基于单片机的热水锅炉温度控制系统设计 c51 DS18b20 LCD1602

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。

摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。

温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。

在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。

除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。

本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。

并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。

其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。

关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。

计算机控制课程设计论文论文题目：锅炉温度51单片机的控制系统目录摘要---------------------------------------------------------------------------------------------3 一：引言---------------------------------------------------------------------------------------4 二：设计原理及仿真------------------------------------------------------------------------5 三：硬件电路---------------------------------------------------------------------------------6 3-1 微控制器AT89S52--------------------------------------------------------------7 3-2 晶振电路----------------------------------------------------------------------------7 3-3 复位电路----------------------------------------------------------------------------8 3-4 DS18B20芯片---------------------------------------------------------------------8 3-5 液晶显示器------------------------------------------------------------------------10 3-6控制电路----------------------------------------------------------------------------11 3-7 其他的硬件设备------------------------------------------------------------------11 四：软件设计-------------------------------------------------------------------------------12 4-1 锅炉温度控制系统结构框图---------------------------------------------------12 4-2 编程主要思想---------------------------------------------------------------------12 4-3 程序流程图------------------------------------------------------------------------13 五：结语--------------------------------------------------------------------------------------14 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------14摘要锅炉是工业生产中不可缺少的设备，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业，而锅炉对温度的控制也是有很高的要求在日常的生活中。

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (2)1.1 电热锅炉的应用背景及其控制理论的发展 (2)1.2 本文的设计指标 (3)2 硬件电路设计 (4)2.1 系统方案概述 (4)2.2温度检测元件DS18B20 (5)2.3 显示模块设计 (7)2.4 键盘模块设计 (8)2.4.1 键盘工作原理 (8)2.4.2 键盘识别方法 (9)2.4.3 键盘工作方式 (9)2.5 指示及报警电路 (10)2.6 功率驱动电路 (11)2.6.1 固态继电器简介 (11)2.6.2 功率驱动电路设计 (11)2.7 水位检测及控制电路 (12)2.7.1 水位检测电路 (12)2.7.2 水位控制电路 (13)2.8电源电路 (13)2.9 单片机选型及简介 (14)3 软件的设计 (17)3.1 系统软件总体概述 (17)3.2 主程序 (18)3.3 T0中断服务子程序 (20)3.3.1 中断系统简介 (20)3.3.2 T0中断服务程序的编写 (22)3.4 键盘中断服务子程序 (22)3.5 PID运算设计 (24)3.6 其他子程序介绍 (26)3.6.1 显示子程序 (26)3.6.2 DS18B20相关子程序 (27)3.6.3 PID输出转换程序 (28)4 系统的仿真 (28)4.1 PID参数整定方法 (29)4.2 系统仿真结果 (30)5 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录1 (35)附录2 (36)电热锅炉温度水位控制系统设计摘要：在冶金、化工、机械等各类工业控制中，电热锅炉都得到了广泛应用。

它具有环保、高效、体积小等优点。

因此对电热锅炉控制系统的研究就显得十分有必要。

本文介绍了以AT89S51单片机为核心的温度和液位控制系统的工作原理和设计方法。

温度信号由温度芯片DS18B20采集，以数字信号的形式传送给单片机；水位信号由电接点水位计采集，以开关量形式传送给单片机。

1设计要求1.1具体要求本次课程设计采用的是基于C51单片机的DS18B20简易测温系统，电路图中主要包含51单片机，DS18B20和数码管显示。

1.2技术指标实验要求测温显示精度为:1℃测量范围为:-55℃－+125℃2设计方案与论证2.1方案选择方案一：采用热敏电阻可满足测温要求，但热敏电阻精度低，重复性和可靠性较差，对于精度要求较高的测温不适用，而且采用热敏电阻要求复杂的电路和算法，增加了设计复杂度。

方案二：采用专用的集成温度传感器（如AD590、LM35/LM45）和数字化温度传感器（DS18B20、DS1620）测温，数字化温度传感器具有接口简单、直接数字量输出、精确度高等优点。

DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，它的测量温度范围为－55～＋125℃，在－10～＋85℃范围内，精度为±0.5℃，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等，DS18B20支持3～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、更方便、更便宜、体积更小。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.0625℃，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。

因此，本方案选用DS18B20作为温度测量传感器。

2.2.1单片机系统目前比较流行51系列单片机和凌阳单片机。

AT89C51单片机需要用仿真器来实现软硬件的调试，较为繁琐； AT89S52八位单片机除具有AT89C51单片机所有的优点外，具有更大的程序存储空间，可在线仿真的功能，方便调试。

凌阳十六位单片机虽然可以更好的完成控制功能，但较AT89S52八位单片机价格昂贵，而且编程以及外围功能电路的设计都不及AT89S52成熟。

摘要在对当前采暖需求情况广泛调查的基础上，结合工程实际需要，针对小型家用燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉温度控制系统，旨在使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改进家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。

利用Protel99se电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电路、时钟电路、报警电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心—温度采集电路进行了设计。

电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v电压转换为单片机所需要的5V电压；利用AT89S51作为控制器的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量锅炉水温;将测量的水温与设定值比较，单片机另外使用LCD液晶显示器显示水位的上下限值、当前水位、预先设定的温度报警值和当前采集的温度值。

当温度超过设定的报警温度值，系统会发出报警声音，同时关闭锅炉燃烧器。

等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。

这样就可以节约能源，提高能源的使用率。

针对系统的要求和特点，在上述硬件电路及实现方法的基础上，利用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。

控制软件主要包括温度和温度采集子程序、水位控制程序、键盘扫描子程序和LCD 液晶显示子程序等。

通过对温度和水位的测试，可以发现所设计的控制系统能够满足设计要求，达到了预期的效果。

关键词：单片机；LCD；燃气锅炉；温度控制；DS18B20目录1 绪论 (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2系统的总体设计思想 (2)2 系统方案论证及工作原理 (4)2.1 设计方案论证 (4)2.2 系统结构框图 (4)2.2.1主要器件的选择 (6)2.2.2 锅炉辅助器件选择 (6)3 硬件电路设计 (8)3.1 主电路 (8)3.2 单片机选择设计 (9)3.3 单片机最小系统 (11)3.3.1时钟电路设计 (11)3.3.2 复位电路 (12)3.4温度检测电路设计及温度传感器选择 (12)3.4.1 DS18B20简介 (12)3.4.2温度采集电路 (14)3.5 温度控制电路设计 (14)3.6 水位控制电路 (15)3.6 显示电路设计 (17)3.7 报警电路设计 (21)3.8 稳压电源电路设计 (22)3.9按键电路设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1主流程图设计 (24)4.2中断程序程序 (25)4.3 DS18B20温度采集子程序设计 (25)4.4 LCD液晶显示子程序设计 (27)总结 (28)参考文献 (29)附录 (30)附件A:总程序 (30)1 绪论1.1课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。

单片机DS18B20水温控制系统设计一．引言在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D 转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。

但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。

本文介绍单片机结合DS18B20水温控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。

目录一．引言...二．设计目的...三．系统功能...四．系统设备...五．温度控制总体方案与原理...1．系统模块图...2．系统模块总关系图...六．温度转换核心及其算法...1.温度传感器DS18B20原理与特性...DSl8B20的管脚及特点...DS18B20的内部结构...DS18B20的内存结构...DS18B20的测温功能...DSl820工作过程中的协议...温度传感器与单片机通讯时序...2.温度转换算法及分析...七．硬件设计说明...1．系统总体电路图...2．各个模块电路图...输入系统...输出系统...芯片系统...八．软件设计说明...1．总模块的流程图...2．各个模块的流程图...读取温度DS18B20模块的流程...键盘扫描处理流程...九．操作指引...按键功能...显示温度...设定温度...十．参考文献...程序源代码...二．设计目的设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。

水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

利用单片机AT89S52实现水温的智能控制，使水温能够在40-90 度之间实现控制温度调节。

利用仪器读出水温，并在此基础上将水温调节到我们通过键盘输入的温度（其方式是加热或降温），而且能够将温度显示在我们的七段发光二极管板上。

摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本课题研究的是基于单片机的家庭电加热锅炉取暖温度控制系统设计,它是利用锅炉加热水产生的蒸汽来提高室内的温度。

它的基本功能是通过温度传感器的检测来实时显示室内空气和电加热锅炉内水的温度，通过键盘设定目标温度，根据比较采集温度和目标温度结果，控制加热部件的通断。

用液位传感器和报警模块来监控炉内液位的高度，根据检测的结果控制水泵的工作。

液位和温度的实时监控保证了室内温度和液位的高度在合理的范围内。

该控制系统经济、环保、自能化程度高，具有一定的工业价值。

关键字：电加热锅炉系统; 单片机; DS18B20; LCD12864; 矩阵键盘Based On Single Chip Microcomputer Of Home Heating Electric Heating Boiler Temperature Control System DesignABSTRACTIn recent years, with the computer penetration in the social field, the application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make perfect.The research is based microcontroller family electric heating boiler heating temperature control system design, the indoor temperature israised by using the boiler to heat water to produce steam . Its basic function is detected by the temperature sensor to display the indoor air and the temperature of the boiler water is heated electrically in real time, the target temperature set through the keyboard, according to the comparison result of collecting temperature and the target temperature, controls the heating means on and off. The height of the furnace level is monitored by level sensor and alarm module , the pump is controlled by accordance with the results. Real-time monitoring level and temperature to ensure a high level of indoor temperature and within a reasonable range. The control system of economic, environmental, high degree of energy self-oriented, with some industrial value.KEY WORD: Electric heating boiler system; AT89C51; DS18B20 ; LCD12864;matrix keyboard目录第一章系统方案设计 (1)1.1绪论 (1)1.2设计任务 (1)1.3 设计要求 (1)1.4 系统设计方案 (1)第二章各模块电路的方案选择及论证 (3)2.1 处理器方案 (3)2.2 温度采集模块方案 (3)2.3显示模块方案 (4)2.4按键模块方案 (4)2.5报警电路模块方案 (5)2.6驱动电路模块方案 (5)2.7控制电路模块方案 (6)第三章系统硬件及各电路设计 (7)3.1 处理器 (7)3.1.1 AT89C51单片机概述 (7)3.1.2时钟电路 (8)3.1.3复位电路 (9)3.2 LCD12864液晶显示器 (9)3.3 温度采集模块 (12)3.3.1 DS18B20的主要特性 (12)3.3.2 DS18B20内部结构 (13)3.4按键模块 (14)3.5驱动芯片 (14)3.6 继电器控制电路 (15)3.7 液位检测模块 (16)3.8报警模块 (16)3.9 加热模块 (17)3.10抽水泵模块模块 (18)第四章系统软件设计 (19)4.1系统主程序的设计 (19)4.2显示子程序设计 (20)4.3温度采集程序设计 (22)4.4矩阵键盘程序设计 (22)4.5 PID算法程序设计 (24)4.5.1 PID算法原理 (24)4.5.2 PID算法流程 (25)第五章系统调试 (26)5.1硬件调试 (26)5.2软件调试 (26)5.3系统调试 (26)总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)附录一：仿真图 (30)附录二：实物图 (31)第一章系统方案设计1.1绪论传统的家庭锅炉取暖系统采用煤或燃气为燃料，虽然能达到取暖的效果，但能耗比较大，且不环保。

摘要本文介绍了一种基于单片机的小型开水锅炉控制系统，并给出了系统的工作原理、硬件结构及软件流程。

本系统采用ATMEL公司单片机系列中的AT89S52为 CPU，采用双线串行CMOS型电可檫写存取器AT24C02A记忆用户的温度设定值，采用固态继电器SSR作为控制驱动电路的开关器件，用独特的新型单线智能数字温度传感器DS18B20作为测温元件，测温精度可达 0.5℃，这种数字传感器可以与单片机直接连接无需其它电路。

此外在配上固态继电器控制水泵的补水开关，完成对水位的控制。

本文还设计了三个控制按键和LCD1602显示器。

三个按键可实现开水房水温的预置和实际温度的切换。

LCD1602显示器可实时显示水温和水位，并能通过控制按键切换至预置温度界面。

实际使用证明该系统具有良好的控制效果。

关键词单片机AT89S52，数字温度传感器DS18B20，水温控制，水位控制Title Based on single-chip of small boiling water boiler control systemAbstract:This article describes a new type of intelligent control system of automatic electric boilers, and give the system's working principle, hardware structure and software flow. The system uses ATMEL Corporation AT89S52 single-chip series for the CPU, using two-wire serial CMOS-based electricity can be Sassafras Writing AT24C02A memory device users access to temperature settings, the use of SSR as a switching device, using a unique new one-way intelligent DS18B20 digital temperature sensor as a temperature measurement components, temperature measurement accuracy of up to 0.5 ℃, such a digital sensor can be directly connected with the single-chipmicrocomputer without other circuits. In addition，Water pump relay control switch, water level control to achieve. This article has designed five controls pressed keys and LCD1602 monitor. Three pressed keys may realize the function of water temperature initialization and the actual temperature cutting as well as the cancellation reports to the police.LCD1602 monitor may display the water temperature and water level in time, and can cut to the pre-placed temperature through the control pressed key. Actual use to prove that the system has good control effect.Keywords:Singlechip AT89S52, Water temperature control, Water level control, Digital Temperature Sensor1 绪论1.1 研究背景和国内外现状当前，节能与环保已成为人类社会面临的两大课题。

• 184•基于C51单片机的电加热炉温度控制系统设计陈 强0 引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是其控制具有非线性、大滞后、大惯性和时变性等特点，常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。

相比之下，经典的增量PID 控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。

因此，基于简单的C51单片机控制器设计了电加热炉温度控制系统，采用经典PID 算法进行温度控制，实验结果表明，该PID 控制达到了较高的温度控制效果。

1 系统整体设计整个系统由C51单片机、温度控制驱动电路、电加热炉、传感器阵列、放大和滤波电路、多通道转换开关、ADC 模块和LCD 显示模块组成。

C51单片机为普通80C51单片机，用于整个系统的控制、传感器信号的采集以及电加热控制算法的实现。

温度控制驱动电路是电加热炉和控制器之间的桥梁，实施电加热炉的电源开断的实现。

传感器阵列采用多个温度传感器，分布在加热炉的不同地方，以实现整个加热炉的温度精准采集。

放大和滤波电路用于进行传感器信号的放大和滤除干扰信号。

ADC 模块用于采集各个传感器的实时温度数据。

温度传感器阵列用于感知加热炉内各点温度，由于炉内温度不均匀，则由各点值平均值作为控制依据。

温度传感器均为模拟温度传感器，其信号输出需要经过放大器和滤波器进行放大和滤波，之后送至AD 转换器，进行多路信号切换采样。

最终该信号送至单片机控制器中，由单片机控制对采集值进行换算，并将换算值显示在LCD 屏上，同时，将该温度值与设定值进行比较，计算误差值，并将该误差代入增量PID 控制算法，进而计算出控制增量，进而产生PWM 信号控制加热丝进行加热。

依次进行，直至实测温度值与设定值之差满足设定误差，即达到温度平衡。

2 系统硬件设计2.1 传感器采样电路传感器采样电路如图1所示，整个采样电路由惠更斯桥和比例放大电路构成。

传感器采用Pt 电阻丝，其0到500℃的测量区间，其电阻变化为100-280.9Ω，该电阻变化可被由R4、R5、R7构成的桥式电路采样得到，进而送入由R6、R8、R3、R9和LM324构成的比例放大电路进行信号放大，放大倍数为20倍，进而输入至下一级处理电路中。