当前位置：文档之家 › 温度控制系统

温度控制系统

  • 格式：doc
  • 大小：357.50 KB
  • 文档页数：23

合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告2012～2013 学年第一学期课程设计科目温度控制系统学生姓名学号班级指导教师2013年 1 月1、题义分析与解决方案1．1 题义与需求分析①设计并开发能检测温度信号，并能产生报警信号的系统；②通过在程序中设置温度界限值,能判断采集的温度是否超过或低于界限值；③当温度低于25度时驱动发光二极管闪烁，温度高于35度时驱动蜂鸣器报警；（说明：25度与35度所对应的数字量为十六进制数分别为0190H和0230H）1．2 解决问题的方法与思路1．2．1 硬件部分实验中将用到：温度传感器DS18B20用于采集温度值，可编程并行接口芯片8255一片，七段LED显示器，发光二极管一只，蜂鸣器一个，继电器一个。

1．2．2 软件部分①首先要对8255进行初始化设计，设置8255的工作方式并确定8255的端口地址；②将温度界限值在LED七段数码管上显示出来；③启动DS18B20，发出温度检测命令，将温度值在LED七段数码管上显示出来；④把测得的温度值和界限值相比较，当温度低于20度时驱动发光二极管闪烁，温度高于25度时驱动蜂鸣器报警。

2、硬件设计2．1 可编程并行接口芯片8255A2．1．1 8255A的作用利用8255A将界限值和温度值通过LED显示出来，同时8255A的PC0与DS18B20相连，（因为DS18B20可以通过8255的PC0口按位串行传输数据，在8255内用移位操作完成数据传送，即把数据一位一位地传送到寄存器中，再把寄存器中的数据通过8255并行传输）向其发出温度检测命令及接收温度数据，PC5和蜂鸣器及发光二极管相连，用于声光报警。

2．1．2 8255A的功能分析及技术参数8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、B口和C口。

三个端口都可以作为输入端口或输出端口。

A口有三种工作方式：即方式0、方式1和方式2，而B口只能工作在方式0或方式1下，而C口通常作为联络信号使用，仅工作于方式O。

8255A 的工作只有当片选CS效时才能进行。

而控制逻辑端口实现对其他端口的控制。

图2-1 8255A的内部框图图2-1 8255A的内部结构图参数说明：具体技术参数如表2-1所示输入最低电压：min＝-0.5V，max＝0.8 V输入最高电压：2.0 V输出最低电压：0.45 V输出最高电压：2.4 V表2-1 8255A的技术参数表标识符最小最大测试条件输入低电平（VIL）-0.5V 0.8V输入高电平（VIH）2.0V 5V输出低电平（VOL）DB0.45V IOL=2.5mA输出低电平（VOL）PER0.45V IOL=1.7mA输出高电平（VOH）DB2．4V IOH=-400ìA输出高电平（VOH）PER2．4V IOH=-200ìA驱动电流-1.0mA-4.0mAREXT=750Ù，VEXT=1.5V供应电流120 mAIIL(INPUT LOADCURRENT)±10ìA VIN=0V~5VIOFL(OUTPUTFLOATLEAKAGE)±10ìA VOUT=0.45~5V(1) 8255A的方式控制字8255的工作方式可由CPU写入一个方式控制字到8255的控制寄存器来选择。

方式控制字的格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 0 0 1 0 0 1C口低4位输入1:工作方式 A口方式0输出 C口高4位输入 B口方式0输出图2-2 8255A的方式控制字1.方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出，输入不锁存，输出锁存。

2.通道的功能为：两个8位通道：通道A和B。

两个四位通道：通道C高4位和低四位，任何一个通道可以作输入/输出，输入是不锁存的，输出是锁存的，在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。

(2) 8255AC口置位/复位控制字对C口的某位的置位/复位控制字主要用于指定C口某位输出高电平还是低电平，作为输出的控制信号。

控制字的D0位用于区分是置0还是置1操作，控制字的D1、D2、D3位决定对C口的哪一位按位操作。

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 X X X 写入位编码写入内容写入位编码 0写入0 D0-D7 000-111 1写入1图2-3 8255A的置位/控制字表2．2．DS18B20温度传感器2．2．1 DS18B20温度传感器的作用利用温度传感器实时检测温度，并转换为数字量和设定的界限值比较。

说明：DS18B20内部包含模数转换的功能，实验中不需要另增加模数转换器。

2．2．2 DS18B20的功能分析DS18B20可编程温度传感器有三个管脚。

GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与CPU相连。

VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3.0—5.5V。

本系统中使用外部电源供电。

其主要特点为：①用户可以自行设定报警上下限温度值；②不需要外部组件，能测量-55—+125C范围内的温度；③在-10—+85C范围内的测温准确度为±0.5C；④通过编程可以实现9—12位的数字读数方式，可在至多750MS内将温度转换成12位数字，测温分辨率可达到0.0625C；⑤独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线既可实现和微处理器的双向通讯。

图2-4 DS18B20 内部结构图DS18B20的内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM ，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH 和TL ，配置寄存器。

光刻ROM 中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。

64位光刻ROM 的排列是：开始8位（28H ）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。

光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20。

2．2．3 DS18B20的测温原理和技术参数 DS18B20的测温原理：图2-5 DS18B20的测温原理图DS18B20的测温原理如图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。

图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。

计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 ℃ 所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器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，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的斜率累加器计数器 1低温度系数晶振预置比较= 0高温系数晶振计数器 2= 0加1LSB置位/清除温度寄存器预置二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。

表2-2 DS18B20温度值格式表这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。

DS18B20的显示数据在实验中用十六进制显示，在程序中设定界限值时也用十六进制，这样会方便检查报警是否正确。

DS18B20的存储器：DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。

暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。

第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。

第六、七、八个字节用于内部计算。

第九个字节是冗余检验字节。

该字节各位的意义如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。

在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。

R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表:表2-3 分辨率表R1 R0 分辨率温度最大转换时间0 0 9位93.75ms0 1 10位 187.5ms1 0 11位 375ms1 1 12位 750ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。

复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

2．2．4 DS18B20工作时序DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输，其工作时序包括：初始化时序、写时序、读时序。

初始化时序：图2-6DS18B20初始化时序主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答，若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。

作为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备，若没有检测到就一直在检测等待。

合集下载

温度控制系统

温度控制系统


器
电信号Βιβλιοθήκη 非电信号二次仪表可处理信号
显示调节仪表
电信号
显 示 滤波、放大、 调 非线性校正 节 仪 表
温度
电压
流量
位移
在自动化控制系统中，二次仪表经常处于核心地位，因此对其进行认 真比较和精心选择，在安全上是必须的，在经济上是划算的。
执行器部分
为了能够对工业对象的参数进行自动控制(或报警)，就必须由中间继电器、 可控硅、电磁阀等执行器执行对负载的调控。 执行器一般都工作于高电压、大电流、多动作的恶劣工作条件下，因此， 正确选择产品和降额使用是理所当然和十分经济的。
值时作出报警动作，而无论是上限、上上限、下限、下下限报警。 默认
的报警动作是报警输出继电器的常开触点闭合。
4.安装与接线
5.仪表面板布置和功能
6.使用指南
① 使用软件锁 ② 设置“控制”值 ③ 设置“误差修正”值 ④ 设置“报警”值 ⑤ 自整定功能 ⑥ 比例偏置功能 ⑦ 仪表若显示“ HH”，请检查传感器是否断线或输入超过了量程上
8.3 温度控制器的调节原理
8.3.1 二位式调节原理
二位式调节又称通断式控制，其工作原理是将测量值与设定值相比较，差值经 放大处理后，对执行器进行开（通）或关（断）的控制，主要由温度传感器、 温度控制器、执行器和电阻丝组成。
滞后时间：由于电炉炉体为保 温隔热材料制成的密闭箱体， 刚开始加热时，有一段时间炉 体温度基本保持不变，这一段 时间称之为滞后时间，其大小 通常取决于炉体结构，尤其是 炉体体积。
2.型号编制说明 例8-3 试说明型号为WG-5412温度控制器的主要性能。
解：（1）该仪表是智能型双三位显示调节仪； （2）调节方式为二位PID调节； （3）报警为上限报警； （4）输入信号采用热电阻温度传感器； （5）输出信号为继电器触点输出。
温度控制系统要点

温度控制系统要点

温度控制系统要点在现代化的工业生产中，温度控制是至关重要的一部分。

从食品加工到化学反应，从塑料制造到微电子产业，都需要对温度进行精确和可靠的控制。

本文将探讨温度控制系统的要点和关键组成部分。

1、温度传感器温度传感器是温度控制系统的核心组成部分，它能够感知并测量被控对象的温度。

根据不同的应用场景和精度要求，可以选择不同类型的温度传感器，如热电阻、热电偶、红外传感器等。

2、控制器控制器是温度控制系统的中枢，它根据温度传感器的读数来决定如何调整被控对象的温度。

控制器可以是简单的机械式控制器，也可以是更复杂的数字控制器。

数字控制器可以配备PID（比例-积分-微分）算法，以提供更精确的温度控制。

3、执行器执行器是控制系统的末端，它根据控制器的指令来调整被控对象的温度。

执行器可以是加热器、冷却器、风扇等设备。

执行器的选择取决于被控对象的特性和控制要求。

4、被控对象被控对象是温度控制系统需要控制的设备或过程。

在选择执行器和控制器时，需要考虑被控对象的特性和要求。

例如，被控对象可能是塑料成型机、发酵罐、半导体生产线等。

5、反馈系统反馈系统是将控制系统的输出与设定值进行比较的系统。

它向控制器提供信息，使其了解其命令是否已使系统达到所需的温度。

如果需要调整温度，控制器将发送新的指令给执行器。

6、电源和安全设备温度控制系统需要稳定的电源供应以确保其正常工作。

同时，为了确保安全，系统应配备过载保护、短路保护等安全设备。

总结：温度控制系统需要精确和可靠地控制温度，以确保工业过程的稳定性和产品的质量。

在构建或维护温度控制系统时，应考虑温度传感器、控制器、执行器、被控对象、反馈系统和电源及安全设备等关键要素。

通过选择合适的设备并优化系统设计，可以实现对温度的精确控制，从而提高生产效率和质量。

随着科技的不断发展，智能化成为各行各业的主要趋势。

温度控制作为日常生活和工业生产中的重要环节，如何实现智能化以提高效率、节约能源以及提高生产质量，已成为业界的焦点。

温度控制系统的发展概况

温度控制系统的发展概况


时滞温度控制系统是一个具有重要应用价值的系统，其运行过程中存在明显 的滞后效应。滞后效应的产生主要是由于物质传输、热量传递和系统自身动力等 方面的原因，使得控制系统对温度变化的响应变得迟缓。为了有效提高时滞温度 控制系统的性能，研究者们不断探索新的控制方法。
随着科学技术的不断发展，时滞温度控制系统的研究已经取得了一定的成果。 然而，现有的控制方法仍然存在诸多不足，如控制精度不高、稳定性差、不能有 效处理时滞等问题。因此，探索更为有效的控制方法显得尤为重要。
本次演示对时滞温度控制系统控制方法的研究进行了综述，总结了现有方法 的优缺点，并针对存在的问题提出了一种新的自适应控制方法。通过实验设计和 仿真技术验证了该方法的有效性。未来的研究方向可以包括探索更加智能和适应 复杂环境变化的
控制算法，为实际工业应用提供更加可靠和精准的温度控制方案。
感谢观看
总之，温度控制系统的发展概况表明，随着技术的不断进步和创新，温度控 制系统的应用领域越来越广泛，其基本构成更加完善，发展前景广阔。相信未来 温度控制系统会朝着更加智能化、网络化、高精度和高效率的方向迈进，为推动 现代工业和科技的发展做出更大的贡献。
参考内容
随着科技的不断发展，智能化成为各行各业的主要趋势。温度控制作为日常 生活和工业生产中的重要环节，如何实现智能化以提高效率、节约能源以及提高 生产质量，已成为业界的焦点。本次演示将介绍一种智能温度控制系统，包括其 设计、应用及未来发展前景。
此外，温度控制系统在建筑、食品、医药等各个行业中也有着广泛的应用。 例如，在建筑行业中，温度控制系统能够保证室内恒温，提高居住舒适度；在食 品行业中，温度控制系统能够实现对食品的恒温干燥，保证食品的口感和营养价 值；在医药行业
中，温度控制系统能够确保药品生产过程中的温度稳定，提高药品的质量和 安全性。
温度控制系统工作原理

温度控制系统工作原理

温度控制系统工作原理温度控制系统工作原理温度控制系统是一种用于控制温度的自动化设备，它能够根据输入信号对环境温度进行调节，以实现期望的空间温度。

温度控制系统具有自动控制、节能、节约、方便等特点，可用于家庭、厂房、机房和其他场所的温度控制。

下面我们就一起来了解一下温度控制系统的工作原理及控制系统的结构与功能。

一、温度控制系统的工作原理1、环境温度检测：温度控制系统首先必须要到采集环境温度，一般使用温度传感器来采集环境温度值，经过温度控制系统的控制器处理，将采集到的温度值发送给控制系统以实现温度控制系统的控制。

2、控制输出：根据温度控制系统的设定值和环境温度值，温度控制系统的控制器能够做出正确的控制决策，控制系统控制器就会根据其决策通过开关来控制负载，实现对负载的控制，使得环境温度满足控制系统的设定值。

3、温度控制系统调节：温度控制系统的调节是持续进行的，当环境温度大于或小于控制系统设定的温度值时，控制器就会持续进行控制，以维持环境温度等于或接近控制系统的设定值。

二、温度控制系统的结构与功能1、温度控制系统的主要组成部分：温度控制系统由温度传感器、控制器、显示装置、开关、负载等部分组成。

2、温度传感器：温度传感器的作用是采集环境温度，然后将采集到的温度值发送给控制器。

3、控制器：控制器的功能是根据温度控制系统的设定值和环境温度值，做出控制输出决策，控制负载，以实现温度控制的目的。

4、显示装置：显示装置的作用是实时显示环境温度值和控制系统的设定值，以便于温度控制系统的调整和监控。

5、开关：温度控制系统的开关的作用是根据控制器的控制输出决策控制负载，以实现温度控制的目的。

6、负载：负载的作用是根据控制器的决策控制负载，以实现温度控制系统控制的目的。

以上就是温度控制系统的工作原理及控制系统的结构与功能介绍，温度控制系统的优点在于它具有自动控制、节能、节约、方便等特点，可用于家庭、厂房、机房和其他场所的温度控制，是大家非常理想的温度控制设备。