3.2PLC的扫描⼯作原理3.4PLC的发展趋势3.5 PLC的优势--103.6 PLC的类型选择4.1 PID控制程序设计4.1.1 PID控制算法---124.1.2PID在PLC中的回路指令-144.1.3PID参数设置4.23A模块及其温度控制4.2.13A模块的介绍--174.2.2 数据转换4.2.3软件编程的思路---195程序的流程图---196 整个系统的软件编程---207结束语谢词24参考⽂献1 引⾔1.1 课题研究背景温度是⼯业⽣产中常见的⼯艺参数之⼀，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。
基于组态软件和FP23智能仪表的温度监控系统设计摘要：设计实现了一种分布式温度监控系统，采用基于智能仪表和组态软件为核心的应用平台，运用模块化组态技术，以图形化的方式动态显示微球充氘氚装置中电炉的工作状态，电炉的远程温度控制、数据采集及处理等监测过程等，都可以由此来方便的实现。
上述温度监控系统稳定可靠，改善了人机交互环境，并在实验中得到有效可靠地应用。
该温控系统对于其他工业现场的自动监控具有通用性。
监控系统界面可对分布在现场的多块fp23智能温控表进行读写操作，可将远程智能温控表集成于控制网络之中，一方面适用于传统热处理间的技术改造，另一方面适用于新建项目的电炉设备配套，极大地方便了现场温控表的操作和控制。
适应于现在的温度监控系统，对我们现在的工作具有很多的帮助，文章借以此，提出建议，希望对现实工作具有更多的指导意义。
abstract： this paper presents a new distributed temperature control system which was designed and manufactured for controlling electric fornace and monitoring interrelated temperature parameters in course of the high pressure deuterium or tritium gas soaks into tiny balls. by configuration design technique， various of functional windows were designed to achieve the good maintainability and reliability of the system above-mentioned. a set of intelligent instruments and a suit of monitoringconfiguration software were used as the kernel of the remote monitoring system. a graphical human machine interface was applied to display the realtime status and error treatments of the system， which made the operation of this system easier and safer for the operators. the experiments have demonstrated its reliability and effective. the temperature control system for automatic monitoring of other industrial site versatility. monitoring system interface can be distributed across multiple site fp23 intelligent temperature controller to read and write operations can be remotely intelligent temperature controller integrated in the control network， on the one hand between the heat treatment applied to traditional technological innovation，the other applicable electric equipment in supporting new projects， which greatly facilitates the scene temperature table operation and control. adapted to the current temperature monitoring system， we are now working with a lot of help， through this article， suggestions， we want to work with more realistic guiding significance.关键词：智能仪表；系统组态；pid；分布式系统key words： intelligent instrument；system configuration；pid；distributed system中图分类号：tp311.5 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）20-0208-030 引言智能温控仪采用微型计算机接口技术，具有自适应、自学习的能力，具有可编程性，可记忆特性，具有四则运算、逻辑判断、命令识别等运算功能，其内置微处理器，温度控制在工业领域有着非常广泛的应用[1]。
智能仪器设计论文 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】引言我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的系统。
这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。
而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业的技术改造工作已势在必行。
数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。
其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。
而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。
本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。
随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。
第1章数据采集系统概述数据采集系统发展概况数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。
由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。
智能仪表的温度控制系统摘要：随着总线智能仪表技术的不断发展，智能化数字仪表功能和应用日益广泛。
本系统是基于CPLD和A T89S52单片机设计采用专家PID控制的总线型温度控制系统。
系统具有稳定度高、精度高和抗干扰能力强的优点，并且可以在工业生产过程中进行实时监控，具有将监控数据远程传输给控制终端的能力。
应用实践证明，系统各方面均较为完善，具有很好的应用意义和市场价值。
关键词：温度控制；CPLD；PID控制；智能模糊算法1 温控系统现状智能仪表中的微处理器具有一定的数据存储和处理能力,在软件的配合下,智能仪表功能可以大大增强,用于温度测量的温度传感器如热电偶、热电阻,因其温度与热电势(或电阻)的关系是非常复杂的曲线关系,因此寻求合适的温度与热电势(或电阻)的关系式,以应用于温度测量及计算,是决定智能仪表温度测量精度高低的关键。
随着现代科学技术的迅速发展及工业控制中自动化要求的提高，对现场检测控制仪表的智能化程度的要求也越来越高,并且要求仪表具备较强的远距离通信的功能,智能仪表逐渐向数字化、网络化和智能化方向发展。
在现代工业生产作业中，温度控制是各种工业生产过程中的重要因素。
尤其是在钢铁、食品、化工、冶炼等行业的生产过程中，更加需要严密的温度控制系统。
而且在这样的系统中通常是需要监测和控制多个温度参数并且需要将数据远程传输到控制终端。
在以往的温度控制系统中，通常有以下的不足和缺陷：系统精确度不够，只能检测单个温度参数；温度控制仪表中检测使用电压较低，不能直接应用于控制的对象系统。
基于以上的考虑，在设计系统的过程中增加了相应的功能，以便提高系统对整体效率和性能。
系统采用AT89S52为核心控制器，利用A\D转换器和模糊智能算法实现四路温度监测和控制功能，并能通过远程通信传输到控制终端。
2 系统设计系统主要组成模块：AT89S52 单片机、CPLD、信号输入、信号输出以及串口通信，如图1 所示。
单片机电路：采集键盘的输入信号、串行端口的传输信号、液晶屏幕的显示信号、过零检测信号处理。
CPLD模块：产生PWM控制信号，利用PWM输出的控制信号来控制加热器件的工作状态。
功率控制电路模块：采用可控硅输出光耦的耦合形式，利用关断与导通的时间比值作为参数调节器件的功率。
芯片采用MOC3081，是零触发双向可控硅模式芯片。
这种设计方式可以减少后续功能器件对前端器件模块稳定性的影响。
图1.系统框架图智能模糊算法：设定温度值，将监测到的温度数值与之比较，进而得到控制量参数数值。
通过对监测仪表内的单片机编制PID算法，实现数据量的输出。
输出的数据量在CPLD内产生定时器数据，利用占空比方波，控制可控硅导通与否，进而控制发热器件。
在这个过程中，采用了四路定时器方式，可以控制四路通道，实现多通道检测的目的。
3 层状结构随着多变量、智能化、具有各种附加功能的智能设备不断的应用过程控制系统，在信号采集过程中，要求不仅能采集所需的工作过程测量的信息，同时也要采集设备自身的管理信息、错误诊断信息等附加信息。
这就要求在进行系统设计时要充分考虑各种信息采集的要求，综合各项技术指标，合理利用资源，设计出完善的功能系统。
主要包括设备层和控制层。
设备层：通过分析实际设备的工作特性和控制参数要求确定控制模式，将分析的控制过程和设备特性的详细信息建立实际模型，根据设计的模型模块要求设计系统需求方案，将方案保存，以合理配置智能仪器仪表。
现场控制层：主要包括单片机控制器、CPLD、串口通信模块、传感器模块、温控调节执行器等功能模块。
通过合理选择配置相应功能模块的芯片，连接被控器件和上位机。
向上连接优化控制层的PC，发送控制数据信息；向下连接被控器件，如加热其间模块，控制其进行温度调节。
对于采集到的各节点设备状态、信号参数采用数字信号进行处理和传输，一方面提高其精确度，减少干扰；另一方面可以在一条总线上传输多路数据信息，实现多功能控制，降低控制成本。
选用合适的芯片降低外围电路的复杂度，简化系统结构，减少信号噪声干扰。
按照设计流程，分别考虑温控过程和中的各项可能影响因素，采用分层设计的方法，采用AT89S52、MOC3081和MAX7000系列芯片，利用PWM脉冲方式实现温度检测和调节控制。
实现传感器和主控机的连接，能够较稳定地控制温度平衡，提高了系统反应速度和稳定性。
4 PID 功能模块在工业控制中，温度系统由于其惯性大、滞后性强的原因，虽然普通PID系统具有调节稳定、安全性能好，但由于其响应缓慢、响应时间过长和响应滞后的原因可能会出现调节时间过长甚至调节过量的情况，这样的情况不仅不能达到生产要求的稳定温度环境，甚至还会破坏的原本稳定的温度状态，进而对整个生产过程造成影响。
对于这样的问题的存在，在设计系统时采用如下解决方案，即将温度控制分为两个过程，分别是温度不稳定范围变化较大的状态、温度稳定变化范围较小的状态。
在温度变化较大时采用模糊控制的方式进行控制；在温度变化稳定时采用PID控制。
实际测量结果表明，通过将PID模块控制和智能模糊控制结合的形式达到了很好的温度监测和控制效果，使温度波动限制在1%以内。
系统采用L.A.Zadh的智能模糊算法，采用双输入-单输出的模型，输入分别为温度偏差和温度偏差变化率，输出为控制可控硅的参数直接控制可控硅。
具体的做法是：通过设定控制系统的两个参数:输入温度偏差和温度偏差变化率，依据这两个参数求出其隶属度；按照控制规则状态计算出相对应的加热元器件控制规则，确定温度偏差和温度偏差变化率的最低范围；通过输出控制量的模糊变量求出控制量的模糊控制集；在此基础上，通过重心法则，进行模糊判决，得出控制量；按照得到的控制量表格来做出控制规则表。
整个过程就是通过模糊算法来实现控制温度元件工作的过程。
在整个过程中，模糊控制法发挥着重要的作用，不仅可以加快响应速度，而且对系统对超调具有相当程度的抑制作用。
5 CPLD功能由于系统的计算机数据较大，需要的响应速度较快，为了避免单片机工作负荷过大的情况，在本系统的设计中，使用了单片机和CPLD联合工作的方式，采用MAX7000系列的核心控制芯片。
该芯片集成有D/A数模转换芯片，相比较而言集成度高，封闭性好。
与外置外围电路相比较，具有抗干扰能力强的特点。
PWM波形的产生采用计数器法实现。
高频时钟信号CLK经脉冲序列发生器产生2nd个互差半个周期且频率均为2nd·fpwm 的脉冲信号，这样可以使得PWM在一个输出周期内有2nd·2nc（即2n）个块，通过nc位计数器利用Q 2nd - 1得到cnt[nc-1:0]。
进行cnt与nc的比较，若相等输出高电平，若不相等输出低电平，实现对复位信号Reset的控制；与此同时，cnt与地端（nc个低电平）进行比较，若相等产生高电平，如不相等不相等则产生低电平，实现对置位信号Set 的控制。
通过这样的控制方式，一个开关周期内：在起始时刻，触发器RS置位，PWM信号输出为‘1’，在高位部分nc信号与计数器输出端输出cnt信号相等时，系统由根据nd设定的十进制选择的脉冲信号出现高电平时，触发器复位，PWM输出电平由高转为低，即‘1’变为‘0’，这样就完成了脉冲序列的脉宽调制。
整个过程中，只需要对参数nd进行更改，便可以产生出适合具体系统需要的脉冲信号宽度。
具体公式如下：ΔD = 1/2n注释：PWM电路占空比数据的n的位宽与PWM输出信号占空比精度的关系。
D=Value/M 注释：PWM输出信号占空比。
fclk=2n·fpwm 注释：时钟信号频率fclk与fpwm的关系，fpwm为PWM输出信号频率。
6 温度测量温度传感器温度传感器：输出0～5V电压对应0～100℃的温度→1V电压对应20℃的温度。
温度测量通常采用热电阻元件。
它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。
其电阻值与温度间的关系式为：R t＝R t0[1+α(t-t0)]由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化，这样只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。
虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不都能作为测温用的热电阻。
作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理和化学的良好性能；并要求电阻值随温度的变化呈线性关系。
但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。
根据具体情况，目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。
本系统使用的是铂电阻元件PT100，并通过温度变送器将电阻值的变化转换为电压信号。
铂电阻元件是采用特殊的工艺和材料制造，它具有很高的稳定性和其他等特点，还具有较强的抗污染能力。
在0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为；R t＝R t0(1+At+Bt2+Ct3)式中：A=（3.908 02*10－31）/℃B=（-5.802*10－71）/℃C=（-4.273 5*10－121）/℃温度连续控制，直接将单相调压模块的输出端与电加热器的输入端相连，PT100铂热电阻输出端，是检测加热水箱温度的，直接加到智能仪表的“PT100铂热电阻”输入端。
AI-818 输出的是0~5V连续的电压信号，然后去控制单相移相调压模块的输出电压，当智能仪表输出0V电压时，单相移相调压模块没有输出；当智能仪表输出5V电压时，单相移相调压模块输出220V电压。
所以，当智能仪表的控制信号从0~5V线性变化时单相移相调压模块的输出电压也从0~220V变化，PT100把实时检测到的温度值变换为电压信号输出到AI-818的输入端作为反馈信号。
AI-818能与上位机通讯，能够自由的交换数据，能够输出连续的电压或电流信号驱动执行机构。
内部有集成的PID算法。
控制系统方框图如图2。
图2 仪表温度控制图7 应用程序在实际的系统工作过程中，对温度信号进行采集和分析最终的目的是调节控制对象的功率。
调节方式可以采用两种：对电压进行调节；对功率进行调节。
而功率的调剂是依靠调节控制对象的交流电压来实现。
故而在温度调节就是对控制对象的交流电压进行调节。
交流调压是指频率不变，对交流电压幅值做变换。
相对于交流调功的方式而言，负载的交流电压有效值平稳，对温度稳定比较有利。
交流电频率基本为50Hz，在进行交流调压的过程中，需要利用交流过零信号，正弦波的交流电在一个周期内有两个过零时刻，过零脉冲信号的频率为100Hz，周期为10ms。
基于以上数字，在进行控制对象上的交流电压幅值的过程中，需要在过零脉冲信号的周期内，即在相应的10ms内控制可控硅的通断占空比。
这个一部分通过单片机的计数器来实现，对单片机计数器赋初值，一旦有交流过零信号被检测到时，计数器开始工作，当计数器计满溢出时产生的溢出中断将可控硅接通。
