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基于单片机的温度控制系统设计1. 简介温度控制系统是指通过控制设备来维持特定环境或设备的温度在预设范围内的系统。
本文将介绍基于单片机的温度控制系统设计。
2. 系统设计原理该系统的设计原理是通过感应温度传感器获取环境的温度信息，然后将温度信息输入到单片机中进行处理，最后由单片机控制执行器或调节器，如加热电阻或风扇等，来维持环境温度在预设范围内。
3. 硬件设计首先，我们需要选择合适的单片机来实现系统的功能。
基于具体要求，如采集速度、内存和GPIO的需求等，选择适合的单片机芯片。
在电路设计方面，需要连接温度传感器与单片机，可以选择常用的数字温度传感器，例如DS18B20等。
同时，还需根据要求选择适当的执行器或调节器，如继电器、加热电阻或风扇等，并将其与单片机相连。
4. 软件设计系统的软件设计包括两个主要部分：温度采集和控制算法。
- 温度采集：通过编程将温度传感器与单片机相连，并实现数据采集功能。
单片机读取传感器的输出信号，并将其转换为数字信号进行处理。
可以使用模拟转数字转换技术（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
- 控制算法：根据采集到的温度数据，设计合理的控制算法来控制执行器或调节器的工作。
可以使用PID控制算法，通过不断地调整执行器或调节器的输出，实现温度的稳定控制。
5. 系统功能实现系统的功能实现主要包括以下几个方面：- 温度采集与显示：通过程序实现温度传感器的读取和温度数值的显示，可以通过数码管、LCD显示屏或者串口通信方式显示温度数值。
- 温度控制：通过在程序中实现控制算法，将温度保持在设定的范围内。
根据采集到的温度数值，判断当前环境的温度状态，根据算法计算出执行器或调节器的合适输出，并控制其工作。
- 报警功能：当温度超出预设范围时，系统可以通过声音报警、闪烁等方式进行警示，提醒操作人员或者自动采取控制措施。
6. 系统可扩展性和应用领域基于单片机的温度控制系统具有良好的可扩展性，可以根据实际需求增加其他传感器、执行器或调节器等模块，以满足特定的应用场景需求。
摘要在工业生产中，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、机械制造和食品加工等许多领域中，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监测和控制。
采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、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控制问题。
关键词：MCS-51单片机，8155芯片，ADC0808/0809，数字滤波AbstractIn the industrial production, the electric current, thevoltage, the temperature, the pressure, the current capacity, thespeed of flow and the switch quantity all are commonly used is mainlycontrolled the parameter. For example, in metallurgical industry,chemical production, electric power project, machine manufacture andfood processing and so on in many domains, the people all need to eachkind of heating furnace, to respond in the stove and theboiler temperature carries on the monitor and the control. Uses themonolithic integrated circuit to carry on the control to them not onlyto have the control convenient, simple and the flexibility is big andso on the merit, moreover may large scale enhance is controlled thetemperature the technical specification, thus can greatly enhance theproduct the quality and the quantity. Therefore, the monolithicintegrated circuit to the temperature the control question is thecontrol question which in a industrial production frequently can meet,presently carries on the introduction take it as the exampleKeyWords: MCS - 51 SCM, 8155 chip, ADC0808/0809, digital filter引言1971年微处理器推出后不久，就出现了单芯片的微型计算机（简称单片机）。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：本文论述了一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计。
在系统设计中，单片机使用PID算法对烘干炉内的温度进行控制，并通过LCD显示屏实时显示温度，为粮食烘干过程提供精确可靠的温度保障，实现了智能化和自动化控制。
关键词：51单片机；PID算法；烘干炉；温度控制；LCD显示屏1. 引言随着农业生产的发展，粮食烘干技术逐渐得到广泛应用。
而粮食的烘干过程是需要对温度进行高精度、稳定的控制的。
传统的烘干炉控制方式大多采用手动控制方式，效率低、稳定性差，对于温度要求较高的粮食干燥来说，这种方式存在很大的局限性。
因此，需要设计一种智能化的粮食烘干炉温度控制系统，实现温度的高精度自动控制。
2. 设计方案2.1 系统硬件设计本系统采用51单片机作为主控制器，通过数字温度传感器获取烘干炉内温度信号，再通过LCD显示屏实时显示温度信息。
为了更好地实现温度控制，本系统采用PID算法对烘干炉内温度进行自动调整。
2.2 PID算法原理PID算法是一种常用的温度控制算法，它通过实时反馈温度信息，并根据偏差值进行比例、积分、微分调整，最终实现温度自动控制。
其中，比例控制作用于调整偏差大小，积分控制作用于去除偏差存在的稳态误差，微分控制作用于消除偏差存在的瞬态误差，从而达到控制温度的效果。
2.3 系统软件设计本系统软件包括数据采集程序、PID算法程序、温度控制程序和温度显示程序。
数据采集程序通过数字温度传感器实时采集烘干炉内的温度值，PID算法程序在获得温度值后进行控制算法处理，并进行调整，温度控制程序则通过程序实现PID算法的控制，保证实现精准恒温，温度显示程序则将当前温度值实时显示在LCD显示屏上。
3. 系统性能测试与分析在实际测试中，使用本系统进行粮食烘干，通过实时显示温度及PID算法控制，控制范围精度达到了0.1℃，控制结果较为准确和稳定，温度和时间的误差均在可控范围内。
毕业设计基于单片机的温度控制系统设计简介该文档旨在介绍一种基于单片机的温度控制系统设计，该系统可以监测环境温度，并通过控制器来自动调节温度以达到预设的目标温度。
系统构成该温度控制系统由以下几个主要组成部分构成：1. 温度传感器：用于感知环境温度的变化。
2. 单片机：作为控制中心，接收温度传感器的数据，并根据预设的目标温度进行控制。
3. 控制器：根据单片机的指令，控制加热器或制冷器来调节环境温度。
4. 显示器：用于显示当前环境温度和目标温度。
工作原理系统的工作原理如下：1. 温度传感器实时感知环境温度，并将数据传输给单片机。
2. 单片机收到传感器数据后，与预设的目标温度进行比较。
3. 如果当前环境温度低于目标温度，单片机将发送指令给控制器，要求控制器启动加热器以升高温度。
4. 如果当前环境温度高于目标温度，单片机将发送指令给控制器，要求控制器启动制冷器以降低温度。
5. 控制器接收到单片机的指令后，相应地控制加热器或制冷器的工作状态。
6. 当环境温度接近目标温度时，单片机将发送指令给控制器停止加热器或制冷器的工作。
7. 显示器实时显示当前环境温度和目标温度，以便用户监测和控制系统状态。
设计步骤以下是设计基于单片机的温度控制系统的步骤：1. 确定所需的温度范围和目标温度。
2. 选择适合的温度传感器，并将其连接到单片机的输入引脚。
3. 编写单片机的程序代码，包括读取传感器数据、与目标温度比较、控制加热器或制冷器的指令等。
4. 选择适合的控制器，并将其连接到单片机的输出引脚。
5. 编写控制器的程序代码，包括接收单片机指令、控制加热器或制冷器的工作状态等。
6. 将显示器连接到单片机，并编写相应的程序代码以实现温度显示功能。
7. 进行系统硬件和软件调试，确保各个组件能够正常工作。
8. 在实际环境中进行系统测试和优化。
总结基于单片机的温度控制系统设计可以实现自动调节环境温度的功能，具有一定的实用性和应用前景。
通过合理的设计和调试，可以实现系统的稳定和准确性能。
基于单片机实现工业生产中炉温控制系统的设计1、引言单片机具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉，因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，本文主要介绍单片机在炉温控制中的应用。
在工业生产中，有很多行业有大量的加热设备，如用于热处理的加热炉、用于熔化金属的坩埚炉，以及各种不同用途的加热炉，反应炉，这样温度就成为了工业对象中一种重要的被测控对象，但是由于炉子的种类，用途不同，因此，采用的加热方法及燃料也就不同，如煤气、天然气、油、电等，但究其控制系统本身的动态特性而言，基本上都是一阶纯滞后环节。
实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
2、整体设计及其工作原理对于温度控制，可采用适用于工业控制的单片机组成的自动控制系统，其硬件原理如图1。
其系统被测参数主要是温度，被测参数温度值由热电偶传感器测定后得到的mv信号经过温度变送器放大滤波后变为0－5v的电压信号，再送到采样/保持器，经过a/d转换器后，将模拟信号变为数字信号进入8031单片机，在单片机进行数据处理，一方面，与所设定的期望温度值进行比较后，产生偏差信号，单片机根据预定的pid算法计算出相应的控制量，该控制量控制双向可控硅的导通和关闭，以便切断和连通加热设备，从而控制温度稳定在设定值上，另一方面送去显示接口，并判断是否有报警需要。
3、硬件接口设计3.1 温度检测元件及温度变送器由于所测的温度不同，所以选用的检测元件也就不尽相同，目前的热点偶传感器有：铂铹10－铂热电偶，其可在1300℃以下范围长期工作，符号lb；镍铬－镍硅热电偶，测量范围在－50～＋1312℃，符号eu等等，温度传感器输出的都是mv信号，而温度变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成，其毫伏变送器就是把温度传感器的mv信号变换成ma的电流；电流/电压变送器再把毫伏变送器输出的ma电流变成v电压。
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
电加热炉随着科学技术的进展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学办法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和办法很难达到好的控制效果。
以其高牢靠性、高性能价格比、控制便利容易和灵便性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。
采纳单片机举行炉温控制，可以提高控制质量和水平。
2 单片机炉温控制系统结构
本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、输出部分、热电偶、温度变送器以及被控对象组成。
1所示。
炉温信号T通过温度检测及变送，变成电信号，与温度设定值举行比较，计算温度偏差e和温度的变幻率de/dt，再由智能控制算法举行推理，并得控制量u，可控硅输出部分按照调整电加热炉的输出功率，即转变可控硅管的接通时光，使电加热炉输出温度达到
抱负的设定值。
3 系统硬件设计
3.1 系统硬件结构
以AT89C为该控制系统的核心，实现对温度的采集、检测和控制。
该系统的工作流程2所示。
系统由变送器经A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
变送器可以选用DBW，型号，它将热电偶信号(温度信号)变为0～5 V 信号，以供A/D转换用。
转换后的数字量与炉温数字化后的给定值举行比较，即可得到实际炉温柔给定炉温的偏差及温度的变幻率。
炉温的设定值由BCD 拨码盘输入。
由AT89C51构成的核心控制器按智能控
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基于单片机的电阻炉温度控制系统1 引言PID控制是应用最广泛的基本控制方式。
但PID参数的整定一般根据经验丰富的工程技术人员的实际经验来完成，精确性很差，而且实际系统的是各不相同的，滞后以及非线性等因素，使PID参数的整定难以准确实现，许多PID 控制器因此不能很好的工作，导致系统无法工作在令人满意的状态，为此提出了自整定PID控制器。
模糊控制是一种基于语言规则与模糊推理的智能控制，它模仿人类带有模糊性的控制行为，将操作人员自然语言式经验总结成控制规则，并基于这些规则，进行模糊推理等过程，生成控制量。
但是模糊控制对输入变量的处理是离散的，且没有积分环节，控制精度不如PID控制，而将模糊控制与常规PID控制相结合，利用模糊推理判断思想，根据不同的e和ec对PID的参数KP、KI、KD 进行在线自整定，就可以兼顾两者优点，这就是基于模糊推理的自整定PID控制器。
2 模糊自整定PID控制器的硬件结构模糊自整定PID控制器硬件电路原理框图如图1所示:图1 控制器系统硬件电路原理框图图1中AT89C52为主控制器件，AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能COMS 8位单片机，片内含有8K bytes的可反复檫写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存取器(RAM)。
本系统扩展64K的数据存储器RAM6264，选用并行接口电路8155A芯片扩展键显，A/D转换器0809以及MAX232实现RS-232C标准接口通信电路，同时为了防止程序跑飞，加设了看门狗电路。
本系统的主要工作过程是单片机定时采集从温度传感器传来的电压信号，经过数据处理，显示温度值并将温度值送入上位机，单片机对计算值进行模糊推理，得出控制值，由单片机向执行机构发送控制信号。
3 模糊自整定PID控制原理模糊自整定PID是在常规PID算法的基础上，通过计算当前系统偏差e和偏差变化率ec，利用模糊规则进行模糊推理，进行在线自整定参数KP、KI、KD，其结构如图2所示:图2 自整定PID控制器系统框图选择偏差的绝对值及偏差变化绝对值的语言变量和作为输入语言变量，由于考虑到本系统的控制精度，选择和的模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}。
摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。
由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。
自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。
时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。
本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。
本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。
温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。
现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。
本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。
使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。
具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。
关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。
温度的变化影响各种系统的自动运作，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制[1]。
对于不同控制系统，其适宜的温度总是在一个范围。
超过这个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取温度变化。
对于，超过适宜范围的温度能够报警。
同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。
单片机对温度的控制是工业生产中经常使用的控制方法。
从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展。
单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。
单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统[2]。
单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。
同时，单片机具有较强的管理功能。
采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低、制造、安装、调试及维修方便[3]。
随着电视监视器材、计算机技术的日益发展，图形监视系统在电视系统或监控场所得到了广泛地应用。
用图形来实时显示被控对象（摄像机、终端设备等）在操作过程中的状态，具有清晰明了、形象直观且可以及时处理反馈信息。
