基于单片机的温度控制系统设计设计
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控制算法是微机化控制软件系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多种。在生产过程自动的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。它是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，实际运行经验和理论分析都表明，PID控制能满足相当多的工业对象的控制要求，尤其适用于可建立精确模型的确定性控制系统。虽然随着工业现代化的发展和其它各种先进技术的发展，自动化技术将会有更新的发展，但是，PID控制技术仍然不会过时，它还将在今后很长一段时间占据主导地位。
随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，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、重量轻、可靠性高、造价低、通用灵活和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通管理和微波炉等专用控制上在工业生产中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。
在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产如：用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，在日常生活中如：热水器、电热毯等等，都用到了电阻加热的原理。随着生产的发展，在工业中，上述设备对温度的控制要求越来越高，随着人们生活水平的提高，对日常用品的自动化也提出了更高的要求，单片机的不断更新换代，满足了上述的要求，达到自动控制品质的目的。
有些集成温度传感器可以配微处理器和单片机，构成智能化的温度检测系统。这其中一个很大的变化就是传感器由以前的模拟输出转变为直接数字输出，省去了传统温度测量电路中的调理、变送、补偿、转换、修正等环节。这样整个测量电路不会引入附加误差，测温系统的精度与分辨力完全由数字化的传感器所决定。用这种先进的传感器芯片构成测控温度系统，具有电路简单，测控温度精度高等显著优点。并且抗干扰能力强，能够远程传输数据，用户可设定温度上、下限，有越限自动报警的功能，自带串行总线接口等优点，适配各种微控制器，含微处理器和单片机，是研制和开发具有高性价比的新一代温度控制系统所必不可少的核心器件。
由于数字PID控制系统中，引入了计算机，可以充分利用计算机在对采集数据加以分析并根据所的结果做出逻辑判断等方面的能力，编制出符合某种技术要求的控制程序、管理程序，实现对被控参数的控制与管理。而且PID控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可，因此，数字PID控制系统在生产过程中经常使用。
由于单片机和传感器的多样化，设计者可以根据温度控制系统要应用的领域来决定选择什么样的单片机做主控制器，传感器的选择也因其使用的环境而不同。所以温度控制系统的设计是多样的。本文研究的系统采用的是集成电路设计中心与爱特梅尔公司联合设计的AT89C52单片机。
1.2发展状况
由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生厂家相继推出了各种类型的单片机。近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已渗透到诸多学科和领域，以及人们生活的各个方面。在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国单片机应用领域中的主流。目前可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便的利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。
1.3各章节主要容
本论文共分成四章：
第1章主要是选题背景和发展状况；第2章提出了系统的方案与论证，形成一个大体轮廓；第3章对系统硬件电路部分进行设计，主要是接口连接和硬件传感器的设计；第4章系统的软件部分设计，包括各个子程序和对应的流程图。
第2章 系统方案的提出与论证
2.1传感器的选择
在日常生活和生产中经常遇到需要对温度进行检测和控制的问题。在温度检测系统中就需要用到温度传感器。人们在很久以前就开始了解温度的测量，所以温度传感器种类繁多，有热敏电阻、红外温度传感器、热电偶等等。热电偶和热电阻测量的是电压值，需要转换成温度，外部硬件电路很复杂，也不便于调试。另外使用热电偶时，通常要求冷端T0保持0度，但实际上很难做到。除此之外还有模拟集成温度传感器，其特点是测温误差小、响应速度快、传输距离远、体积小。但是仍然在测量到温度值后要进行A/D转换，电路复杂，使用不方便。
基于单片机的温度控制系统设计设计
第1章 绪论
1.1 选题背景及目的
在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着重要地位。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，它们均需要对温度进行控制。在实验室中，电阻炉温度控制系统，是常见的自动控制系统。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经有很多产品已在工程实际中得到了广泛的应用,出现了各种各样的PID控制器产品。各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID 控制功能的控制器ontrolNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。
随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，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、重量轻、可靠性高、造价低、通用灵活和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通管理和微波炉等专用控制上在工业生产中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。
在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产如：用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，在日常生活中如：热水器、电热毯等等，都用到了电阻加热的原理。随着生产的发展，在工业中，上述设备对温度的控制要求越来越高，随着人们生活水平的提高，对日常用品的自动化也提出了更高的要求，单片机的不断更新换代，满足了上述的要求，达到自动控制品质的目的。
有些集成温度传感器可以配微处理器和单片机，构成智能化的温度检测系统。这其中一个很大的变化就是传感器由以前的模拟输出转变为直接数字输出，省去了传统温度测量电路中的调理、变送、补偿、转换、修正等环节。这样整个测量电路不会引入附加误差，测温系统的精度与分辨力完全由数字化的传感器所决定。用这种先进的传感器芯片构成测控温度系统，具有电路简单，测控温度精度高等显著优点。并且抗干扰能力强，能够远程传输数据，用户可设定温度上、下限，有越限自动报警的功能，自带串行总线接口等优点，适配各种微控制器，含微处理器和单片机，是研制和开发具有高性价比的新一代温度控制系统所必不可少的核心器件。
由于数字PID控制系统中，引入了计算机，可以充分利用计算机在对采集数据加以分析并根据所的结果做出逻辑判断等方面的能力，编制出符合某种技术要求的控制程序、管理程序，实现对被控参数的控制与管理。而且PID控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可，因此，数字PID控制系统在生产过程中经常使用。
由于单片机和传感器的多样化，设计者可以根据温度控制系统要应用的领域来决定选择什么样的单片机做主控制器，传感器的选择也因其使用的环境而不同。所以温度控制系统的设计是多样的。本文研究的系统采用的是集成电路设计中心与爱特梅尔公司联合设计的AT89C52单片机。
1.2发展状况
由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生厂家相继推出了各种类型的单片机。近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已渗透到诸多学科和领域，以及人们生活的各个方面。在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国单片机应用领域中的主流。目前可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便的利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。
1.3各章节主要容
本论文共分成四章：
第1章主要是选题背景和发展状况；第2章提出了系统的方案与论证，形成一个大体轮廓；第3章对系统硬件电路部分进行设计，主要是接口连接和硬件传感器的设计；第4章系统的软件部分设计，包括各个子程序和对应的流程图。
第2章 系统方案的提出与论证
2.1传感器的选择
在日常生活和生产中经常遇到需要对温度进行检测和控制的问题。在温度检测系统中就需要用到温度传感器。人们在很久以前就开始了解温度的测量，所以温度传感器种类繁多，有热敏电阻、红外温度传感器、热电偶等等。热电偶和热电阻测量的是电压值，需要转换成温度，外部硬件电路很复杂，也不便于调试。另外使用热电偶时，通常要求冷端T0保持0度，但实际上很难做到。除此之外还有模拟集成温度传感器，其特点是测温误差小、响应速度快、传输距离远、体积小。但是仍然在测量到温度值后要进行A/D转换，电路复杂，使用不方便。
基于单片机的温度控制系统设计设计
第1章 绪论
1.1 选题背景及目的
在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着重要地位。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，它们均需要对温度进行控制。在实验室中，电阻炉温度控制系统，是常见的自动控制系统。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经有很多产品已在工程实际中得到了广泛的应用,出现了各种各样的PID控制器产品。各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID 控制功能的控制器ontrolNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。
