温度控制系统毕业设计
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温度控制系统的设计_毕业设计论文摘要:本文基于温度控制系统的设计,针对工况不同要求温度的变化,设计了一种通过PID控制算法实现温度控制的系统。
该系统通过传感器对温度进行实时监测,并将数据传输给控制器,控制器根据设定的温度值和反馈的实际温度值进行比较,并通过PID算法进行控制。
实验结果表明,该温度控制系统具有良好的控制性能和稳定性。
关键词:温度控制系统;PID控制;控制性能;稳定性1.引言随着科技的发展,温度控制在很多工业和生活中都起到至关重要的作用。
温度控制系统通过对温度的监测和控制,可以保持系统的稳定性和安全性。
因此,在各个领域都有大量的温度控制系统的需求。
2.温度控制系统的结构温度控制系统的结构主要包括传感器、控制器和执行器。
传感器负责对温度进行实时监测,并将监测到的数据传输给控制器。
控制器根据设定的温度值和反馈的实际温度值进行比较,并通过PID控制算法进行控制。
执行器根据控制器的输出信号进行操作,调节系统的温度。
3.PID控制算法PID控制算法是一种常用的控制算法,通过对控制器进行参数调节,可以实现对温度的精确控制。
PID算法主要包括比例控制、积分控制和微分控制三部分,通过对每一部分的权值调节,可以得到不同的控制效果。
4.实验设计为了验证温度控制系统的性能,我们设计了一组温度控制实验。
首先,我们将设定一个目标温度值,然后通过传感器对实际温度进行监测,并将数据传输给控制器。
控制器根据设定值和实际值进行比较,并计算控制信号。
最后,我们通过执行器对系统的温度进行调节,使系统的温度尽量接近目标温度。
5.实验结果与分析实验结果表明,通过PID控制算法,我们可以实现对温度的精确控制。
在设定目标温度值为40℃的情况下,系统的稳态误差为0.5℃,响应时间为2秒。
在不同工况下,系统的控制性能和稳定性都得到了有效的保证。
6.结论本文基于PID控制算法设计了一种温度控制系统,并进行了相应的实验验证。
实验结果表明,该系统具有良好的控制性能和稳定性。
基于单片机的温度控制系统设计毕业论文单片机温度控制系统设计毕业论文职业学院毕业论文题目:单片机温度控制系统研制系院:工程技术学院学生姓名:学号:专业:机电一体化年级:指导教师:完成日期:X月X日毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目单片机温度控制系统研制学生姓名专业机电一体化指导教师姓名下发日期20XX年12月29日任务起止日期:20XX年12月29日至20XX年5月15日设计(论文)的主要内容:进度安排序号设计(论文)工作任务日期1指导教师指导毕业生选题2015.12.29—2016.3.42指导教师指导论文提纲2016.3.4—2016.3.113指导教师指导论文第一稿2016.3.12—2016.3.314指导教师指导论文第二稿2016.4.1—2016.4.305指导教师指导论文定稿2016.5.1—2016.5.126论文答辩2014.5.13—2016.5.14主要参考文献:[1]张耀宗.机械加工实用手册编写组.机械工业出版社,2009[2]李军.数控机床参考点的设定间.制造技术与机床,2013[3]许镇宇.机械零件.北京:高等教育出版社,2012[4]孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2011[5]雷宏,机械工程基础.哈尔滨:黑龙江出版社2012[6]王中发.实用机械设计。
北京:北京理工大学出版社2013[7]唐宗军,机械制造基础。
大连:机械工业出版社.2010系负责人意见:摘要温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。
由于温度测量的普遍性,温度传感器的数量在各种传感器中居首位。
温度控制的发展引入单片机后,可以降低对某些硬件电路的要求。
基于单片机的温度控制系统,可以实现对温度的精确控制。
本文以温室为研究对象,以AT89C51单片机为核心所实现的温度控制系统具有自动完成数据采集、数据处理、数据转换控制、键盘终端处理及显示的功能。
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。
基于单片机的温度控制系统设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国外研究现状 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国研究现状 (1)1.2.3总的发展阶段 (2)1.3课题研究的容 (2)第二章硬件系统总体方案设计 (3)2.1硬件系统总体设计方案一 (3)2.2硬件系统总体设计方案二 (4)2.3硬件系统的方案选择 (4)第三章控制系统硬件设计 (6)3.1单片机 (6)3.2 数字温度计DS18B20 (9)3.2.1 DS18S20数字温度计的主要特性 (9)3.3 4X4键盘 (9)3.4数码管 (10)3.5光电耦合器 (12)3.6 双向晶闸管 (13)3.7 PTC加热器 (14)3.8 反相器7406 (15)3.9双四输入与门74LS21 (16)3.9蜂鸣器 (16)第四章控制系统软件设计 (17)4.1 主程序模块设计 (17)4.1.1主程序流程图 (17)4.2温度采集模块程序设计 (18)4.2.1 DS18B20的时序 (18)4.2.3 读温度子程序流程图 (20)4.3温度设定模块程序设计 (21)4.3.1中断服务子程序 (21)4.3.2 键盘扫描子程序 (21)4.4温度显示模块设计 (23)4.4.1设定值显示子程序 (23)4.4.2 实际值显示子程序 (24)4.5温度控制模块设计 (25)4.5.1双位控制算法设计 (25)4.5.2温度控制子程序流程图 (25)4.6报警模块程序设计 (26)第五章结果分析 (27)5.1 PROTEUS仿真 (27)5.1.1 键盘设定温度仿真 (27)5.1.2 温度采集仿真 (28)5.1.3 整体仿真 (28)5.2实际运行结果 (29)第六章总结与展望 (31)6.1总结 (31)6.2展望 (31)致谢 (32)附录程序 (33)参考文献 (42)第一章绪论1.1课题研究背景及意义温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。
太阳能热⽔器温度控制系统-毕业设计论⽂毕业设计(论⽂)题⽬太阳能热⽔温度控制系统院别电⽓⼯程学院专业电⽓⾃动化技术班级姓名学号指导教师(职称)⽇期摘要随着社会的发展,节能技术的不断改⾰创新,太阳能成为新时代可持续发展战略中带有绿⾊标志的新型能源。
近年来,随着⼈们购买⼒的提升,太阳能热⽔器⼰经变成我们⽇常⽣活中必不可少的设备,太阳能控制器的使⽤率逐年上升。
太阳能热⽔温度控制器的硬件包括单⽚机处理器部分、⽔位和温度信息采集部分、继电器执⾏部分、显⽰部分控制部分。
根据设计系统的稳定性、精确性、节能性、适应性等原则,进⾏硬件部分设计。
控制系统的软件是服务于硬件的,系统将实时采集到的数据与相应的设定值进⾏⽐较、判断,结果是控制循环⽔泵或上⽔电磁阀的⼯作,实现各种智能控制同时,软件还要兼顾到操作⼈员⽅便地选择⼯作⽅式、设置和修改各种设定值,因为⼈们可以根据天⽓情况及⽤户的需要选择定时加热状态、⾃动加热状态软件还要设定以太阳能为优先使⽤的能源,只有在太阳能没有将⽔温加热到⽤户要求的温度下,才启动辅助能源进⾏加热。
关键词:太阳能热⽔温度控制单⽚机传感器⽔温⽔位AbstractWith the development of the society, continuous reform and innovation of energy-saving technology, solar energy into a new era of sustainable development strategy in the new energy with green logo. In recent years, with the raise of people's purchasing power, solar energy water heater has become in our daily life indispensable equipment, solar controller utilization rate increased year by year.Solar hot water temperature controller hardware including the single chip processor parts, water level and temperature data collection, the relay parts, display control part. According to the design of system stability, accuracy, energy saving, adaptability principle, hardware design.Software is in the service of the hardware of the control system, the system will be collected in real-time data comparing with the corresponding value, judgement, the result is to control the circulating water pump or water solenoid valve, to achieve a variety of intelligent control at the same time, the software gives priority to the operator to easily choose the way to work, set up and modify various Settings, because people can choose according to the weather conditions and the needs of the users regularly heating, automatic heating state software also set to gives priority to the use of solar energy, not only in the solar energy heat the water temperature to the temperature of the user requirements, to launch the auxiliary energy for heating. Keywords:Solar hot water temperature control; Single chip microcomputer; The sensor; Water level⽬录摘要 ....................................................................................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1.1 太阳能热⽔器的发展背景 (1)1.1.1 太阳能热⽔器发展的政治法律环境 (1)1.1.2太阳能热⽔器发展的社会环境 (2)1.1.3 太阳能热⽔器发展的经济环境 (2)1.1.4 太阳能热⽔器发展的技术环境 (2)1.2 太阳能热⽔器及其控制系统发展现状 (3)1.3 本⽂所作的⼯作 (4)第2章⽅案选择 (5)2.1⽅案论证 (5)2.2系统的总体要求 (5)2.3 ⽅案选择实现 (6)第3章硬件电路芯⽚的选型 (7)3.1单⽚机选型 (7)3.2⽔温检测装置选型 (8)3.3⽔位检测装置选择 (15)3.4 显⽰器件选择 (16)3. 5 键盘模块的选择 (16)第4章硬件系统设计 (18)4. 1单⽚机最⼩系统 (18)4.1.1时钟电路 (18)4.1.2 复位电路设计 (19)4.2温度检测电路 (19)4.3⽔位检测电路 (20)4.4接⼝电路设计 (21)4.5 显⽰电路 (23)4.6报警电路 (25)4.7 键盘电路 (25)4.8辅助加热电路 (26)4.9控制电路 (27)第5章太阳能热⽔器中央控制器的软件设计 (29)5.1 系统总体软件设计 (29)5.1.1 主程序软件设计 (29)5.1.2 ⽔位检测⼦程序 (30)4.1.3 显⽰软件设计 (30)5.1.4 键盘软件设计 (30)第6章总结 (33)参考⽂献 (34)附录A 电路图 (35)第1章绪论1.1 太阳能热⽔器的发展背景在当今资源紧张不断威胁⼈们⽣活的时代,环保型的能源不断受到⼈们的重视,⽽太阳能是以它独有的优势引起了政府与民众的关注。
前言微机控制技术、传感器在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等方面得到了广泛应用,显著提高了各种设备的技术水平和自动化程度。
因此对这些原理和结构我们就需要很好的了解并掌握。
本设计是关于温度控制系统的设计,在整个设计过程中即用到单片机、传感器、微控技术,也用到了控制系统中的知识,可以说是我们所学知识的大综合。
本设计重点介绍了系统的硬件部分,即有关常用芯片的介绍,如MCS—98、8155、DAC0832等等。
软件介绍了数字调节器的设计、PID参数的整定、PID算法程序清单、以及相关的程序;最后介绍了系统特性的测量与识别。
本设计在指导老师和同学的指导帮助以及本人的努力下完成了。
但由于本人水平有限,设计中尚有不妥之处,恳请批评指正。
编者2010年5月一、任务二、工艺要求三、本系统的性能指标四、系统组成和基本工作原理五、硬件设计六、调试步骤和方法七、调试结果及分析八、对象特性的测量与识别九、设计总结镀锌薄板锌槽温度自动调节系统设计一、任务:用单片机自动控制为镀锌薄板锌槽设计一个温度自动调节系统。
二、工艺要求:1.系统应具有良好的操作性能,为了满足用户使用方便和操作人员维修,系统控制的开关要少。
2.通用性好,便于扩充。
3.系统可靠性要高。
三、本系统的性能指标:控制容量:20KW温度设定:键盘温度显示:4位LED数码管显示误差:±5°C控制温度:400°C控制过程:设定(1min)对炉内测温、控温四、系统组成和基本工作原理:1.确定系统总体控制方案。
A.初步选定系统用闭环控制,且采用单闭环控制。
因为所带负载是阻性元件,其线性度比较好,温度变化不太高,但对控制精度有一定的要求。
B.执行机构采用三相电热丝,其发热量随电流的变化而变化,我们采用控制电流的变化来控制温度的变化。
C.计算机部分起巡回检测、闭环调节和计算推理的作用。
2.系统的结构框图:五、硬件设计:1、MCS-988098是MCS-96系列单片机的一个子系列,它的外部数据总线为8位,内部CPU保持16位结构。
温度控制系统毕业设计•相关推荐温度控制系统毕业设计摘要在日常生活及工农业生产中,对温度的检测及控制时常显得极其重要。
因此,对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。
本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。
本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计,继而实现对对象的测温。
测温系数主要包括供电电源,数字温度传感器的数据采集电路,LED显示电路,蜂鸣报警电路,继电器控制,按键电路,单片机主板电路。
高精度数字温度计的测温过程,由数字温度传感器采集所测对象的温度,并将温度传输到单片机,最终由液晶显示器显示温度值。
该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃,精度误差在±0.5℃以内,然后通过LED数码管直接显示出温度值。
数字温度计完全可代替传统的水银温度计,可以在家庭以及工业中都可以应用,实用价值很高。
关键词:单片机:ds18b20:LED显示:数字温度.AbstractIn our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control ofthe temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide rangeof applications .This article describes a programmer which use a microcontroller toachieve and display the right temperature by intelligent control .This programmermainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit.The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and thenrealize the object temperature measurement. Temperature measurement systemincludes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit,board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperatureprocess of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of theobject by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to themicrocontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digitalthermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55,the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer couldreplace the traditional mercurial thermometer, can be used in family or industrial andproduction, it has a great value.Key words: MCU: DS18B20 : LED display: Digital thermometer。
作为世界第一农业大国,农业生产在我国国民经济中有着举足轻重的地位。
人们对绿色农产品的需求也随着生活水平的提高日益增强,因此我国农业由粗放式向集约式、精细式发展已经成为一种必然趋势,而设施农业作为其中的一个重要途径,越来越受到重视。
作物生长主要受温度、湿度、光照强度、CO2浓度等环境因素的影响,建造智能温室的目的就是为了对这些环境参数进行自动控制。
通过对温室控制对象和温室环境的特点的分析,确定了控制系统的结构和控制方案,本文设计了以 PLC 为下位机,以装有组态王软件的 PC 机为上位机的分布式智能温室监控系统。
硬件主要包括 PLC 及其特殊功能模块、各种传感器电路、电源和执行部件,软件主要是组态王软件和三菱 PLC 编程软件 GX Works。
控制系统有手动控制和自动控制两种控制方式。
在自动控制模式下,下位机PLC 通过传感器采集环境参数,并与用户设定的环境参数上限下限比较,控制相应执行部件启停,调节温室环境参数。
在手动控制模式下,用户根据需要控制上位机组态王手动画面的模拟开关,控制 PLC 发出开关指令控制对应执行机构,对温室环境进行调节。
上位机 PC 的组态软件与下位机 PLC 通信,完成人机交互的功能。
通过组态王实时显示下位机采集的环境参数当前值、执行部件状态、故障报警等,同时可以进行趋势曲线查看、数据库操作等。
另外用户设定环境参数、手动自动控制切换、手动控制模式下控制模拟开关也在组态王上进行。
通过系统的测试实验,智能温室监控系统基本达到了预期的设计目标,但是还需要继续完善才能运用于实际温室。
关键词:智能温室,PLC,组态王ABSTRACTABSTRACTAs the biggest agricultural country in the world, China's agricultural production Hasa pivotal position in national economy.With the improvement of living standards,demand for green vegetables are growing,therefore our country agriculture overdevelopment extensive to intensive has become an inevitable trend,and as one of the importancy of the developing,agricultural facilities are receiving much more attention. Crop growth is mainly affected by temperature, humidity, light intensity, carbon concentration's and other environmental factors, so the purpose of building Intelligence is to automatically control these environmental parameters.Through the analysis of controlled object and environmental quality greenhorn,we determine the structure of the control system and control programs. In this paper, we design a distributed intelligent greenhouse control system,which ha slower computer-programmable logic controller and upper computer-a personal with King. Hardware mainly includes the PLC and its special function module, all kinds of sensor circuit, power supply and execution unit;software maidenlinesses King and Mitsubishi PLC programming software-GX Developer.The control system has two control modes-manual control and automatic control. In the automatic control mode, lower computer-PLC collected environmental parameter sensors and compared with the minimum maximum environmental parameters which are set by the users to controlthe start and stop of the corresponding execution unit adjusted the parameters of greenhouse environment. In manual control mode, overcontrol analogue switch in the Glenview's manually screen according to the need,controllership PLC to give out switch order to con troll the corresponding execution immunoregulation the greenhouse environment. Upper computer communicate with computerist-PLC to complete the function of the human-computer interaction. Anticaking real-time display the current environment parameter values collected by computerist-PLC , the states of the execution units ,alarms and so on. In themeantime,users can view the trend curves,operate report forms or Access data base Longview. Users setting the minimum maximum environmental parameters,switchingmanual/automatic control and controlling analogue switch in manual control mode are also can be operated in King.Through system testing experiment,the intelligent greenhouse monitoring system achieves the expected design requirements,but it also need to continue to improve Borden to be used in practical greenhouse. Keywords:Intelligent Greenhouse,Environmental parameters,Programmable Logic Controller,King摘要 ................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的水温控制系统毕业设计第2章设计方案本设计中的芯片可以采用二种方案。
方案一:采用普通电阻式温度传感器,放大器,A/D转换器作为测量温度的电路。
采用两种不同材质的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会出现电位差。
这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化[5]。
由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。
也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。
硬件电路复杂,需要设计A/D转换电路,以及与其相关的编程,总体设计起来较困难,软件、硬件调试复杂,硬件成本较高。
而且器传感器有以下缺点:它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响[1]。
所以总体来说,在硬件、软件上的成本都比较高,而且易受外部环境的影响,系统工作不稳定。
方案二:采用数字可编程温度传感器作为温度检测元件。
数字可编程温度传感器可以直接读出被测温度值。
不需要将温度传感器的输出信号接到A/D转换器上,减少了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积同时具有极强的抗干扰纠错能力;负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作[6]。
由于采用的是具有一总线特点的温度传感器,所以电路连接简单;而且该传感器拥有强大的通信协议,同过几个简单的操作就可以实现传感器与单片机的交互,包括复位传感器、对传感器读写数据、对传感器写命令[6]。
软件、硬件易于调试,制作成本较低。
也使得系统所测结果精度大大提高。
通过以上二种方案的论证和比较,从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑,最终选择了以DS18B20为温度测量和传输元件的设计,这样设计在本次毕业设计中能够在经费有限的情况下,进行最优的实现方法。
单片机温度控制系统的设计毕业设计论文摘要:本文设计了一种基于单片机的温度控制系统,旨在实现对温度的准确测量和控制。
系统采用温度传感器作为温度检测元件,通过单片机对温度进行采样和处理,然后根据预设的温度范围,控制风扇的启停,以达到调节室内温度的目的。
实验结果表明,该系统能够准确地测量温度并进行有效的控制。
关键词:单片机;温度控制系统;温度传感器;风扇1.引言温度控制是一种常见的自动化控制方法,广泛应用于工业、农业、医疗等领域。
温度控制系统通过对温度的测量和调节,实现了对环境温度的精确控制。
单片机作为一种微型计算机,具有体积小、功耗低、可编程性强等优点,被广泛应用于温度控制系统中。
2.系统设计系统由温度传感器、单片机和风扇组成。
温度传感器将实时温度传递给单片机,单片机根据设定的温度范围进行判断,并控制风扇的启停。
3.硬件设计(1)温度传感器选型采用数字温度传感器DS18B20,该传感器具有精度高、体积小、抗干扰能力强等特点。
(2)单片机选型采用AT89C52单片机,该单片机具有较高的性能和稳定性,适合于温度控制应用。
(3)风扇选型根据室内温度控制要求,选用功率适中的风扇,并设计驱动电路。
4.软件设计(1)温度测量通过单片机与温度传感器进行通信,实时获取温度数据,并进行精确测量。
(2)温度控制根据设定的温度范围,单片机判断当前温度是否在合理范围内,如果超出范围,则控制风扇启停,达到温度调节的目的。
5.实验结果通过实验,温度控制系统能够准确地测量室内温度,并根据设定的温度范围进行有效的控制。
系统响应速度快,温度波动范围小,能够满足实际应用需求。
6.结论本文设计了一种基于单片机的温度控制系统,并进行了实验验证。
实验结果表明,该系统能够准确地测量温度并进行有效的控制,具有一定的实用性和应用价值。
未来可以进一步优化系统性能,提高温度控制的精确度和稳定性。
[1]张三.基于单片机的温度控制系统设计[D].大学。
[2]李四.单片机在温度控制中的应用[J].仪器仪表学报。
南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)题目:基于PLC温度控制系统的设计专业:测控技术与仪器Graduation Design (Thesis)The Design Of The Temperature Examination In PLC Temperature Control SystemByWANG Zhu JieSupervised byProf. XIA Qing GuanAssociate Prof. LU HongSchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJune, 2011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。
单片机温度控制系统毕业设计论文标题:基于单片机的温度控制系统设计与实现摘要:本论文设计和实现了一种基于单片机的温度控制系统。
该系统利用单片机的强大计算和控制能力,通过传感器采集环境温度,并运用PID控制算法,控制温度在预定的范围内波动。
本系统具有设计灵活、控制精度高、反应迅速等优势,非常适合温度控制领域应用。
关键词:单片机、温度控制、传感器、PID算法第一章引言1.1研究背景随着科技的进步和人们生活质量的提高,温度控制在各个领域都变得日益重要。
例如,家庭中的恒温器、温室中的温度调节、工业生产过程中的温度控制等。
传统的温度控制方法费时费力,且精度和效率较低,因此需要开发一种新的温度控制系统来满足各种需求。
1.2目的和意义本论文旨在设计和实现一种基于单片机的温度控制系统,以提高温度控制的精度和效率,满足不同领域对温度控制的需求。
通过论文的研究,可以为相关领域的温度控制系统设计提供参考,并促进温度控制技术在各个领域的应用。
第二章设计与实现方法2.1系统硬件设计本系统的硬件设计主要包括单片机选择、传感器选择以及执行设备选择等。
选用一款功能强大的单片机,例如ATmega328P,作为系统的核心控制器。
此外,选择一个高精度的温度传感器用于采集环境温度,并根据采集到的数据进行控制。
2.2系统软件设计本系统的软件设计主要包括温度采集与控制算法的设计和实现。
采用PID控制算法,通过单片机进行计算和控制,实现温度控制的闭环反馈。
同时,设计界面友好的人机交互界面,使操作更加简便。
第三章系统测试与分析3.1硬件测试对系统硬件进行测试,包括传感器的准确性测试、单片机的功能性测试以及执行设备的工作状态测试。
通过测试,验证系统的硬件设计的正确性和稳定性。
3.2软件测试对系统的软件进行测试,包括温度控制算法的准确性测试以及人机交互界面的操作测试。
通过测试,验证系统的软件设计的正确性和可靠性。
第四章结果与讨论4.1实验结果通过实验,得到了系统在不同环境下的温度控制效果,并进行数据统计和分析。
毕业设计(论文)任务书兹发给班学生毕业设计(论文)任务书,内容如下:1.毕业设计(论文)题目:单片机闭环温度控制系统设计【1】应完成的项目:【2】了解熟悉单片机闭环温度控制系统设计基本原理。
【3】学习掌握温度控制的基本理论。
【4】深入研究闭环温度控制方法。
【5】完成单片机闭环温度控制系统设计。
【6】总结单片机闭环温度控制系统设计经验。
3.参考资料以及说明:【7】何立民. 单片机应用系统设计—系统配置与接口技术.北京航天大学出版社.1990.54~114;138~180;254~309;421~474.【8】孙育才. MCS-51系列单片微型计算机及其应用.南京:南京工学院出版社.1987.2~180.【9】李永敏.数字化测试技术-模拟信号调理,数据转换及采集技术.北京:航空工业出版社.1987.32~161.【10】BASIC单片机原理及应用.武汉力源单片机技术研究所.1996.4【11】杨宁.分布式计算机遥测管理系统结构与功能[J].北华大学学报(自然科学版),2000,1(2):178~181.【12】徐志军,大规模可编程逻辑器件及其应用[M] .成都:电子科技大学出版.2000.【13】赵不贿.在系统可编程器件与开发技术[M].北京:机械工业出版社,2001.【14】张洪润,蓝清华.单片机应用技术教程[M] .北京:清华大学出版社,1997.【15】张毅刚等编. MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社,1993【16】沙占友.新编数字化测量技术[M].北京:国防工业出版社,1998.【17】张俊谟编著.单片机中级教程原理与应用. 北京航空航天大学出版出社,2000.6【18】何立民编著.单片机高级教程应用与设计. 北京航空航天大学出版出社,2000.8【19】张奋程最新CMOS数字集成电路应用手册.广东科技出版社,1995【20】潘新民微型计算机控制技术高等教育出版社4. 进度要求:【21】11月23日完成论文初稿。
基于单片机的温度控制系统的毕业设计论文温度控制系统是一种通过控制温度传感器感知到的温度值,以达到用户设定的目标温度的自动控制系统。
在工业、农业、医疗和家庭等领域中,温度控制系统广泛应用于保温、散热、恒温和冷却等需要稳定温度环境的场合。
本论文将重点介绍基于单片机的温度控制系统的设计与实现。
该系统采用单片机作为控制核心,结合温度传感器、显示器、执行器等硬件,通过软件实现对温度的监测和控制。
首先,系统硬件部分包括温度传感器、单片机、显示器、执行器等元件的选取和电路的搭建。
温度传感器负责实时感知环境的温度,将采集到的温度值通过模拟信号传递给单片机。
单片机作为控制核心,负责接收和处理温度传感器的数据,通过控制执行器的开关状态,实现对温度的调节。
同时,可以将温度数值通过显示器显示出来,方便用户实时监测。
其次,系统软件部分包括单片机程序的编写和功能实现。
通过编写程序,实现温度的读取、控制和显示等功能。
具体包括读取温度传感器的数值,判断是否达到用户设定的目标温度,如果超过目标温度,控制执行器关闭,否则控制执行器打开,以使温度保持在设定的范围内。
同时,将温度数值转化为适合显示的格式,并通过显示器显示出来。
系统软件的编写需要考虑实时性和准确性,确保温度控制的稳定性和精确性。
最后,论文还将介绍系统的测试和优化。
通过对温度控制系统的测试,验证系统硬件和软件的正确性和稳定性。
并在测试的基础上,对系统进行优化,提高控制效果和系统性能。
本论文的研究内容主要包括基于单片机的温度控制系统的硬件设计和软件编程,以及系统的测试和优化。
通过对温度控制系统的设计和实现,研究单片机在温度控制领域的应用,为进一步的研究和应用提供参考和借鉴。
摘要在日常生活及工农业生产中,对温度的检测及控制时常显得极其重要。
因此,对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。
本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。
本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计,继而实现对对象的测温。
测温系数主要包括供电电源,数字温度传感器的数据采集电路,LED显示电路,蜂鸣报警电路,继电器控制,按键电路,单片机主板电路。
高精度数字温度计的测温过程,由数字温度传感器采集所测对象的温度,并将温度传输到单片机,最终由液晶显示器显示温度值。
该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃,精度误差在±0.5℃以内,然后通过LED数码管直接显示出温度值。
数字温度计完全可代替传统的水银温度计,可以在家庭以及工业中都可以应用,实用价值很高。
关键词:单片机:ds18b20:LED显示:数字温度.AbstractIn our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer couldreplace the traditional mercurial thermometer, can be used in family or industrial and production, it has a great value.Key words: MCU: DS18B20 : LED display: Digital thermometer。
1.绪论 (4)1.1课题背景 (4)1.2立题的目的和意义 (4)1.3温度控制系统的预期功能和基本原理 (5)1.4本系统主要研究内容 (6)2.多功温度控制系统总体分析与设计 (7)2.1 温度控制系统的组成和工作原理 (7)2.2 温度采集转换系统 (8)2.3 升降温控制系统 (10)2.4键盘显示系统 (11)2.5报警系统 (12)2.6电源系统 (13)2.7 硬件电路设计 (14)2.7.1 系统硬件配置 (14)2.7.2 主要元件简介 (14)3.软件系统设计 (28)3.1软件总体设计 (28)3.2系统初始化函数 (29)3.3 控制函数 (30)3.4键盘显示函数 (31)3.5降温函数 (31)3.6曲线算法 (32)3.7采样 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)系统源程序 (38)基于8051单片机的温度采集器1绪论1.1课题背景温度控制是自动控制经常讨论的课题之一,它代表了一类自动控制的方法。
而且其应用十分广泛,可以说在生产生活中无处不在,例如锅炉、电冰箱等。
而由温度控制带来的时滞效应难题始终困扰着实际应用。
随着科学技术的高速发展,温度控制技术得到了很大的进步,其应用的领域也不断的扩大。
本文将使用8051型单片机对温度控制的基本原理实例化,设计一个带有多功能的、能够减小时滞效应的温度采集控制系统。
目的是利用毕业设计的这段时间学习一种利用8051型单片机进行温度采集控制的方法。
1.2立题的目的和意义8051型单片机是常用的控制芯片,在智能仪器仪、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果,用其作为温度采集控制系统的实例也很多。
使用8051单片机能够实现温度全程的自动控制,而且8051单片机易于学习、掌握,性能价格比高。
使用8051型单片机设计温度采集控制系统,可以即时、精确的反映温度变化。
完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度点保持恒温等多种控制方式,可以应用到空调、锅炉、电热器一类的设备上。
1.3温度控制系统的预期功能和基本原理多功能温度控制系统的设计初衷是满足实际生产中温度控制的需要。
为此本系统针对实际应用开发了两种温度控制的模式。
第一种控制模式类似于空调,锅炉等需要保持在一定区间内恒温的设备,他们都需要有加温或降温功能,有的当温度超过一定上限时会报警。
本系统中把这种工作模式命名为Control 模式,简写为C 模式。
系统工作在这种模式下时,首先系统会提示用户输入温度的上限与下限的温度值。
然后根据实际温度的情况决定采取那些方案。
如下图1—3—1所示:用户设定的下限温度用户设定的下限温度当前实际温度图1—3—1 第一种控制模式示意图该时刻的实际温度低于用户设定的下限温度,所以此时刻系统正处于升温状态,直到实际温度到达上限温度值,系统才停止升温。
反之,如果实际温度高于用户设定的下限值时,系统处于降温状态。
当实际温度超过用户设定的上、下限温度时,系统还会通过声音、警报灯来报警,同时启动相应的降升温措施。
第二种模式在日常生产中是十分普遍的,例如铸造模具、热时效处理等都需要完成“升温-恒温-降温”反复的过程。
本系统模拟了热时效的处理过程,采用“升温-恒温-升温-恒温-降温-恒温-降温”的梯形曲线过程,如下图1—3—2所示的:温度 ℃图1—3—2图1—3—1 第二种控制模式示意图这种模式对温度控制的要求比较高,技术指标也很多,例如必须保持采样时间有单位并且均匀、升温降温的过程要稳定、迅速等。
常用的温度控制算法都采用PID算法。
本设计从成本、设计复杂度、实用性及开发时间诸多因素的考虑采用了DDC算法,主要体现在升降温过程中。
系统为典型的反馈式温度控制系统,组成部分见图1—3—3。
其中数字控制器的功能由8051单片机实现。
图1—3—3温度控制系统组成框图1.4本系统主要研究内容本系统所要完成的任务是:(1)能够实时、准确的采样温度值。
(2)能够以DDC控制方式,进行升温、降温过程。
(3)完成温度梯形曲线的变化过程。
(4)更加人性化的设计。
上、下界限温度能够用户输入并显示,声音、警报灯的报警功能等。
2.多功温度控制系统总体分析与设计2.1 温度控制系统的组成和工作原理多功能温度控制系统能是以8051单片机作为核心,周边设备使用DS18B20型单线智能温度传感器、液晶显示芯片74HC00、继电器及其驱动电路、红、蓝色发光二极管、蜂鸣器、电加热器、直流电机风扇等。
经DS18B20采集到的数字量与用户设定的温度值进行比较,即可得到现场温度和设定温度的偏差。
用户设定值由键盘输入。
由8051单片机构成的数字控制器按最小拍进行运算,计算出所需要的控制量。
数字控制器的输出经标度变换后送给8051内部定时计数器转变为高低电平的不同持续时间,送至继电器及其驱动电路,触发晶闸管并改变其导通角大小,从而控制电加热器的加热电压,起到控温的作用。
系统基本硬件结构框图如图2—1—1所示。
其功能和原理如下:(1)8051:负责中心运算和控制,协调系统各个模块的工作。
(2)温度温度传感器DS18B20:负责温度与数字量的转化。
其精度可精确到小数点后四位。
(3)功率模块:采用随机型固态继电器控制加热设备的方式。
随机型固态继电器采用低电压输入方式,一般为DC3~10V,用可控硅做输出器件。
这样控制部分与大功率部分实现隔离,可抑制干扰。
图2—1—1系统基本硬件结构框图(4)人机交互模块:用4X1键盘和液晶显示器构成友善的人机交互界面。
(5)抗干扰模块:使用看门狗芯片X25045,其看门狗功能将对系统起到有效的监视作用,内含512B串行E2PROM,具有掉电非易失特性,在本系统中做数据备份用。
(6)红、蓝色LED,蜂鸣器:负责系统的报警功能。
当温度超过用户设定的上、下限值时系统将报警。
LED灯在单片机的控制下点亮,同时蜂鸣器发出报警声,通知用户采取相应的措施。
2.2 温度采集转换系统在设计此类系统时,传统的方法是通过热敏电阻或模拟集成温度传感器采集温度的模拟量,再用A/D器将转换后的数字量送给单片机,这些方案的主要缺点是精度差,(例如典型的模拟集成温度传感器AD590的精度仅为0.5℃)并且因为采用了A/D转换器使电路过于复杂。
基于简化电路,提高性价比的考虑,本设计采用集成化智能型温度传感器DS18B20完成现场温度的采集。
系统电路图如图2—2—1所示图2—2—1温度转换采集系统电路图DS18B20是美国DALLAS公司生产单线智能温度传感器,其采用DALLAS公司独特的“单线(1—Wire)总线”专有技术,通过串行通信接口(I/O)直接输出被测温度值(9~12位二进制数据,含符号位)。