过程控制作业.doc

电气信息工程学院 过程控制综合应用技术课程报告 报告题目 基于单片机控制的温度控制系统 学生姓名 杨铭 学 号 S1307057 专 业 控制理论与控制工程 2014年6月 引言 本课程设计的设计背景 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。例如：在农业温室大棚生产、冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、 加热炉、热处理炉、反应炉和对锅炉中的温度进行检测和控制。可以毫不夸张的说，温度控制应用于我们日常生活中的方方面面，在我们的生产生活中是必不可少的。 常用的温度控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。在很久以前人们使用温度计来采集温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和操作灵活等几大优点，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中经常遇到的问题。 本课程设计的主要内容和意义 基于单片机控制的温度控制器，以STC89C52单片机和DS18B20温度传感器为主要功能部件，单片机控制的各个模块电路联合作用，可以实现温度的测量并显示、上下限报警、自动调节温度等功能。 在设计的过程中充分考虑到性价比和精度，在选用低价格、通用元件的的基础上，尽量满足设计要求，并使系统具有高的精度。本控制系统以单片机的控制为核心，实时监测环境的温度，并设定了这个参数的上下限定值，并具有相应的报警系统，当超过设定的限定值时，单片机控制报警系统进行报警，而且同时驱动继电器打开相应的开关使相应的执行机构运行。当环境温度高于设定温度上限时，驱动降温装置执行降温工作；当环境温度低于温度下限时，驱动升温装置执行升温工作。当参数值恢复到设定值范围内时，单片机控制执行机构停止运行。从而使环境的温度在一定的范围内得到控制。 整体方案设计 整体方案 系统分析 基于单片机的温度控制系统主要包含输入控制电路、晶振复位电路、LED 数码管显示电路、蜂鸣器报警电路、继电器控制加热和制冷电路、DS18B20 温度传感器电路等电路。其功能模块图如图2-1。 图2-1 温度控制器系统功能模块图 系统功能划分 本次设计整个系统主要分为硬件部分和软件部分。硬件部分是包括该温度控制器系统各个电路模块的统称，是整个设计中的核心；软件部分是系统能够实现预期功能的必要保证，也是本系统中必不可少的部分。 硬件部分主要包括按键输入控制电路、晶振复位电路、4 位LED数码管驱动电路、温度采集电路、蜂鸣器报警电路、继电器控制电路等都是有硬件功能来实现的。其中最主要的部分是单片机控制电路，基于不同型号的单片机可以有不同的功能，选择不同的单片机会有不同的硬件设计方案。 软件部分指的就是控制单片机实现预期功能所必须的单片机程序，就我目前所能掌握的知识来说，可以是C语言程序，也可以是汇编程序。 方案的选择 机型器件选择 单片机型号的选择是根据设计的内容而定的，并不是什么单片机都可以用。一方面要考虑选用的单片机能否在不需要外扩的情况下就可以满足要实现的功能。比如：单片机的存储器空间的大小、单片机的I/O口数等。另一方面还要考虑单片机的性价比，是否容易买到等一些外部因素。本设计所使用的单片机采用STC89C52RC 型号单片机。相对于51系列单片机来说，STC89C52单片机具有51单片机内核，并且价格便宜，便于程序的下载。另外对于AT及其它公司的单片机产品来说，STC单片机具有更强的加密性能和抗干扰能力，而且功耗更低、温度范围更广。 软件程序方案选择 C语言是一种结构化的高级语言，相对于以文字助记符来表示的汇编语言来说，其可读性更好，也更容易移植，在计算机语言中使用更加普遍。在本次设计中，出于对作品控制精度的要求和对自己在汇编方面所学知识有限的考虑，我选择编写C语言程序。 硬件设计 基于单片机的温度控制系统器其硬件电路方框图如图3-1所示。由图可知，硬件电路由7部分组成。即单片机按键输入电路、单片机最小系统电路、温度采集电路、继电器控制加热和制冷电路、蜂鸣器报警电路、