基于单片机的电烤箱温度控制系统 (1)

本科毕业论文开题报告拟定论文题目:基于单片机的电烤箱温度控制设计学院:专业：班级：学号: 学生姓名：物理学物理与电子工程学院凯里学院教务处制2013年9月9 日填写填表须知、本表从凯里学院教务处下载专区下载，不得随意改变表格结构。

二、开题人应逐项认真填写，各部分如不够填写，可自行加页。

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五、本表一式三份，学生自存一份，教学单位存档一份，教务处存档一份。

一、选题背景及研究意义（选题背景应对该选题的国内外研究现状进行综述，研究意义应从理论和实践两个方面进行阐述。

要 1 2 3求字数在800字左右）（一）选题背景国内外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得很大的成果。

目前温度控制大多数采用智能调节器，国内生产调节器分辨率和精度都较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜；国外生产调节器分辨率和精度都比较高，但价格昂贵。

美国、德国、瑞典、日本等国家技术领先，都各自生产了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各个行业都得到了广泛的应用。

其主要特点为：一是用于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制;二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统复杂参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普片采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；五是温度控制普遍具有参数自整定功能。

借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动调定的功能。

有的还以具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化自动调整相关控制参数, 以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰能力强等特点。

目前，国内外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面迅速发展。

近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输, 并能所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前要解决的问题。

基于单片机的温度控制系统设计与应用温度控制系统是一种常见的自动控制系统，用于维持设定温度范围内的温度稳定。

本文将介绍基于单片机的温度控制系统的设计与应用。

一、系统设计1.功能需求：（1）温度检测：获取环境温度数据。

（2）温度显示：将检测到的温度数据以数字方式显示。

（3）温度控制：通过控制输出信号，自动调节温度以维持设定温度范围内的稳定温度。

2.硬件设计：（1）单片机：选择适合的单片机，如51系列、AVR系列等，具有较强的计算和控制能力。

（2）温度传感器：选择适当的温度传感器，如DS18B20、LM35等，能够准确检测环境温度。

（3）显示屏：选择适当的数字显示屏，如LCD显示屏、数码管等，用于显示温度数据。

（4）执行机构：根据具体需求选择合适的执行机构，如继电器、风扇等，用于控制温度。

3.软件设计：（1）温度检测：通过单片机采集温度传感器的模拟信号，并通过数字转换获得温度数据。

（2）温度显示：将获取到的温度数据进行处理，通过数字显示屏显示。

（3）温度控制：通过控制执行机构，如继电器等，根据温度数据的变化进行调节，将温度维持在设定范围内。

二、系统应用1.家居温控系统：家庭中的空调、暖气等设备可以通过单片机温度控制系统实现智能控制。

通过温度传感器检测室内温度，并将温度数据显示在数字显示屏上。

通过设定温度阈值，当室内温度超出设定范围时，系统控制空调或暖气进行启停，从而实现室内温度的调节和稳定。

这不仅提高了居住舒适度，还能节约能源。

2.工业过程控制：在工业生产过程中，一些特定的应用需要严格控制温度，以确保产品质量或生产过程的稳定。

通过单片机温度控制系统，可以实时检测并控制生产环境的温度。

当温度超过或低于设定的阈值时，系统可以自动调整控制设备，如加热器、冷却器等，以实现温度的控制和稳定。

3.温室农业：温室农业需要确定性的环境温度来保证作物的生长。

通过单片机温度控制系统，可以监测温室内的温度，并根据预设的温度范围，自动启停加热或降温设备，以维持温室内的稳定温度。

基于单片机的电烤箱的温度控制系统毕业设计（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。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于单片机的温度控制系统设计方案设计方案：1. 系统概述：本温度控制系统采用单片机作为核心控制器，通过对温度传感器的采集并对温度进行处理，控制继电器的开关状态，实现对温度的精确控制。

系统可广泛应用于家庭、工业、医疗等领域中的温度控制需求。

2. 硬件设计：a. 单片机选择：根据系统需求，我们选择适用于温度控制的单片机，如8051、PIC、STM32等，具备较高的性能和稳定性。

b. 传感器：采用温度传感器（如DS18B20）进行温度的精确测量，传感器将温度值转化为数字信号进行输出，供单片机进行处理。

c. 屏幕显示：选用LCD液晶屏幕，实时显示当前温度值和设定的目标温度值。

3. 软件设计：a. 数据采集：单片机通过GPIO口连接温度传感器，采集传感器输出的数字信号，并进行AD转换，将模拟信号转化为数字信号。

b. 控制策略：单片机通过比较当前温度值和设定的目标温度值，根据控制算法判断是否需要开启或关闭继电器，从而实现对温度的控制。

c. 温度显示：单片机通过串口通信或I2C通信与LCD屏幕进行数据传输和显示，使用户能够随时了解当前温度和设定的目标温度。

4. 控制算法设计：a. ON/OFF控制：当当前温度值超过设定的目标温度值时，继电器闭合，使制冷或加热设备开始工作；当当前温度值低于设定的目标温度值时，继电器断开，使制冷或加热设备停止工作，实现温度的维持控制。

b. PID控制：根据温度的测量值和设定值，通过比例、积分、微分三个环节的控制，精确调节控制设备的工作状态，使温度尽可能接近设定值。

5. 系统实现和调试：a. 硬件连接：根据设计制作电路板，并连接单片机、温度传感器、继电器、液晶显示器等组件。

b. 程序编写：按照软件设计进行程序编写，并进行单片机的初始化设置、温度数据的采集和处理、继电器的控制等功能的实现。

c. 系统调试：通过实际应用场景中的温度测试数据，验证系统的稳定性和准确性，并根据实际情况进行调试和优化，确保系统达到要求的温度控制效果。

基于单片机的烘箱温度控制器设计目录1.项目概述 (1)1.1.该设计的目的及意义 (1)1.2.该设计的技术指标 (2)2.系统设计 (3)2.1.设计思想 (3)2.2.方案可行性分析 (4)2.3.总体方案 (5)3.硬件设计 (6)3.1.硬件电路的工作原理 (6)3.2.参数计算 (7)4.软件设计 (8)4.1.软件设计思想 (8)4.2.程序流程图 (9)4.3.程序清单 (10)5.系统仿真与调试 (11)5.1.实际调试或仿真数据分析 (11)5.2.分析结果 (13)6.结论 (12)7.参考文献 (13)8.附录 (14)1.项目概述：1.1．该设计的目的及意义温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。

而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。

在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。

它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。

而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，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。

通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。

1.2．该设计的技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。

炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。

若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。

当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。

通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。

（1）1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现)（2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID）（3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械与动力工程学院专业：机械电子工程题目：基于51单片机的温度控制系统设计职称: 讲师2015 年 1 月 19 日目录第1章绪论 (2)1.1 题目背景 (2)1.2 题目简介 (2)第2章系统总体设计及方案 (3)2.1单片机的介绍 (3)2.2系统功能的确定 (3)2.3温度传感器DS18B20的介绍 (3)2.3.1DS18B20的内部结构 (4)2.3.2 DS18B20的引脚介绍 (6)2.4人机交互与串口通信 (6)第3章硬件设计 (8)3.1系统结构框图 (8)3.2人机交互与串口通信单元设计 (9)3.2.1 键盘输入电路 (9)3.2.2 串口通信电路 (9)3.2.3 LED七段数码动态显示电路 (10)3.2.4 控制执行单元设计 (11)第4章软件设计 (12)4.1设计思路、程序代码 (12)结束语 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 题目背景不论是对于工业生产还是对于人们的日常生活，温度的变化都会对其产生一定程度的影响。

所以，适时和恰当的温度控制对生产生活具有非常重要的作用。

在过去，对温度的控制总是采用常规的模拟调节器，然而，这种调节器存在的缺点是控制精度低，具有滞后、非线性等特点。

-本文将采用微电子技术来提高温度控制的精度，因为微电子技术的电路设计简单，控制效果好，具有很强的实用性。

众所周知，在现代工业以及家用电器测控领域中，单片机系统的开发和运用给其带来了全新的技术创新和变革。

而且，自动化和智能化程度的高低均依赖于是否使用单片机。

试想：将单片机的温度控制方法如果能够运用到温度控制系统中的话，那么，就可以在一定程度上缓减和克服温度控制系统中存在的滞后现象，同时在很大程度的上，单片机的使用可以提高温度的控制效果以及控制精度。

在工业自动化控制中，温度的控制一直都占有非常特殊的地位。

在本文中作者针对电烤箱的温控系统利用单片机进行设计，从而达到精确控制电烤箱温度目的。

基于单片机的电烤箱控制系统设计学生：XXX 指导教师：XX内容摘要：随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。

机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。

电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。

机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。

人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。

随着机电控制技术的发展，主要体现出了单片机和PLC两种控制方式。

本设计采用单片机控制。

单片机在日常生活中的运用越来越广泛。

温度控制在工业生产中经常遇到。

从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。

单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。

本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。

电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。

其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。

软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。

文章最后对本设计进行了总结。

对温度控制系统的发展提出了几点建议。

关键词：单片机温度电烤箱控制Single-chip based on the oven’s temperature controlsystem designAbstract: With the continuous development of society, people's ability to transform nature of the advance has been. The birth of the machine for us to reduce some or all of the mental and physical. The birth of electronic technology has brought even more earth-shaking changes. Electrical and mechanical engineering control systems become integrated with the microelectronic technology common key technologies. People can make through its machinery in full accordance with the wishes of their own to implement.With the development of electrical and mechanical control techniques, mainly reflecting the two types of single-chip computer and PLC control. The design uses a single-chip control. Single-chip microcomputer use in their daily lives more and more widely. Temperature control in industrial production are often encountered. Chemicals from oil to electricity production, Or even some products in the production process control of temperature directly affects the quality of the product. Single-chip temperature control both now and will play an important role in the future.This paper introduces the AT89C51 single-chip microcomputer as the core of the oven temperature control system. Hardware components which include: Single-chip circuit, sensor circuit, amplifier circuit, converter circuit, as well as the keyboard and display circuit. Software include: the main program, operator controlprocedures, as well as the realization of the functional modules of the program. Finally.Keywords: Microcontroller Temperature Electric ovens Control目录前言 (1)1 概述 (1)1.1技术指标 (1)1.2控制方案 (2)2 硬件部分设计 (2)2.1单片机电路设计 (2)2.1.1 中央处理器CPU (3)2.1.2 运算器 (3)2.1.3 AT89C51单片机引脚功能 (4)2.1.4 引脚功能 (5)2.1.5 控制线 (6)2.1.6 AT89C51单片机的存储器结构 (6)2.1.7 AT89C51单片机的并行I/O端口 (6)2.1.8 AT89C51单片机时钟电路及时序 (7)2.1.9 复位电路 (8)2.1.10 AT89C51单片机的指令系统 (9)2.2传感器电路设计 (9)2.2.1 传感器概述 (9)2.2.2 传感器的基本特性 (10)2.2.3 热电阻的测量电路及应用 (11)2.3A/D转换电路设计 (12)2.3.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 (12)2.4放大器电路设计 (15)2.4.1 交流放大器电路 (15)2.4.2 直流放大器电路 (18)2.4.3 运算放大器电路 (18)2.4.4 集成运算放大器概述 (19)2.5键盘及显示电路的设计 (20)2.5.1 键盘接口电路 (20)2.5.2 LED显示器接口电路 (21)2.6抗干扰电路设计 (23)2.6.1 电磁干扰的形成因素 (23)2.6.2. 干扰的分类 (23)2.6.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 (24)2.6.4 硬件抗干扰措施 (24)3 软件部分设计 (25)3.1工作流程 (25)3.2功能模块 (26)3.3资源分配 (26)3.4功能软件设计 (26)3.4.1 键盘管理模块 (26)3.4.2 显示模块 (30)3.4.3 温度检测模块 (32)3.4.4 温度控制模块 (34)3.4.5 温度越限报警模块 (35)3.4.6 主程序和中断服务子程序 (38)4 结论 (40)附录 (41)参考文献 (42)基于单片机的电烤箱控制系统设计前言随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。

基于单片机的温度控制系统设计引言：随着技术的不断发展，人们对于生活质量的要求也越来越高。

在许多领域中，温度控制是一项非常重要的任务。

例如，室内温度控制、工业过程中的温度控制等等。

基于单片机的温度控制系统能够实现智能控制，提高控制精度，降低能耗，提高生产效率。

一、系统设计原理系统设计的原理是通过传感器检测环境温度，并将温度值传递给单片机。

单片机根据设定的温度值和当前的温度值进行比较，然后根据比较结果控制执行器实现温度控制。

二、硬件设计1.传感器：常见的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。

可以根据具体需求选择适合的传感器。

2. 单片机：常见的单片机有ATmega、PIC等。

选择单片机时需要考虑性能和接口的需求。

3.执行器：执行器可以是继电器、电机、气动元件等。

根据具体需求选择合适的执行器。

三、软件设计1.初始化：设置单片机的工作频率、引脚输入输出等。

2.温度读取：通过传感器读取环境温度，并将温度值存储到变量中。

3.设定温度：在系统中设置一个目标温度值，可以通过按键输入或者通过串口通信等方式进行设置。

4.温度控制：将设定温度和实际温度进行比较，根据比较结果控制执行器的开关状态。

如果实际温度高于设定温度，执行器关闭，反之打开。

5.显示：将实时温度和设定温度通过LCD或者LED等显示出来，方便用户直观判断当前状态。

四、系统优化1.控制算法优化：可以采用PID控制算法对温度进行控制，通过调节KP、KI、KD等参数来提高控制精度和稳定性。

2.能耗优化：根据实际需求，通过设置合理的控制策略来降低能耗。

例如，在温度达到目标设定值之后，可以将执行器关闭，避免过多能量的消耗。

3.系统可靠性：在系统设计中可以考虑加入故障检测和自动切换等功能，以提高系统的可靠性。

总结：基于单片机的温度控制系统设计可以实现智能温度控制，提高生活质量和工作效率。

设计过程中需要考虑硬件和软件的设计，通过合理的算法和控制策略来优化系统性能，提高控制精度和稳定性。

522017年2月下 第4期 总第256期1 电烤箱温度控制背景介绍在近几年里,电烤箱已逐渐成为许多家庭中的必备家电之一,由此观之,电烤箱的需求量还是很高的。

然而市场中电烤箱的生产与创新却还有极大的提升空间,同时已经拥有电烤箱的家庭也对电烤箱的性能与功能提出了更高的要求,如果能够提高上述几点,对于能源节约、方便与否这些方面上还是能够起到相当大的作用。

其次电烤箱用途也较广泛,烤鸡烤鸭、烘焙蛋糕、烘烤制作蛋挞时也都会借助于电烤箱的运行。

本系统以单片机电路为设计核心,借此达到精确控制并及时反映的作用。

对国内而言,电烤箱的发展仍处于逐渐提升与进步的过程中,中国大多数家庭几乎都缺乏对电烤箱这种家电的了解,这也与国人的饮食风格有着密不可分的联系。

中国的饮食大多以煮、炒、蒸、煎、炖等为主,而“烤”在中国传统文化当中从未占有较重要的地位,因而锅、微波炉与电器的普及程度要远大于电烤箱。

然而近年来,随着国内外文化交流愈来愈密切,许多有别于传统饮食的食品逐渐进入中国人一贯的食谱中,致使中国家庭对电烤箱运用的越来越频繁,故而电烤箱的需求逐年上升,相比之下,国内对电烤箱的供应则落后了许多,品种大多较为单一,性能也参差不齐。

这也正是一个良好的契机,为电烤箱在国内初步发展与普及提供了良好的契机,反观国外情况,“烤”在国外家庭中一直扮演着一个相当重要的部分,故电烤箱在国外厨房中普及率丝毫不亚于国内厨房的电饭锅。

而正因电烤箱的发展在国外成熟已久,创新与改良则成为了国外电烤箱进一步发展中亟待解决的一个环节。

向国外千篇一律的电烤箱中注入新鲜的设计与创新,同时加强细节的处理以及功能、性能上的进一步完善可以使得电烤箱的发展迎来第二次巅峰。

故研究电烤箱不论是国内或是国外都是具有很高的研究价值的。

本文所研究的温度控制系统以C 51单片机为核心,以电烤箱为载体,硬件部分包括单片机电路,A /D 转换模块,L E D 显示器等硬件设备,软件部分则由PI D 算法,温度采集系统,温度传感器组成,从而达到实时控温并及时反映。